KR101563003B1 - 분리가능한 초전도 케이블용 종단접속함의 단말 구조체 - Google Patents

분리가능한 초전도 케이블용 종단접속함의 단말 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분리가능한 초전도 케이블용 종단접속함의 단말 구조체에 관한 것으로서, 외부기기와 간편하게 접속가능하여 기중 또는 가스중 종단 접속함으로의 변경이 가능하도록 한 것이다.
본 발명은 상온부 구간에 해당하면서 내부에 도체봉을 구비한 제 1관체와, 온도구배부 구간에 해당하면서 내부에 도체봉을 구비한 제 2관체가 서로 분리가능하게 결합되어 있는 구조이다.
이러한 구조를 가지는 본 발명은, 종단접속함을 구성하는 상온부 구간의 제 1관체와 온도구배부 구간의 제 2관체를 분리가능하게 구비하여 필요시 제 1관체를 제거하고, 다른 외부기기와 간편하게 연결할 수 있는 것으로서, 종래와 같이 추가적인 기중 또는 가스중 종단 접속함을 사용하지 않고, 기중 종단접속함에서 가스중 종단접속함(지중송전선과 차단기를 연결)으로 용도변경이 간편하게 이루어질 수 있는 것이다.
종단접속함, 기중, 가스중, 교체, 용이, 단말, 착탈, 분리

Description

분리가능한 초전도 케이블용 종단접속함의 단말 구조체{Transformable Termination Structure of Superconducting Cable System}
본 발명은 분리가능한 초전도 케이블용 종단접속함의 단말 구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외부기기와 간편하게 접속가능하여 기중 또는 가스중 종단 접속함으로의 변경이 가능하도록 한 것이다.
종래의 초전도 케이블용 종단접속함의 단말 구조체는 공개특허 제 10-2007-102651호에 개시된 단말구조체가 있는데, 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 초전도 케이블(100)의 단말과, 케이블(100)의 초전도 도체(100a)에 접속되어 극저온측으로부터 상온측으로 전기 전도를 제공하는 부싱(10)과, 케이블(100)의 단말 및 부싱(10)이 수납되는 냉매
용기(11)와, 냉매 용기(11)의 외주를 덮는 진공 용기(12)와, 진공 용기(12)의 상온 측에 돌출 접속되는 자기관(104)을 구비한다.
상기 자기관(104)안에는 절연유나 SF가스 등의 절연유체(104a)가 충전된다.
냉매 용기(11)에는, 극저온 측에 액체 질소층(액체 냉매층; 13), 상온 측에 질소 가스층(기체 냉매층; 14)을 인접하여 구비한다. 그리고, 극저온 측과 상온 측 사이에 플랜지(108)를 배치한다.
냉매 용기(11)의 내면(11a)과 부싱(10)의 외주와의 간격을, 가압기에 의한 가압을 실행하는 일없이 질소 가스가 기체 상태로 유지되는 동시에, 질소 가스의 압력과 액체 질소의 압력이 평형하는 크기로 한 것에 있다.
상기 부싱(10)(직경 140mm)은, 초전도 케이블(100)의 초전도 도체(100a)와 전기 전도를 제공하는 것이 가능한 도체(10a)(직경 40mmφ)와, 도체(10a)의 외주에 피복되는 고체 절연체(10b)(두께 50mm)를 구비한다.
초전도 도체(100a)와 부싱(10)의 도체(10a)는, 조인트(100b)를 거쳐 접속되어 있다. 도체(10a)는, 액체 질소의 온도 근방에 있어서 전기적 저항이 작은 동으로 이루어진 것을 사용했다.
또한, 고체 절연체(10b)는 절연성이 뛰어난 FRP로 형성했다. 또한, 도 1에 있어서 부싱(10)의 상단(상온 측에 배치되는 단부)에 동제의 상부 차폐부(10c)를 마련하고 있다.
상기 냉매 용기(11)는 스테인리스로 형성하고, 마찬가지로 스테인리스로 형성한 진공 용기(12) 내에 수납되어 진다. 진공 용기(12)와 냉매 용기(11) 사이에는 진공 단열층(11b)을 구비하는 구성이다. 이 냉매 용기(11)에는, 액체 질소층(13)과, 질소 가스층(14)을 구비한다. 액체 질소층(13)에는, 액체 질소(13a)를 냉각하
기 위한 냉동기(15)를 접속하고 있다.
냉매 용기(11)에 액체 질소(13a)를 도입하기 전, 냉매 용기(11) 내의 수분 등을 제거하기 위해서 질소 가스를 충전했다. 그리고, 액체 질소층(13)에 액체 질소(13a)를 공급하는 동시에, 냉매 용기(11)의 일부, 구체적으로는 극저온 측과 상온 측 사이의 경계에 배치되는 플랜지(108) 근방에 질소 가스를 잔류시킨다. 이
질소 가스가 잔류하는 부분이 질소 가스층(14)이 된다.
이때, 냉매 용기(11) 내에 있어서의 액체 질소의 압력이 약 0.5MPa이 되도록 액체 질소를 냉매 용기(11)에 도입해서 냉매 용기(11)를 밀폐시킨다. 이 구성에 의해, 질소 가스 자체의 압력으로 기체 상태가 유지되는 동시에, 질소 가스(14a)의 압력과 액체 질소(13a)의 압력이 대략 평형을 이룬다.
이러한 종래의 단말구조체는 구역별로 상온부(A), 온도구배부(B), 극저온부(C)로 나뉘는데, 부싱(10)안에 들어있는 도체(10a)가 일체화된 하나로 구성되어 있기때문에, 상온부(A)와 온도구배부(B)의 분리가 불가능한 구조로 되어 있다.
따라서, 기중 종단접속함(가공송전선과 지중송전선을 연결)의 역할만을 하며, 외부기기인 가스절연송전라인(GIL) 또는 가스절연개폐기(GIS)와 연결시, 기중 종단접속함을 하나 더 사용하여 외부기기와 연결하여야 하므로, 단말구조가 복잡해지고, 많은 용적을 차지하며, 절연 취약부가 증가하는 문제점이 발생하였다.
또한, 상온부(A)와 온도구배부(B) 및 극저온부(C)의 내부 경계부위에는 절연물로 된 밀폐부재로 각 구간별로 밀폐되도록 되어 있는데, 이 밀폐부재가 가장 취약한 부분이기 때문에, 만일, 각 경계부위중 어느 하나의 부위에서의 밀폐부재에 절연파괴 현상이 발생하면, 부싱 전체를 교체해야 하는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 하나의 종단접속함을 통해 외부기기와 간편하게 교체하여 연결할 수 있어 구조가 단순해지면서 컴팩트한 구조를 가지며, 많은 용적을 차지하지 않도록 한 분리가능한 초전도 케이블용 종단접속함의 단말 구조체를 제공함에 발명의 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상온부 구간에 해당하면서 내부에 도체봉을 구비한 제 1관체와, 온도구배부 구간에 해당하면서 내부에 도체봉을 구비한 제 2관체가 서로 분리가능하게 결합되어 있는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 제 1관체와 제 2관체의 사이에 밀폐되도록 하는 스페이서가 결합되며, 이 스페이서에는 제 1관체안의 도체봉과 제 2관체안의 도체봉이 서로 접속되도록 하는 도전성 커넥터가 형성되어 있는 구조이다.
상기 제 1관체와 제 2관체의 외부 둘레면에 플랜지부가 형성되고, 상기 스페이서의 양 단부가 플랜지부 사이에 끼워져서 체결부재로 체결된 구조이다.
또한, 상기 제 1관체의 일측면에는 도체봉을 분해,조립할 수 있도록 하는 핸드홀부재가 형성된 구조이다.
이와 같이, 본 발명은 종단접속함을 구성하는 상온부 구간의 제 1관체와 온도구배부 구간의 제 2관체를 분리가능하게 구비하여 필요시 제1관체를 제거하고, 다른 외부기기와 간편하게 연결할 수 있는 것으로서, 종래와 같이 추가적인 기중 또는 가스중 종단 접속함을 사용하지 않고, 기중 종단접속함에서 가스중 종단접속함(지중송전선과 차단기를 연결)으로 용도변경이 간편하게 이루어질 수 있는 것이다.
또한, 종래의 종단접속함에 비해 외부기기와의 연결시 크기 등에 따른 필요용적에서 훨씬 자유로워 컴팩트한 구조를 이루며, 밀폐효과가 관체를 따라 끊어짐이 없게 되어 절연취약부가 최소화되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 단말 구조체를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 단말 구조체를 이용하여 다른 외부기기와 연결된 모습을 도시한 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명은 분리가능한 초전도 케이블용 종단접속함의 단말 구조체로서, 가스 또는 절연유를 구비하는 상온부(A)와, 가스층(기체질소)을 구비하는 온도구배부(B)와, 액체질소에 의해 냉각되는 극저온부(C)로 나뉘면 서 제 1,2,3관체(210)(220)(260)로 구성되는 관체(200)에서, 상온부(A)와 온도구배부(B) 구간에 해당하는 제 1관체(210)와 제 2관체(220)가 분리가능하게 결합된 구조를 가진다.
또한, 상기 제 1관체(210)와 제 2관체(220)의 외부 둘레면에 플랜지부(211)(221)가 형성되고, 제 1관체(210)와 제 2관체(220)의 사이에는 스페이서(spacer)(230)가 결합되어 밀폐되도록 한 구조이며, 상기 스페이서(230)의 양 단부(231)는 플랜지부(211)(221) 사이에 끼워져서 체결부재(240)에 의해 체결되어 고정된 상태를 유지한다.
상기 스페이서(230)에 의해 제 1관체(210)와 제 2관체(220)가 분리가능하면서 차단되어 밀폐된 상태를 유지하는데, 이러한 구조로서 유전체(오일 또는 가스)를 각 구간별로 별개로 사용할 수 있는 것이다.
또한, 상기 스페이서(230)의 중앙에는 도전성 커넥터(232)가 형성되어 상기 상온부(A) 구간에 해당하는 제 1관체(210)안의 도체봉(212)과 온도구배부(B) 구간에 해당하는 제 2관체(220)안의 도체봉(222)이 결합되어 접속된 구조이다.
상기 제 1,2,3관체(210)(220)(260)는 스테인레스 또는 알루미늄재질로 구성된다.
또한, 상기 도체봉(212)(222)의 접속시에는 도체봉(212)(222)의 단부를 도전성 커넥터(232)에 대고 체결부재(212a)(222a)를 이용하여 고정하도록 한다.
상기 체결부재(212a)(222a)로는 보울트 또는 나사를 사용한다. 그러나, 이에 국한되지 않고 다른 여러가지 체결부재가 사용될 수 있다.
또한, 상기 스페이서(230)는 에폭시 수지재로 형성되고, 스페이서(230)의 양 단부(231)에는 체결을 위한 나사공이 형성된 체결편(233)이 결합된 구조를 가진다.
또한, 상기 체결부재(240)로는 보울트 또는 나사를 사용되어서 상기 체결편(233)을 통해 결합되어 스페이서(230)를 고정하도록 된 것이다.
또한, 상기 제 1관체(210)의 일측면에는 핸드홀(hand hole)부재(250)가 형성된 구조를 가진다. 상기 핸드홀부재(250)를 통해 도체봉(212)(222)을 분해,조립하도록 한 것이다.
상기 핸드홀부재(250)는 덮개부(251)와 하우징(252)으로 이루어지고, 이 하우징(252)과 제 1관체(210)이 접하는 부분에는 관통공(253)이 형성된 구조이다.
또한, 온도구배부(B)와 극저온부(C)간의 경계위치 즉, 제 2관체(220)와 극저온부(C) 구간에 해당하는 제 3관체(260)간의 내부 사이에 밀폐판(261)을 결합한다.
상기 제 2관체(220)와 제 3관체(260)는 일체로 형성된 구조를 가질 수 있다.
여기서, 도체봉(222)은 극저온부(C)구간에 해당하는 제 3관체(260)의 내부까지 연장되어 구비된 구조를 가진다.
또한, 상기 온도구배부(B) 구간에 해당하는 제 2관체(220)안에 구비된 도체봉(222)에는 열응력에 충분히 견디고, 절연내력이 향상되도록 하는 코팅부재가 형성될 수 있다. 이 코팅부재로는 테프론 수지가 바람직하다.
상기 테프론 수지는 재질의 특성상 절연능력이 매우 우수하고, 온도편차에 따른 열응력에 대하여 상당히 잘 견디는 장점이 있기 때문이다.
이러한 구성을 가지는 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이, 조립된 상태에서 사용되며, 제 1관체(210)과 제 2관체(220)은 서로 분리가능하게 결합되어 있어, 도 3에 도시된 바와 같이, 기중 또는 가스중 종단접속함으로 쉽게 변경할 수 있는 것이다.
다시 말해서, 제 1관체(210)과 제 2관체(220)을 분리 또는 결합시키고자 하는 경우, 제 1관체(210)의 일측면에 형성된 핸드홀부재(250)의 덮개부(251)를 하우징(252)으로 부터 분리한 다음, 작업자가 손을 넣어서 관통공(253)을 통과하여 스페이서(230)에 구비된 도전성 커넥터(232)에 접근하여 도체봉(212)(222)의 단부를 도전성 커넥터(232)에 결합 또는 분해하면 되는데, 도전성 커넥터(232)로부터 도체봉(212)을 분리하여 제 1관체(210)을 제 2관체(220)으로부터 분리한 경우, 다른 외부기기인 예를 들어 가스절연 송전라인(270)을 바로 연결할 수 있다.
이럼으로써, 기중 종단접속함에서 가스중 종단접속함으로 용도변경이 간편하게 이루어질 수 있는 것이다.
본 발명은 하나의 단말구조체를 통해서 기중 종단접속함 및 가스중 종단접속함으로 필요에 따라 선택하여 간편하게 교환하여 사용할 수 있으므로, 독립적으로 별개로 종단접속함을 구비할 필요가 없어 경제적이며, 전체적인 장치가 컴팩트한 구조를 이룰 수 있다.
더욱이, 본 발명은 제 1관체(210)과 제 2관체(220)사이에 구비된 스페이서(230)에서 절연파괴가 발생하면, 제 1관체(210)과 제 2관체(220)을 간단히 분리하여 교체하면 된다.
또한, 외부기기와의 연결시, 상온부(A) 구간에 해당하는 제 1관체(210)를 제 2관체(220)로부터 간편하게 분리하여 교체하면 되므로, 조립된 조립체의 크기가 컴팩트한 구조를 가질 수 있는 것이다.
본 발명은 편의상 첨부된 예시도면에 의거 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 이에 국한되지 않고 본 발명의 기술적 사상의 범주내에서 여러가지 변형 및 수정이 가능함은 자명한 사실이다.
도 1은 종래의 단말 구조체를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 단말 구조체를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 단말구조체를 이용하여 다른 외부기기와 연결된 모습을 도시한 단면도이다.
[도면의 부호설명]
A : 상온부
B : 온도구배부
C : 극저온부
200 : 관체
210 : 제 1관체
211,221 : 플랜지부
212,222 : 도체봉
212a,222a : 체결부재
220 : 제 2관체
230 : 스페이서(spacer)
231 : 단부
232 : 도전성 커넥터
233 : 체결편
240 : 체결부재
250 : 핸드홀부재
251 : 덮개부
252 : 하우징
253 : 관통공
260 : 제 3관체

Claims (4)

  1. 상온부 구간에 해당하면서 내부에 도체봉을 구비한 제 1관체와, 온도구배부 구간에 해당하면서 내부에 도체봉을 구비한 제 2관체가 서로 분리가능하게 결합되고,
    상기 제 1관체와 제 2관체의 사이에 밀폐되도록 하는 스페이서가 결합되며, 이 스페이서에는 제 1관체안의 도체봉과 제 2관체안의 도체봉이 서로 접속되도록 하는 도전성 커넥터가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분리가능한 초전도 케이블용 종단접속함의 단말 구조체.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1관체와 제 2관체의 외부 둘레면에 플랜지부가 형성되고, 스페이서의 양 단부가 플랜지부 사이에 끼워져서 체결부재로 체결된 것을 특징으로 하는 분리가능한 초전도 케이블용 종단접속함의 단말 구조체.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 제 1관체의 일측면에는 도체봉을 분해,조립할 수 있도록 하는 핸드홀부재가 형성된 것을 특징으로 하는 분리가능한 초전도 케이블용 종단접속함의 단말 구조체.
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