KR101142604B1 - 초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 방법 - Google Patents

Abstract

케이블 코어와, 코어를 따라 배치되는 광파이버를 갖는 초전도 케이블 끼리를 접속하는 초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 방법에 있어서, 접속하는 2조의 초전도 케이블의 단부에서 광파이버를 인출하고, 이들 광파이버 끼리를 접속하는 공정과, 광파이버 접속 후, 광파이버의 여유 길이를 인출한 초전도 케이블측에 복귀하는 공정과, 코어 끼리의 접속을 행하는 공정을 구비하는 것에 의해, 접속 박스에 수납되는 광파이버의 양을 저감하여, 접속 박스를 소형화하는 초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립방법을 제공한다.

Description

초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 방법{METHOD FOR ASSEMBLING INTERCONNECTING STRUCTURE FOR SUPERCONDUCTING CABLE}

본 발명은, 초전도 케이블 끼리를 접속하는 중간 접속 구조를 조립하는 방법에 관한 것이다. 특히, 소형인 접속 구조를 구축할 수 있는 초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 방법에 관한 것이다.

종래, 전력공급 선로에 사용하는 전력 케이블로서, 초전도 케이블이 검토되고 있다. 초전도 케이블은, 초전도 도체를 갖는 케이블 코어를 단열관 내에 수납시켜, 단열관 내에 충전한 냉매에 의해 초전도 도체를 냉각해서 초전도 상태로 하는 구성의 것이 대표적이다. 또한, 최근 1조의 케이블 코어를 단열관내에 수납한 단심 케이블(single-core cable) 뿐만 아니라, 복수의 코어를 일괄해서 단열관 내에 수납한 다심 케이블(multi-core cable)도 개발되고 있다.

상기 초전도 케이블은, 제조상, 수송상, 설치상 등의 이유에 의해 케이블 길이가 제약된다. 그 때문에, 초전도 케이블을 이용하여 장거리에 걸치는 전력공급선로를 구축할 경우, 선로 도중에 다른 케이블 끼리를 접속하는 중간 접속이 필요하게 된다. 3심 초전도 케이블의 중간 접속 구조로서, 예컨대, 특허문헌 1에 기재된 것이 있다. 이 중간 접속 구조는, 접속하는 2조의 초전도 케이블의 단부로부터 각각 3조의 코어를 인출하고, 다른 초전도 케이블로부터 인출된 코어 끼리를 접속하고, 코어의 단부 및 이들 코어의 접속부를 동일한 접속 박스 내에 수납해서 구성된다.

선로 구축 후, 초전도 케이블의 단열관 내부나 상기 접속 박스 내에 냉매를 도입한다. 냉각 초기에 급격한 냉각을 실행하면, 케이블 구성 부재 등이 급격한 온도변화에 의해 손상하는 우려가 있다. 그래서, 상기 케이블 코어의 접속부를 포함하는 케이블의 전체 길이에 걸쳐서 온도를 확인하면서, 케이블 구성 부재의 성능에 영향을 주지 않는 정도의 온도변화가 되도록 서서히 냉각하는 것이 일반적이다. 그리고, 케이블 코어나 코어의 접속부 등이 충분히 냉각된 것을 확인한 후에, 선로의 운전이 개시된다. 초전도 케이블의 전장에 걸쳐서 온도를 확인하기 위해서 케이블 코어를 따라 광 파이버를 사용한 온도 센서를 배치하는 것이 고려되고 있다(비 특허문헌1 참조).

광파이버를 사용한 온도 센서가 배치된 초전도 케이블에 있어서 중간 접속 구조를 형성할 때, 케이블 코어끼리의 접속에 부가하여, 상기 광파이버 끼리의 접속도 필요하게 된다. 광파이버의 접속에는, 통상 융착 접속기가 사용된다. 따라서, 중간 접속 구조의 형성에 즈음하여 광파이버를 접속할 때, 융착 접속기를 설치 가능한 스페이스(space)에 광파이버의 단부가 배치되도록, 초전도 케이블의 단부로부터 광파이버를 인출하여 실행한다. 그리고, 접속 박스에는, 케이블 코어의 접속부와 함께, 광파이버의 접속부 및 상기 인출한 광파이버의 여유 길이가 수납된다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 2000-340274 호 공보(도 1)

비 특허문헌 1: SUPER CONDUCTIVITY COMMUNICATIONS, Vo1.11, No.1, Feb.2002 명칭: 고온 초전도 케이블의 시험 결과 일부 공개 동경 대학 대학원 공학계 연구과 초전도 공학전공 기시오(Kishio) 연구실 초전도 정보연구회 [2005년 6월22일 검색],

인터넷<http://www.chem.t.u-tokyo.ac.jp/appchem/1abs/kitazawa/SUPERCOM>

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

그러나, 종래의 중간 접속 구조에서는, 대형화한다는 문제가 있다.

상술한 바와 같이 광파이버 끼리를 접합시켜 융착 접속한 후, 이 접속부와 초전도 케이블로부터 인출된 광파이버의 여유 길이(excess length)의 전체는, 접속 박스에 수납된다. 여기서, 광파이버는, 허용 굽힘 반경(R)이 비교적 크고, 예컨대 직경 1mm정도의 광파이버에서 R=100mm 정도이다. 허용 굽힘 반경(R)을 초과하는 굽힘을 광파이버에 가하면, 전송 손실이 커지고, 적정한 측정이나 전송을 실행할 수 없게 된다. 그 때문에, 허용 굽힘 반경(R)을 만족하도록 인출한 여유 길이를 접속 박스에 수납하게 되지만, 그 경우, 접속 구조(접속 박스)의 치수, 특히, 외경이 커진다는 문제가 있다. 또한, 케이블 코어의 접속부를 먼저 형성했을 경우, 코어의 접속부의 외주 등에 광파이버의 여유 길이를 감는 것이 고려되지만, 이 경우도 접속 박스의 외경을 어느 정도 크게 하지 않을 수 없다. 접속 박스의 설치 개소에 따라서는, 스페이스가 한정되어 있는 경우도 있고, 접속 구조가 대형화함으로써 설치 개소(예컨대, 기존의 맨홀(manhole))에 수납 가능하지 않은 것도 고려된다. 따라서, 접속 구조의 대형화는 바람직하지 못하다.

그래서, 본 발명의 주 목적은, 케이블 코어를 따라 광파이버를 구비하는 초전도 케이블의 중간 접속 구조를 과도하게 대형화하는 일 없이, 소형인 접속 구조로 할 수 있는 초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 방법을 제공하는 것이다.

발명의 요약

본 발명은, 접속시에 초전도 케이블로부터 인출한 광파이버를, 접속 후 초전도 케이블측으로 복귀하는 것으로 상기 목적을 달성한다.

본 발명은, 케이블 코어와, 코어를 따라 배치되는 광파이버를 갖는 초전도 케이블 끼리를 접속하는 초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 방법에 있어서, 이하의 1～3의 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

1. 접속하는 2조의 초전도 케이블의 단부에 있어서, 광 파이버를 인출하고, 이들 광파이버 끼리를 접속하는 공정

2. 광파이버 접속 후, 광파이버의 여유 길이를 인출한 초전도 케이블측으로 복귀시키는 공정

3. 코어 끼리의 접속을 실행하는 공정

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명에 이용하는 초전도 케이블의 구성으로부터 설명한다. 본 발명에 사용하는 초전도 케이블은, 초전도 도체를 갖는 케이블 코어를 구비하는 것을 대상으로 하고, 대표적으로는, 이 케이블 코어를 수납하고, 내부에 냉매가 충전되 는 단열 관을 구비하는 것을 들 수 있다. 케이블 코어는, 초전도 도체와, 이 도체의 외주에 마련되는 전기 절연층을 구비하는 구성을 기본 구성으로 한다. 그 외, 케이블 코어의 구성 부재로서, 초전도 도체의 내측에 마련되는 포머(former), 전기절연층의 외주에 마련되고, 초전도 도체와 다른 외부 초전도층, 외부 초전도층의 외주에 마련되는 보호층을 들 수 있다. 또한, 케이블 코어는, 초전도 도체와 전기절연층의 사이에 마련되는 내부 반도전층, 전기 절연층과 외부 초전도층의 사이에 마련되는 외부 반도전층을 구비하고 있어도 무방하다.

포머는, 초전도 도체를 소정 형상으로 형상 유지하는 것으로, 중실(solid)이어도 중공(hollow)이어도 무방하고, 파이프 형상의 것이나 꼬은 선(stranded-wire) 구조의 것을 이용할 수 있다. 재질로서는, 동, 동합금이나 알루미늄, 알루미늄합금 등으로 한 냉매온도 근방에 있어서 저 저항이며, 비자성의 금속재료가 바람직하다. 포머와 초전도 도체의 사이에 절연지나 카본 페이퍼(carbon paper)등으로 형성되는 쿠션 층(cushion layer)을 개재시키면, 포머와 초전도 도체를 구성하는 초전도 선재(후술함)의 사이에서, 이들을 구성하는 금속 끼리가 직접 접촉하는 것을 회피하고, 초전도 선재의 손상을 방지할 수 있는 것 외에, 포머 표면을 보다 평활한 면으로 하는 기능도 갖는다. 초전도 도체 및 외부 초전도층은, 예컨대, Bi2223계산화물 초전도 재료로 이루어지는 선재를 포머 위에, 전기절연층 위에 나선형상으로 두루 감는 것으로 형성된다. 초전도 선재의 권회는 단층이어도 다층이어도 무방하고, 다층으로 하는 경우, 크라프트지(kraftpaper) 등의 절연지나, 폴리프로필렌과 크라프트지로 이루어지는 PPLP(스미토모 전기 공업주식회사의 등록상표) 등의 반 합성 절연지 등으로 구성되는 층간 절연층을 마련해도 좋다. 전기 절연층은, PPLP(등록상표)등의 반합성지나 크라프트지 등의 절연지로 한 절연재를 초전도 도체의 외주에 감아서 형성된다. 외부 초전도층은, 초전도 케이블을 교류 송전에 이용할 경우, 초전도 도체를 흐르는 교류의 자장이 외부에 누설하는 것을 억제하는 차폐층으로서 기능한다. 초전도 케이블을 직류 송전에 이용할 경우, 외부 초전도층은, 귀로 도체(return-current conductor)나 중성 선으로서 이용할 수 있다. 보호층은, 주로 외부 초전도층의 기계적 보호를 도모하는 것이며, 크라프트지 등의 절연지를 외부 초전도층 위에 감아서 형성된다.

상기 케이블 코어를 수납하는 단열 관은, 예컨대, 외부 관과 내부 관으로 이루어지는 2중 관의 사이를 비운 진공 단열 구조의 것을 들 수 있다. 진공 해제에 부가하여, 양쪽 관의 사이에 단열재를 배치해도 무방하다. 비우는 것은, 미리 공장 등에서 행하여 두는 것이 바람직하다. 또한, 단열 관은, 소정의 진공도의 진공층을 갖는 상태로서 두고, 또한 케이블 코어의 접속부를 구성할 때 상기 진공층이 파괴되지 않도록 한 구성으로서 두면, 포설 현장에 있어서의 비우는 작업을 경감할 수 있다. 내관 내에는, 초전도 도체나 외부 초전도층을 냉각하는 액체질소 등의 냉매를 충전시킨다. 이러한 단열 관으로서는, 가요성을 갖는 콜게이트 관이 바람직하다.

본 발명에서는, 상기 케이블 코어를 1조 이상 단열관 내에 수납시킨 초전도 케이블을 이용한다. 예를 들면, 1조의 케이블 코어를 단열 관에 수납시킨 단심 초전도 케이블이라도 무방하고, 2조 이상의 코어를 서로 꼬게 해서 단열 관에 수납시 킨 다심 초전도 케이블이라도 무방하다. 다심 케이블로서는, 예컨대, 3조의 코어를 서로 꼬게 해서 하나의 단열 관에 일괄해서 수납시킨 3심 케이블을 들 수 있다. 다심 케이블로 하는, 굴곡을 유지하여 케이블 코어를 서로 꼬게 하면, 이 굴곡을 열 수축값으로서 이용 할 수 있다.

특히, 본 발명에서는, 상기 케이블 코어를 따라 광파이버가 배치되고, 이 상태에서 단열 관에 수납된 초전도 케이블을 대상으로 한다. 광파이버는, 최소한의 보호층을 구비하는 광파이버 소선(optical fiber strand), 광파이버 소선의 외주에 2차 피복을 갖는 광파이버 심선(optical fiber xore wire) 중 어느 것을 이용해도 좋고, 심선의 경우, 1심의 광파이버를 구비하는 단심선, 복수심의 광파이버를 열거하여 피복층을 마련해서 테이프(tape) 형상으로 한 테이프 심선 등이 있다. 또한, 광파이버로서, 광파이버 소선의 외주 또는 광파이버 심선의 외주에 고강도 재료로 이루어지는 피복층을 구비한 것을 이용하면, 광파이버를 보다 확실히 보호할 수 있는 동시에, 후술하는 것과 같은 인입(pull-in)이나 압입(push-in)으로 한 조작시에 손상하는 것을 방지할 수 있다. 고강도 재료로서는, 예컨대, 스테인리스 등의 금속재료를 들 수 있다. 또한, 고강도 재료로 이루어지는 피복층은, 가요성을 갖는 것이 바람직하고, 예컨대 상기 재료로 이루어지는 얇은 관을 이용하는 것을 들 수 있다. 예컨대, 고강도 재료로 이루어지는 피복층으로서 스테인리스 관을 이용할 경우, 두께는, 0.1～0.3mm 정도를 들 수 있다. 이 때, 얇은 관의 내주와 광파이버(소선 또는 심선)의 외주의 사이에 마련되는 간극은, 수지 등을 충전하고, 광파이버와 관을 일체화해 두는 것이 바람직하다. 상기 간극이 충분히 작고, 광파이버가 얇은 관으로부터 빠지지 않도록 하면, 수지 등을 충전하지 않아도 좋다. 이 얇은 관에 수납시키는 광파이버는, 1심으로서도 좋고, 다심으로서도 좋다. 수납시키는 광파이버의 수에 따라 얇은 관의 크기를 적당히 선택하면 좋다. 그 외, 광파이버로서, 상기 광파이버 심선을 구비하는 광파이버 케이블을 이용해도 좋다. 광파이버 케이블의 구체적인 구성으로서는, 외주측에 심선을 수납 가능한 홈을 갖는 스페이서(spacer)와, 스페이서의 외주를 덮도록 배치되는 보호층을 구비하는 구성을 들 수 있다. 상기 스페이서의 중심부에는, 인장 부재(tension member)를 구비한다.

상기 광파이버가 케이블 코어를 따라 배치되는 것으로, 코어의 여러 가지 상태의 파악에 이용 할 수 있다. 예컨대, 광파이버는, 케이블 코어의 온도나, 코어의 길이 방향에 따라 온도분포를 측정하는 것에 이용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 예컨대, 광파이버의 단부에 레이저 광원을 갖는 온도 검출장치를 접속하고, 광파이버의 일단 혹은 양단으로부터 펄스 파형의 레이저 광을 입사하여, 그 라멘 후방 산란광(Raman back-scattered light)의 강도를 검출하면, 상기 산란광의 강도가 온도에 의존하는 성질로부터, 광파이버의 외주 근방의 온도, 즉, 케이블 코어의 온도를 구할 수 있다. 또한, 레이저 광을 광파이버에 입사하고 나서 그 산란 광이 검출될 때까지의 왕복 시간에 의해, 산란 광의 발생 위치를 결정할 수 있다. 즉, 케이블 코어의 각 지점의 온도가 요구된다. 따라서, 예컨대 운전시, 케이블 코어가 있는 지점에서 사고 등에 의해 퀀치(quench)가 생겨서 온도가 상승했을 때, 온도 및 위치를 확인함으로써, 사고지점을 검출할 수 있다. 이렇게 광파이버를 사고지점 검출신용 센서로서 사용할 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이 광파이버를 사용하는 것으로, 케이블 코어의 각 지점의 온도가 요구되는 것으로부터, 코어의 길이 방향에 따른 온도 분포를 얻을 수 있다. 따라서, 예컨대 선로구축 후, 냉매의 도입 초기에 있어서, 케이블 코어의 길이 방향의 온도 분포를 파악할 수 있다. 즉, 광파이버를 온도 분포 검출용 센서로서 사용할 수 있다. 혹은, 광파이버를 통신선으로서 이용하는 것도 물론 가능하다. 이러한 광파이버를 복수심 구비하여, 다른 용도에 사용할 수도 있다.

상기 광파이버를 케이블 코어를 따라 배치하는 것에는, 예컨대 코어의 외주에 나선형상으로 감는 것을 들 수 있다. 이 때, 권취 직경은, 광파이버의 허용 굽힘 범위내로 한다. 혹은, 초전도 케이블이 다심 케이블이며, 케이블 코어가 굴곡을 가진 꼬아 합친 구조인 경우, 꼬아 합쳐진 코어의 중심부에는, 간극(코어로 둘러싸여지는 공간)을 갖고 있어, 이 간극에 광파이버를 삽입 관통시키는 것을 들 수 있다. 또한, 케이블 코어를 꼬아 합칠 때 상기 간극에 배치되도록 광파이버를 코어의 꼬아 합친 개소에 공급하여, 코어의 꼬아 합침을 행하여도 무방하다.

상술한 바와 같이 광파이버는, 그대로의 상태, 즉, 소선, 심선, 소선 또는 심선에 고강도 재료로 이루어지는 피복층을 구비하는 것, 광파이버 케이블 중 어느 상태에서 케이블 코어의 외주에 감거나, 코어 사이의 간극에 삽입 관통시키거나 해서 코어를 따라 배치해도 무방하지만, 이 경우 손상될 우려가 있다. 또한, 상기 그대로의 상태의 광파이버에서는, 후술하는 것과 같이 접속에 즈음하여 인출할 때나 접속 후에 복귀할 때, 그 외 상술한 코어 사이의 간극에 광파이버를 삽입 관통하여 배치시킬 때 등에서 마찰 저항이 커지기 쉽다. 따라서, 광파이버의 보호와 상기 마찰저항의 저감을 고려하여, 통형상 부재를 케이블 코어를 따라 배치하고, 이 통형상 부재에 광 파이버를 수납시키는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이 때, 통형상 부재에 미리 광파이버를 삽입 관통하여 배치시켜 두고, 광파이버를 내장한 통형상 부재를 케이블 코어를 따라 배치해도 좋고, 먼저 케이블 코어를 따라 통형상 부재를 배치하고 나서 광파이버를 통형상 부재에 삽입 관통하여 배치해도 무방하다. 케이블 코어가 굴곡을 가진 꼬아 합친 구조이며, 코어의 중심부에 마련되는 간극에 통형상 부재를 배치시키는 경우, 꼬아 합친 코어에 있어서, 코어 사이에 형성되는 상기 간극에 통형상 부재를 삽입 관통하여 배치시켜도 좋고, 코어를 서로 꼬게 할 때, 서로 꼬게 하는 복수의 코어의 중심부에 통형상 부재를 배치하고, 통형상 부재의 외주에 코어를 서로 꼬게 하도록 해도 무방하다. 통형상 부재로서는, 냉매의 사용 온도에 있어서의 내성을 갖고, 열수축 가능한 가요성을 갖는 것이 바람직하고, 예컨대, 스테인리스, 동, 알루미늄 및 이들을 포함하는 합금으로 한 금속재료로 이루어지는 콜게이트 관이나 메쉬(mesh) 관이나 실리콘으로 이루어지는 튜브(tube) 등을 들 수 있다. 통형상 부재의 크기(내경)는, 소망하는 수의 광파이버를 수납할 수 있는 것을 적당히 선택하면 좋고, 예컨대, 통형상 부재의 내경을 비교적 크게 하여, 통형상 부재의 내주와 광파이버의 외주의 간극이 커지도록 하면, 후술하는 것과 같이 광파이버의 접속 후에 여유 길이를 압입해서 통형상 부재 내에 여유 길이를 수납할 수 있다. 또한, 상기 고강도 재료로 이루어지는 피복층을 구비하는 광파이버를 통형상 부재에 수납할 경우, 이 피복층과 통형상 부재의 2중 보호 구조가 되기 때문에, 광파이버의 손상을 보다 확실히 방지할 수 있다. 광파이버를 온도 계측이나 사고 점검지 등에 이용하는 경우, 통형상 부재 내에 수납된 광파이버가 냉매와 접촉 가능하도록, 통형상 부재는 내부에 냉매가 충전가능한 구성으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 통형상 부재의 표면 및 이면을 관통하는 관통 구멍을 적당히 마련해 두고, 단열관 내에 냉매를 도입했을 때, 이 관통 구멍으로부터 통형상 부재의 내부에 냉매가 유입되는 구성으로 하는 것을 들 수 있다. 통형상 부재로서, 메쉬 관을 이용할 경우, 그물코의 간극으로부터 냉매를 유입할 수 있다. 또, 광파이버로서 광파이버 케이블을 이용하는 경우는, 스페이서나 보호층 등에 의해 광파이버의 보호나 마찰 저항의 저감을 도모할 수 있기 때문에, 통형상 부재에 수납시키지 않아도 좋고, 통형상 부재에 수납시키는 구성으로서도 좋다.

상기 광파이버는, 초전도 케이블의 케이블 길이에 대응한 길이에 부가하여, 적어도 광파이버 끼리의 접속에 필요한 여유 길이(접속 여유 길이)를 갖는 것으로 한다. 그 외에, 광파이버 끼리를 접속할 때, 초전도 케이블로부터 인출하는데 필요한 여유 길이(인출 여유 길이)를 기대한 길이를 갖는 것을 이용해도 좋고, 접속시에 필요한 길이를 인출하는 것이 가능한 구성, 예컨대 상술한 것과 같이 저마찰의 통형상 부재에 광파이버를 수납한 구성으로 하는 경우, 광파이버는 인출여유 길이를 갖지 않이도 무방하다. 또한, 광파이버의 접속은, 초전도 케이블의 양 단부에 있어서 행하여지기 때문에, 광파이버에 인출 여유 길이를 갖는 경우, 인출 여유 길이는, 케이블의 일단측에 대해서 접속이 행하여지는 만큼만, 예컨대, 약 2000mm으로서도 무방하고, 케이블의 양단측에 대해서 접속이 행하여지는 만큼, 예컨대, 약 2000mm×2= 약 4000mm으로서도 무방하다. 이렇게 광파이버가 인출여유 길이를 갖는 경우, 광파이버의 길이가 케이블 코어(꼬아 합친 구조의 것은 서로 꼬게 한 상태)의 길이보다도 인출 여유 길이 만큼만 길어진다. 그 때문에, 광파이버의 인출 여유 길이를 초전도 케이블의 단열관 내에 수납시켜서 놓아야 한다. 인출 여유 길이의 수납 개소는, 초전도 케이블의 길이 방향에 있어서의 임의의 개소를 선택할 수 있다. 특히, 인출 여유 길이의 수납 개소를 초전도 케이블의 단부 근방으로 하면, 즉 단부에 인출 여유 길이를 배치한 초전도 케이블로서 해 두면, 광파이버를 접속하는데 임하여 인출 여유 길이를 인출할 때, 단 시간에 인출할 수 있어서 작업성이 좋다. 초전도 케이블의 단열관 내에 인출 여유 길이를 수납하기 위해서는, 광파이버의 허용 굽힘 반경의 범위에서 케이블 코어의 외주에 권회시켜도 좋고, 이 허용 굽힘 반경의 범위에서 코일 형상으로 권취하여 단열관 내에 배치시켜도 좋다. 상기 어느 경우도 광파이버를 통형상 부재에 수납시킨 구성으로 할 때에는, 인출 여유 길이를 통형상 부재에 수납시키지 않고 노출시킨 채로 두어도 무방하다. 혹은, 광파이버를 통형상 부재에 수납시킨 구성으로 할 경우, 통형상 부재 내에서 광파이버를 인출 여유 길이 만큼만 구불구불 구부러지게 해서 수납시켜도 무방하다. 즉, 통형상 부재 내에 인출 여유 길이도 수납된 상태로 하여도 무방하다. 이 때, 통형상 부재는 인출 여유 길이 만큼을 수납 가능한 공간을 갖도록, 내경의 크기를 적당히 선택하면 좋다.

상술한 바와 같이 케이블 코어를 따라 광 파이버가 배치된 초전도 케이블을 관로 등의 소정의 포설 장소에 포설한 후, 케이블 끼리를 접속하기 위해서는, I. 광파이버의 접속 공정과, Ⅱ. 코어의 접속 공정 이라는 두개의 공정을 실행한다. 어느 것을 먼저 행해도 무방하지만, 케이블 코어의 접속을 먼저 실행하는 쪽이 일반적이다. 따라서, 케이블 코어의 접속을 먼저 설명한다. 또, 접속 전 공정으로서, 초전도 케이블의 단부에 있어서 단열 관을 소정 길이 절단하고, 단열 관으로부터 케이블 코어의 단부를 노출시킨 상태에서 단열 관을 유지해 둔다. 이 때, 절단에 의해, 단열 관의 진공층이 파괴되지 않도록 한 구성의 단열 관으로서 해 두면, 단열 관을 다시 비울 필요가 없어 바람직하다. 초전도 케이블이 다심 케이블인 경우, 노출시킨 케이블 코어의 단부에 있어서 꼬임을 풀어, 코어의 접속 구조를 형성하기 쉽도록 코어 사이의 간격을 확대해 두어도 좋다.

케이블 코어의 접속은, 예컨대 아래와 같이 실행한다. 상술한 것과 같이 단열 관의 단부로부터 노출시킨 케이블 코어의 단부를 벗기는 등으로 해서 초전도 도체, 포머를 노출시켜, 접속 슬리브에서 포머, 초전도 도체를 접속하고, 도체 접속부를 구성한다. 다음에, 이 도체 접속부의 외주에 에폭시 수지 등의 절연재로 이루어지는 절연층을 마련한다. 또한, 도체 접속부의 외주나 케이블 코어의 단부의 외주에, 크라프트지 등의 절연지나 PPLP(등록 상표)등의 합성 절연지로 한 절연재료를 권회하는 등으로 하여, 보강 절연층을 마련해도 좋다. 또한, 보강 절연층의 외주에 실드(shield) 층이나 접지 전위층을 마련해도 좋다. 또, 케이블 코어의 접속을 광파이버의 접속보다도 먼저 실행하는 경우, 코어의 접속 작업중에 광파이버가 손상하지 않도록, 접속 작업이 방해되지 않는 개소에 광파이버를 치워 두거나, 커버 등으로 덮어 두는 것이 바람직하다. 특히, 광파이버가 인출 여유 길이를 갖는 경우, 케이블 코어의 접속 작업 중에 손상하는 우려가 있기 때문에, 상기 손상 보호 대책을 실행하는 것이 바람직하다. 광파이버가 인출 여유 길이를 갖는 경우, 그 여유 길이는 2000mm 정도로 비교적 길다. 그 때문에, 광파이버의 인출 여유 길이를 초전도 케이블의 단부에 구비하는 경우, 케이블 코어의 접속 작업시, 인출 여유 길이에 작업자나 코어의 접속부의 형성 부재, 사용하는 공구 등이 걸리거나 접촉하는 등으로 하여, 광파이버를 손상하거나, 단선하는 우려가 있다. 따라서, 상기 손상 보호 대책을 실행하는 것이 유효하다.

다음에, 광파이버의 접속을 설명한다. 광파이버를 접속할 때, 서로 접속하는 2조의 초전도 케이블의 단부로부터 광파이버를 인출한다. 이 인출, 광 파이버의 접속 작업을 실행할 수 있도록 융착 접속기 등이 설치 가능한 개소에게 서로 접속하는 광파이버의 단부가 위치하도록 실행한다. 이 때, 초전도 케이블의 단부에 광파이버의 인출 여유 길이를 갖는 경우, 광파이버를 간단히 인출할 수 있어, 인출작업을 단시간에서 실행할 수 있다. 또한, 인출 여유 길이를 갖지 않고 있는 광파이버이어도 광파이버가 통형상 부재에 수납되어 있는 경우, 인출시의 마찰저항이 작기 때문에, 동일하게 간단히 인출할 수 있다. 상기 인출은, 광파이버가 단선이거나, 과도하게 장력이 가해지지 않도록 허용 장력의 범위내의 힘으로 실행한다. 상술한 것과 같이 케이블 코어의 접속 작업에 즈음하여, 광파이버에 커버 등을 배치했을 경우, 커버를 떼고 나서 상기 인출작업을 실행한다.

다음에, 인출된 광파이버 끼리의 접속을 실행한다. 이 접속은, 상기 융착 접속기 등을 이용하여 실행한다. 그 외, 통상의 광파이버의 접속에서 행하여지고 있는 순서와 같이 하여, 광파이버의 접속부를 적당히 형성하면 좋다. 그리고, 광파이버의 접속부를 구축하면, 접속 때문에 인출된 광파이버의 여유 길이를, 인출한 초전도 케이블측으로 복귀하는 점이 본 발명의 가장 특징으로 하는 것이다. 광파이버의 여유 길이를 초전도 케이블측으로 복귀시키기 위해서는, 예컨대 이 케이블에 있어서 상기 광파이버의 접속부가 형성된 접속부측의 단부와 반대측의 단부가 개방되어 있는 경우, 이 반대측의 단부(이하, 개방 단부라 칭함)로부터 광파이버를 인장하는 것을 들 수 있다. 초전도 케이블에 있어서 상기 반대측의 단부가 개방되어 있는 경우란, 예컨대 개방 단부측에서 중간 접속 구조가 형성되지 않고 있는 경우 등을 들 수 있다. 초전도 케이블의 개방 단부로부터 광파이버를 인장하는 경우도 상기 인출 작업과 같이 광파이버의 허용 장력의 범위 내에서 실행한다. 특히, 광파이버가 통형상 부재에 수납되어 있는 경우, 인장할 때의 마찰저항을 작게 할 수 있다. 또한, 광파이버로서, 고강도 재료로 이루어지는 피복층을 구비하는 것을 이용하는 경우, 강도가 우수하기 때문에, 단선 등의 불량을 방지할 수 있다. 상기 인장 작업은, 서로 접속하는 2조의 초전도 케이블의 어느 한쪽의 개방 단부로부터 접속한 광파이버 2조만큼의 여유 길이(인출 여유 길이)를 인장하여도 좋고, 쌍방의 케이블의 개방 단부로부터 각각 광파이버 1조만큼 씩의 여유 길이를 인장하여도 좋다. 즉, 광파이버의 여유 길이는, 광파이버를 인출한 초전도 케이블과 동일한 케이블에 복귀하지 않아도 좋다. 어느 한쪽의 초전도 케이블의 개방 단부로부터 광파이버의 여유 길이를 인장하는 경우, 예컨대, 서로 접속하는 2조의 초전도 케이블 중, 상대적으로 짧은 쪽의 케이블로 하거나, 케이블의 포설 형태에 의해 고저차가 있는 경우 등에서는 마찰이 작다고 생각되는 쪽의 케이블의 개방 단부로부터 인출하면, 인입에 필요한 시간을 단축 가능하거나, 인입 작업이 실행하기 쉽기 때문에, 작업성이 좋다. 이렇게 초전도 케이블의 개방 단부로부터 광파이버를 인출하는 것으로, 초전도 케이블로부터 인출된 광파이버를 케이블측에 인입할 수 있다. 초전도 케이블의 개방 단부로부터 인출된 여유 길이는, 개방 단부측에 있어서 광파이버의 접속부를 형성할 때에 이용해도 좋고, 사용하지 않는 만큼은 절단해도 무방하다. 개방 단부측에서 광파이버를 접속한 후, 접속한 별도의 초전도 케이블의 개방 단부측으로부터 마찬가지로 광파이버의 여유 길이를 인장하면 좋다.

상술한 바와 같이, 광파이버 끼리를 접속한 후, 초전도 케이블의 개방 단부로부터 광파이버의 여유 길이를 인장하여 케이블측으로 복귀하는 것 이외의 수법으로서는, 예컨대 초전도 케이블측에 광파이버의 여유 길이를 압입하는 것을 들 수 있다. 예를 들면, 단열관 내(내관내)의 간극에 압입하여도 좋고, 광파이버가 통형상 부재에 수납된 구성인 경우, 통형상 부재 내에 압입하는 것이어도 좋다. 후자의 경우, 통형상 부재는, 여유 길이가 수납 가능하도록 내경의 크기를 적당히 선택하면 좋다. 통형상 부재 내에 넣어진 여유 길이 만큼의 광파이버는, 통형상 부재 내에서 구불구불하게 구부러지도록 수납된다. 압입한 후, 광파이버가 통형상 부재로부터 빠져나올 우려가 있는 경우, 통형상 부재의 단부에 광파이버를 테이프 등으로 고정해 두어도 좋다.

또, 광파이버의 접속부를 형성하고, 광파이버의 여유 길이를 잡아 당기거나, 압입하거나 해서 초전도 케이블측으로 복귀하고 나서 케이블 코어의 접속을 실행할 경우, 코어의 접속 작업 중에 상기 여유 길이에 접촉하는 일이 거의 없기 때문에, 광파이버의 손상을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 광파이버의 접속 및 케이블 코어의 접속이 종료하면, 이들을 접속 박스에 수납한다. 이 때, 본 발명에서는, 상술한 바와 같이 광파이버의 여유 길이를 초전도 케이블측으로 복귀하고 있기 때문에, 초전도 케이블의 단부로부터 광파이버가 과도하게 돌출하는 일이 없다. 즉, 접속 박스에 수납되는 광파이버의 양이 종래보다도 저감되어 있다. 따라서, 본 발명에서는, 접속 박스의 대형화, 특히 외경의 대형화를 억제할 수 있다. 접속 박스는, 초전도 도체나 도체 접속부를 냉각하기 위한 액체 질소 등으로 한 냉매가 충전되는 냉매조와, 이 냉매조의 외주를 덮도록 마련되는 단열조로 이루어지는 이중 구조의 구성으로 하는 것을 들 수 있다. 특히, 접속 박스는, 케이블 코어의 길이 방향으로 분할 가능한 분할 편을 조합시켜 일체로 형성되는 구성으로 하면, 맨홀(manhole)과 같이 설치 스페이스가 한정되어 있는 개소에 있어서도, 접속 작업이 실행하기 쉬워 바람직하다. 광파이버의 접속이나 케이블 코어의 접속을 실행할 때, 접속 박스의 분할편은, 초전도 케이블측에서 제거해 두어서 광파이버의 단부나 코어의 단부가 노출되도록 해 두고, 광파이버 및 코어의 접속 작업후, 제거해 두었던 분할편을 이동시켜서 분할편의 가장자리를 용접 등에 의해 접속하여, 일체의 접속 박스로 형성하면 좋다. 접속 박스가 형성되면, 냉매조와 단열조의 사이를 배기하는 등으로 하여, 단열 조에 단열 기능을 부여하면 좋다. 진공층을 구비하는 접속 박스를 이용해도 좋다. 또한, 배기에 부가하여, 냉매조와 단열조의 사이에 슈퍼 인슐레이션(super insulation)(상품명) 등의 단열재를 배치시켜도 좋다.

상기 공정에 의해, 초전도 케이블의 중간 접속 구조가 구축된다. 이 중간 접속 구조에 부가하여, 상온측 기기와 접속되는 종단 접속 구조를 별도 구축해서 초전도 케이블 선로가 구축된다. 이러한 초전도 케이블 선로를 운전하기 위해서는, 케이블의 단열 관 및 접속 박스에 냉매를 적당히 충전하고, 코어나 도체 접속부가 충분히 냉각되고 나서 운전을 시작한다. 이 때, 온도 계측용의 광파이버를 구비하는 초전도 케이블의 경우, 이 광파이버를 이용하여, 케이블 코어의 온도를 확인함으로써, 냉각 상태를 파악할 수 있다.

발명의 효과

본 발명의 조립 방법에 의하면, 접속에 즈음하여 인출한 광파이버의 여유 길이를 광파이버 접속후에 초전도 케이블측에 복귀하기 위해서, 접속 박스에 수납되는 광파이버의 양을 적게할 수 있다. 따라서, 본 발명의 조립 방법을 이용함으로써, 접속 박스를 크게 할 필요가 없어, 중간 접속 구조가 과도하게 대형화하는 일이 없다. 그 때문에, 접속 박스의 설치 스페이스가 비교적 작은 포설 장소에서도 중간 접속 구조를 충분히 구축할 수 있다. 또한, 광파이버의 여유 길이를 초전도 케이블측으로 복귀하고 나서 케이블 코어의 접속 구조를 형성하면, 코어의 접속부의 형성시에 광파이버의 여유 길이가 방해되지 않고, 또한 광파이버가 손상하는 등의 불량을 저감할 수 있다.

도 1a는 포설 전의 초전도 케이블의 개략 구성도,

도 1b는 도 1a의 B-B 단면도,

도 2는 초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 순서를 도시하는 설명도로서, 초전도 케이블의 단부로부터 케이블 코어를 노출시켜서, 꼬임을 해제한 상태를 도시한 도면,

도 3은 초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 순서를 도시하는 설명도로서, 케이블 코어의 접속부를 형성한 상태를 도시한 도면,

도 4는 초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 순서를 도시하는 설명도로서, 광파이버의 여유 길이를 인출한 상태를 도시한 도면,

도 5는 초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 순서를 도시하는 설명도로서, 광파이버의 단부를 융착 접속기에 의해 접속하고 있는 상태를 도시한 도면,

도 6은 초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 순서를 도시하는 설명도로서, 광파이버의 접속부를 형성한 상태를 도시한 도면,

도 7은 초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 순서를 도시하는 설명도로서, 초전도 케이블측으로 광파이버를 인장한 상태를 도시한 도면,

도 8은 초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 순서를 도시하는 설명도로서, 케이블 코어의 접속부 및 광파이버의 접속부가 접속 박스에 수납된 상태를 도시한 도면.

부호의 설명

10, 10A, 10B : 광 파이버 11, 1lA, 1lB, 12: 광 파이버의 여유 길이

20 : 통형상 부재 30 : 접속부 100, 100A, 100B : 초전도 케이블

101 : 케이블 코어 102 : 단열관 102a : 내부 관 102b : 외부 관

110 : 포머 111 : 초전도 도체 112 : 전기 절연층

113: 외부 초전도층 114 : 보호층 115 : 보강 절연층

120 : 접속 박스 120a : 냉매조 120b : 진공조

200 : 풀링 캡 300 : 고정 지그 301 : 수직편

302 : 수평편 303 : 노치 400 : 융착 접속기

이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 도면에 있어서 동일 부호는 동일물을 도시한다. 도면의 치수비율은 설명하는 것과 반드시 일치하지 않고 있다.

도 1a는 포설 전의 초전도 케이블의 개략 구성도, 도 1b는 도 1a의 B-B 단면도, 도 2～도 8은, 초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 순서를 도시하는 설명도이며, 도 2는 초전도 케이블의 단부로부터, 케이블 코어를 노출시킨 상태, 도 3은, 케이블 코어의 접속부를 형성한 상태, 도 4는 광파이버의 여유 길이를 인출한 상태, 도 5는 광파이버의 단부를 융착 접속기에 의해 접속하고 있는 상태, 도 6은 광파이버의 접속부를 형성한 상태, 도 7은 초전도 케이블측으로 광파이버를 인장한 상태, 도 8은 코어의 접속부 및 광파이버의 접속부가 접속 박스에 수납된 상태를 도시한다. 또, 도 2 이후에서는, 1조의 초전도 케이블에 구비되는 케이블 코어를 2심 밖에 도시하지 않고 있지만, 실제로는 3심이 존재한다.

본 발명은, 초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 방법에 관한 것이다. 우선, 초전도 케이블에 대해서 설명한다. 도 1a 및 도 1b에 도시하는 초전도 케이블(100)은, 3심의 케이블 코어(101)가 꼬아 합쳐져 단열 관(102)에 수납된 3심 케이블이다. 케이블 코어(101)는, 중심으로부터 순서대로 포머(110), 초전도 도체(111), 전기 절연층(112), 외부 초전도층(113), 보호층(114)을 구비한다. 포머(110)는, 피복 동선을 서로 꼬게 한 꼰 선 구조로 이루어지는 것을 이용했다. 초전도 도체(111) 및 외부 초전도층(113)은, Bi2223계 초전도 테이프 선(Ag-Mn 시스(sheath) 선)을 나선형상으로 감아서 다층으로 형성했다. 전기 절연층(112)은, 반합성 절연지(스미토모 전기공업 주식회사제 PPLP:등록상표)를 감아서 형성했다. 보호층(114)은, 크라프트지를 감아서 구성했다. 또, 전기 절연층의 내주측, 외주측에 반 도전층을 마련해도 좋다. 이러한 구성을 구비하는 케이블 코어(101)를 3조 준비하고, 이들의 코어(101)는 열수축시의 수축값을 갖도록 굴곡을 갖게 해서 꼬아 합쳐진다.

단열 관(102)은 스테인리스제의 콜게이트 관으로 이루어지는 내부 관(112a)과 외부 관(112b)의 이중 구조관이며, 도 1a에 도시하는 바와 같이 내부 관(102a)보다도 외부 관(112b)을 길게 하고 있다(연장 부분은, 플랫 관에서 형성하고 있다). 또한, 내부 관(102a)의 단부에서 내부 관(112a)과 외부 관(112b)의 사이가 밀봉되어 있고, 밀봉된 양쪽 관(102a, 102b)의 사이는 진공 해제 되어 있다. 양쪽 관(102a, 102b)의 사이에 단열재를 다층으로 배치해도 좋다. 내부 관(102a) 내에는, 선로 운전시에 액체질소 등의 냉매가 충전되고, 내부 관(102a)의 내주면과 케이블 코어(101)의 외주면으로 둘러싸여지는 공간을 냉매 유통로로서 이용한다. 단열 관(102)의 외주에는, 폴리염화비닐로 이루어지는 방식 층(도시하지 않음)을 구비한다.

상기 꼬아 합쳐진 케이블 코어(101)의 중심부에 마련된 간극에는, 광 파이버(10)가 배치되어 있다. 본 예에서 사용하는 광파이버(10)는, 1심의 광파이버 심선의 외주에 스테인리스제의 얇은 관을 구비하고, 심선과 스테인리스 관의 사이에 수지가 충전되어서 심선과 스테인리스 관이 일체화된 구성이다. 또한, 본예에서는, 이 광 파이버(10)를 상기 코어(101) 사이의 간극에 배치되는 통형상 부재(20)의 내부에 수납시키고 있다(도 1b 참조, 도 1a에서는 생략). 통형상 부재(20)는 스테인리스로 이루어지는 콜게이트 관이며, 표면 및 이면에 관통하는 관통 구멍을 복수 구비하는 구성이다. 이 구성에 의해, 단열 관(102)(내부 관(102a))내에 냉매가 유입되면, 통형상 부재(20)의 내부에는, 상기 관통 구멍을 거쳐서 냉매가 충전되어, 통형상 부재(20) 내에 수납된 광파이버(10)가 냉매에 접촉할 수 있다. 또 도 1b에서는, 통형상 부재(20)내의 공간을 과장해서 기재하고 있어, 통형상 부재(20)는 광 파이버(10)를 삽입 관통하여 배치할 수 있는 정도의 크기의 것을 적당히 선택하면 좋다. 이 통형상 부재(20)는 케이블 코어(101)를 서로 꼬게 한 후, 상기 코어(101)사이의 간극에 삽입 관통하여 배치시킨 후, 통형상 부재(20)에 광파이버(10)를 삽입 관통하여 배치시켰다. 이렇게 케이블 코어(101)의 길이 방향에 따라 배치된 통형상 부재(20) 내에 광파이버(10)를 삽입 관통하여 배치함으로써, 코어(101)의 길이 방향에 따라 광파이버(10)가 배치된 상태가 된다. 또, 통형상 부재(20)에 광 파이버(10)를 미리 삽입 관통하여 배치시킨 상태에서 통형상 부재(20)를 케이블 코어(101) 사이의 간극에 배치시켜도 좋다.

케이블 코어(101)의 단부(초전도 케이블의 단부)에는, 광 파이버(10) 끼리를 접속할 때에 이용되는 광파이버(10)의 여유 길이(11, 12)가 배치되어 있다. 본 예에 있어서 여유 길이(11, 12)는, 광파이버의 허용 굽힘 반경의 범위에서 코일 형상으로 권취한 형상으로 해서 단열 관(112)(내부 관(102a))내의 간극에 수납시키고 있다. 케이블 코어(101)의 일단측(도 1a에서는 좌측)에 배치되는 여유 길이(11)는, 광파이버 끼리의 접속에 필요한 접속 여유 길이와, 광파이버의 접속 구조를 형성할 때에 작업 개소에 광파이버(10)의 단부를 배치시키기 위해서 필요한 인출 여유 길이를 포함한 것이며, 타단측(동 도면의 우측)에 배치되는 여유 길이(12)는, 접속 여유 길이를 포함한 것이며, 인출 여유 길이를 포함하지 않고 있다. 이들 여유 길이(11, 12)는, 통형상 부재(20)에 수납시키고 있지 않고, 노출시킨 상태로 하고 있다.

상기 구성을 구비하는 초전도 케이블(100)은, 양단부에 풀링 캡(pulling cap)(200)이 장착되어 드럼 등에 감아져, 드럼에 권취된 상태에서 포설 현장에 반송된다. 그리고, 초전도 케이블(100)은, 풀링 캡(200)을 거쳐서 견인되어, 소정의 포설 개소에 포설된다. 또, 반송시, 포설 때에 있어서 초전도 케이블(100)의 단열 관(102) 내에는, 냉매가 충전되지 않고 있는 상태이다.

다음에, 포설된 초전도 케이블(100)의 단부에 형성되는 중간 접속 구조의 조립 순서를 설명한다.

I. 케이블 코어의 노출

초전도 케이블(100)이 소정의 개소에 포설 되면, 우선, 서로 접속하는 2조의 케이블 중, 한쪽의 케이블에 대해서 단열 관(102)의 단부를 절단하여, 케이블 코어(101)를 노출시킨다. 본 예에서는, 외부 관(102b) 중, 내부 관(102a)보다도 길게 신장한 연장 부분만을 절단하는 것으로, 단열 관(102)의 진공이 파괴되지 않도록 했다.

Ⅱ. 단열 관의 유지

다음에, 도 2에 도시하는 바와 같이, 고정 조정 기구(300)에 의해 단열 관(102)의 단부를 유지한다. 본 예에서는, 고정 조정 기구(300)로서, 단열 관(102)을 유지하는 동시에, 케이블 코어(101)를 삽입 관통 가능한 노치(303)를 갖는 수직편(301)과, 수직편(301)을 대지에 지지하는 수평편(302)을 갖는 것을 이용하고, 단열 관(102)의 단부를 대지에 고정시키는 구성으로 했다. 본 예에 도시하는 고정 조정 기구(300)는, 주로 단열 관(102)의 외부 관(102b)을 유지하고, 노치(303)로부터 내부 관(102a)의 개구부가 충분히 보이도록 한 것을 사용했다.

Ⅲ. 케이블 코어의 접속

다음에, 초전도 케이블(100)의 단부에 배치된 풀링 캡(도 1 참조)을 제거하고, 도 2에 도시하는 바와 같이 코어(101)의 단부의 꼬임을 해제하여, 코어의 접속부를 형성하는데 충분한 정도로 각 코어(101)의 단부를 분리해 둔다. 분리 상태를 유지할 수 있게 적당히 유지구(도시하지 않음)를 배치시켜도 좋다. 광파이버의 여유 길이(11)는, 단열 관(102)(내부 관(102a))에 수납시킨 채로서도 좋고, 단열 관(102)으로부터 인출하여, 케이블 코어의 접속부를 형성하는데 방해되지 않도록 해 두어도 좋다. 여유 길이(11)를 인출했을 경우, 케이블 코어의 접속 작업 중에 있어서의 손상을 방지하기 위해, 커버 등으로 덮어두어도 좋다. 본 예에서는, 단열 관(102)에 수납시킨 채로 했다. 상술한 작업을, 접속 대상이 되는 다른 쪽의 초전도 케이블에 대하여도 실행한다. 또, 본 예에서는, 다른 쪽의 초전도 케이블도 도 1에 도시하는 초전도 케이블과 같은 구성의 것으로 해서 각 초전도 케이블에 있어서 인출 여유 길이를 포함한 측의 여유 길이(11)가 배치된 단부끼리가 마주 향하도록 포설된 경우를 설명한다.

도 3에 도시하는 바와 같이 초전도 케이블(100A, 100B)로부터 인출된 케이블 코어(101) 끼리의 접속 구조를 구축한다. 구체적으로는, 각 코어(101)의 단부를 박리하여, 초전도 도체를 노출시켜, 접속 슬리브(sleeve)를 이용하여 각 초전도 케이블(100A, 100B)로부터 인출된 코어(101)의 포머끼리, 초전도 도체 끼리를 접속한다. 포머는, 압축 접속, 초전도 도체는, 땜납 접속에서 접속 슬리브와 일체화하는 것을 들 수 있다. 이 접속 슬리브의 외주에는, 테이프 형상의 절연재를 감아서 보강 절연층(115)을 형성한다. 이렇게 하여 코어(101)의 접속부를 세개 형성한다.

Ⅳ. 광파이버의 여유 길이의 인출

케이블 코어의 접속부를 형성하면, 도 4에 도시하는 바와 같이 코일 형상으로 권취한 여유 길이(11A, 11B)를 개방하고, 광파이버의 접속 작업을 행하도록 단열 관(102)으로부터 고정 지그(300)의 노치(303)를 거쳐서, 케이블 코어의 접속부측에 인출한다.

V. 광파이버의 접속

다음에, 도 5에 도시하는 바와 같이 서로 접속하는 각 초전도 케이블(100A, 100B)의 단부로부터 인출된 광파이버(10A,10B)의 여유 길이(11A,11B)의 단부를 융착 접속기(400)에 배치하여, 양쪽 광파이버(10A, 10B)를 접속한다. 그리고, 도 6에 도시하는 바와 같이 소정의 접속부(30)을 구축한다.

VI. 광파이버의 여유 길이의 복귀

다음에, 도 7에 도시하는 바와 같이 고정 지그(300)에 고정되어 있지 않은 각 초전도 케이블(100A, 100B)의 단부(이하, 개방 단부라 칭함, 케이블(100A)에서는 좌측 단부, 케이블(100B)에서는 우측 단부)에 있어서 광파이버(10A, 10B)를 각각 인장하여, 초전도 케이블(100A)로부터 인출된 여유 길이(11A)를 케이블(100A)측에 인입하고, 케이블(100B)로부터 인출된 여유 길이(11B)를 케이블(100B)측에 인입한다. 본 예에서는, 각 초전도 케이블(100A, 100B) 중 한쪽의 단부(이 예에서는 여유 길이(12)(도 1 참조)가 배치된 쪽의 단부(개방 단부))는, 여유 길이(11A, 11B)측의 접속을 실행할 때에 있어서, 개방되어 있는 것으로 했다. 이렇게 초전도 케이블(100A, 100B)의 각 개방 단부로부터 각각 광 파이버(100A, 100B)를 인장하는 것으로, 여유 길이(11A, 11B)가 초전도 케이블(100A, 100B)측에 복귀되어, 도 7에 도시하는 바와 같이 케이블(100A, 100B) 단부로의 돌출량을 저감할 수 있다. 특히, 본 예에서는, 광파이버(10A, 10B)를 통형상 부재에 수납시키고 있기 때문에, 인입시의 마찰을 저감하여, 광파이버의 단선 등을 발생시키는 일 없이, 간단히 인입 작업을 실행할 수 있다. 또한, 개방 단부측에 인출된 광파이버는, 개방 단부측에서 광파이버의 접속부를 형성할 때에 인출 여유 길이로서 이용할 수 있다.

Ⅶ. 접속 박스의 조립

다음에, 도8에 도시하는 바와 같이, 광 파이버(10)의 접속부(30), 3심의 케이블 코어(101)의 접속부를 정리해서 포괄하는 냉매조(120a)를 형성한다. 본 예에서는, 상술한 바와 같이 광 파이버(10)의 여유 길이(11)를 초전도 케이블측에 인입하여 냉매조(120a)에 수납되는 양을 적게 하고 있다. 그 때문에, 냉매조(120a)를 과도하게 크게 할 필요가 없이, 접속 박스(120)를 소형화 할 수 있다. 상기 냉매조(120a)의 외측에는 진공조(120b)를 형성하고, 냉매조(120a)와 진공조(120b)의 사이를 소정의 진공도로 진공 해제한다. 이렇게 하여 접속 박스(120)가 형성된다. 접속 박스(120)의 형성에 의해, 중간 접속 구조의 형성이 완료한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 조립 방법으로는, 광파이버의 접속시에 초전도 케이블의 단부로부터 인출한 광파이버의 여유 길이를 초전도 케이블측에 복귀시키고, 접속 박스에 수납되는 광파이버를 적게 하고 있기 때문에, 접속 박스를 과도하게 대형화할 필요가 없이, 외경이 작은 중간 접속 구조로할 수 있다. 또한, 본 예에서는, 서로 접속하는 양쪽 초전도 케이블의 개방 단부로부터, 인출한 광파이버의 여유 길이를 각각 인입하는 구성으로 하였기 때문에, 케이블 코어의 접속부와 같이 광 파이버의 접속부도 접속 박스의 중앙부 근방에 배치할 수 있다. 따라서, 케이블 코어의 접속부와 광파이버의 접속부를 접속 박스내의 거의 동일 위치에 수납시킬 수 있고, 관리하기 쉽다.

상기의 예에서는, 접속하는 양쪽 초전도 케이블의 개방 단부로부터, 광파이버의 여유 길이를 인입하는 구성으로 했지만, 한쪽의 초전도 케이블의 개방 단부로부터만 여유 길이를 인입하여도 무방하다. 이 때, 광파이버의 접속부는, 접속 박스에 있어서 광파이버의 인입이 행하여진 쪽 가까이에 배치된다. 접속하는 양쪽 초전도 케이블이 개방 단부를 갖지 않고 있는 (반대측의 단부가 개방되지 않고 있는)경우, 예컨대, 반대측의 단부에 있어서 이미 접속 박스가 형성되어 있는 경우에는, 광파이버를 통형상 부재에 눌러 넣는 것으로 초전도 케이블측에 복귀하여도 무방하다. 이 때, 통형상 부재는, 여유 길이를 수납 가능한 공간을 갖는 크기(내경)의 것을 이용하면 좋다. 또한, 통형상 부재에 광파이버를 수납하고 있지 않고, 광 파이버만을 케이블 코어의 길이 방향에 따라 배치시키고 있는 경우, 단열관 내의 간극에 여유 길이가 배치되도록 밀어 넣어도 좋다. 밀어 넣을 때, 광파이버에 가해지는 굽힘은, 허용 굽힘 반경 이내의 굽힘이 되도록 한다. 또한, 통형상 부재를 사용하지 않고 광 파이버만을 케이블 코어를 따라 배치시킬 경우, 광파이버는, 외주에 고강도 재료로 이루어지는 피복층을 구비하는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기의 예에서는, 광파이버가 인출 여유 길이를 갖는 경우를 설명했지만, 광파이버의 접속시에 융착 접속기의 배치 개소에 광파이버의 단부를 인출할 수 있으면, 인출 여유 길이를 갖지 않는 광파이버를 이용해도 무방하다. 이 때, 광파이버는, 통형상 부재에 수납시키고 있으면, 인출하기 쉬워 바람직하다.

본 발명은, 초전도 케이블 선로의 구축에 즈음하여, 초전도 케이블 끼리를 접속하는 중간 접속 구조의 조립에 이용할 수 있다. 또한, 본 발명에 의해 얻어진 중간 접속 구조를 갖는 초전도 케이블 선로는, 교류 송전, 직류송전 중 어디에도 이용할 수 있다.

Claims (5)

1. 케이블 코어와, 코어를 따라 배치되는 광파이버를 갖는 초전도 케이블 끼리를 접속하는 초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 방법에 있어서,

   접속하는 2조의 초전도 케이블의 단부에서 광파이버를 인출하여, 이들 광파이버 끼리를 접속하는 공정과,

   광파이버 접속 후, 광파이버의 여유 길이(excess length)를 인출한 초전도 케이블측으로 복귀시키는 공정과,

   코어 끼리의 접속을 행하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는

   초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   접속시에 인출되는 광파이버의 인출 여유 길이가 접속하는 초전도 케이블의 단부 근방에 배치되는 것을 특징으로 하는

   초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   케이블 코어를 따라 통형상 부재가 배치되어 있고,

   광파이버는 상기 통형상 부재에 삽입 배치되어 있는 것을 특징으로 하는

   초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   케이블 코어를 따라 통형상 부재가 배치되어 있고,

   광파이버는 상기 통형상 부재에 삽입 배치되어 있는 것을 특징으로 하는

   초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   광파이버는 케이블 코어의 온도 계측, 케이블 코어의 사고지점 검지, 통신선 중 어느 하나에 사용되는 것인 것을 특징으로 하는

   초전도 케이블의 중간 접속 구조의 조립 방법.

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