KR101598223B1

KR101598223B1 - 초전도 케이블용 단말의 접속구조체

Info

Publication number: KR101598223B1
Application number: KR1020090010930A
Authority: KR
Inventors: 장현만; 이수길; 김춘동; 최창열
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2009-02-11
Filing date: 2009-02-11
Publication date: 2016-02-29
Also published as: KR20100091639A

Abstract

본 발명은 초전도 케이블용 단말의 접속구조체에 관한 것으로서, 접속구조체의 구조를 단순화하면서도 기계적 강도를 향상시켜서 안정된 접속상태를 유지할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 초전도 케이블용 단말의 접속구조체에 있어서, 초전도 케이블 포머(10)를 도체인출봉(20)에 삽입하고 압착하여 접합되도록 하고, 상기 도체 인출봉(20)의 외주면에는 초전도 도체(30)의 접속부(31)가 접합되며, 도체 인출봉(20)의 압착부(21)의 둘레에는 쉴드커버(40)가 구비된 구조이다.

이러한 구조를 가지는 본 발명은 초전도 케이블 단말의 도체 접속부의 구조를 개선한 접속구조체로서, 접속부의 기계적 강도 및 전기적 특성(전기저항 감소)을 향상시킬 수 있으며, 접속저항을 줄여서 접속부의 발열을 억제할 수 있는 효과가 있도록 한 것이다.

초전도, 케이블, 접속, 기계적 강도, 압착부, 쉴드커버, 접촉저항

Description

초전도 케이블용 단말의 접속구조체{Connecting Structure of Terminal for Super Conductor Cable}

본 발명은 초전도 케이블용 단말의 접속구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 접속구조체의 구조를 단순화하면서도 기계적 강도를 향상시켜서 안정된 접속상태를 유지할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 초전도 케이블은 대용량의 전력을 저손실로 장거리 전송이 가능하기 때문에, 대도시의 전력공급 및 신규부지확보 등의 문제를 해결할 수 있는 친환경적인 신개념의 전력케이블로서, 최근에 미국, 일본, 유럽 등 선진국에서 경쟁적으로 상용화 개발을 추진하고 있다.

이러한 초전도 케이블을 이용하여 장거리 전력전송을 하기 위해서는 발전소와 초전도 케이블 사이, 초전도 케이블과 초전도 케이블 사이 및 초전도 케이블과 부하 사이에 전기적 접속부가 반드시 필요하며, 장거리 전력 전송시 초전도 케이블의 가장 큰 장점중의 하나인 저손실 전력 송신을 유지하기 위해서는 전기적 접속부에서의 접촉저항을 최소화하는 것이 중요하다.

그런데, 종래의 초전도 케이블 단말의 구조체를 보면, 도 4에 도시된 바와 같이, 초전도 케이블코어(100)의 단부와, 이 단부가 수납되는 냉매조(101)와, 케이블 코어(100)에 갖는 초전도 도체와 상온측과의 사이에서 전기적 도통을 취하는 부싱(102)과, 상기 냉매조(101)의 외주를 덮도록 배치되는 진공용기(103)와, 이 진공용기(103)의 상온측에 돌출되게 설치되는 애관(碍管)(104)을 구비한다.

상기 부싱(102)은 중심부에 초전도 도체와 조인트(105)를 개재하여 전기적으로 접속되는 도체부(102a)를 가지고, 도체부(102a)의 주위에 FRP로 형성된 고체 절연층(102b)을 피복한 구성을 가지며, 냉매조(101)로부터 애관(104)에 걸쳐서 수납되어 있다. 부싱(102)의 외주에는 두개의 플랜지(102c,102d)를 구비하고 있으며, 한쪽 플랜지(102c)가 냉매조(101)에 고정되고, 다른쪽 플랜지(102d)가 진공용기(103). 애관(104)에 고정된다. 냉매조(101)내에는 부싱(102)이나 조인트(105) 등을 냉각하는 액체질소 등의 액체 냉매가 충전되고, 애관(104)내에는 절연유 등의 절연유체가 충전된다. 플랜지(102c)와 냉매조(101) 사이 및 플랜지(102d)와 애관(104) 사이에 금속시일을 시행하여 냉매조(101) 등을 기밀하게 밀봉하고 있다. 진공용기(103)에는 상기 플랜지(102c,102d) 및 이 플랜지(102c,102d)를 연결하는 부재로 둘러싸인 공간에 중간 진공부(103a)를 구비하여 상온측으로부터 저온측으로의 열 침입의 저감을 도모한다.

여기서, 종래의 초전도 케이블 단말의 구조체는 조인트(105)와 케이블 코어(100)의 사이에 도체 접속부(106)가 구비하는데, 이 도체 접속부(106)는 구조가 복잡하여 접속지점이 많아져서 접속지점에서의 기계적 강도를 확보하는 것이 어려 운 문제점이 있다.

또한, 종래의 단말 구조체의 도체 접속부는 모든 접속지점에 대한 접속결과를 판단하기 어렵고, 1개 이상의 접속지점에서 접촉불량으로 인해 전기저항이 증가하는 경우에는, 주울열(Joule Heat)로 인해 도체인출봉 및 케이블 코어가 손상되는 경우가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해서 발명된 것으로서, 도체접속부의 구조를 단순화하면서도 기계적 강도를 향상시키면서 전기저항을 감소시켜서 전기적 특성이 향상될 수 있도록 한 초전도 케이블용 단말의 접속구조체를 제공함에 발명의 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 초전도 케이블용 단말의 접속구조체에 있어서, 초전도 케이블 포머를 도체인출봉에 삽입하고 압착하여 접합되도록 하고, 상기 도체 인출봉의 외주면에는 초전도 도체의 접속부가 접합되며, 도체 인출봉의 압착부의 둘레에는 쉴드커버가 구비된 구조이다.

또한, 상기 도체인출봉과 초전도 도체의 접속길이는 접촉저항을 줄일 수 있도록 50mm 이상 120mm 이하로 형성되는 구조이다.

상기 접속부 굴곡부의 곡률반경은 25mm 이상 121mm 이하로 한 구조이다.

이와 같이, 본 발명은 초전도 케이블 단말의 도체 접속부를 개선한 접속구조체로서, 도체 접속부를 이루는 접속구조체의 기계적 강도 및 전기적 특성(전기저항 감소)을 향상시킬 수 있으며, 접속저항을 줄여서 접속 구조체의 발열을 억제할 수 있는 효과가 있다.

또한, 접속구조체의 접속구조가 단순하여 초전도 케이블의 현장 설치비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 초전도 케이블용 단말의 접속구조체를 나타낸 단면도이다.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 3은 도 1의 B부 확대도이다.

도 4는 본 발명의 접속부의 길이를 설명하기 위한 설명도이다.

첨부된 예시도면 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 초전도 케이블용 단말의 접속구조체에 있어서, 초전도 케이블 포머(10)를 도체인출봉(20)에 삽입하고 압착하여 접합되도록 하고, 상기 도체 인출봉(20)의 외주면에는 초전도 도체(30)의 접속부(31)가 접합되며, 도체 인출봉(20)의 압착부(21)의 둘레에는 쉴드커버(40)가 구비된 구조이다.

상기 케이블 포머(10)와 초전도 도체(30)의 사이에는 케이블 포머(10)의 외면이 평활하면서 진원으로 형성되도록 하는 평활층(32)이 형성될 수 있다.

또한, 도체인출봉(20)과 초전도 도체(30)의 접속길이(L)는 접촉저항을 줄일 수 있도록 50mm 이상 120mm 이하로 형성함이 바람직하다.

또한, 초전도 도체(30)의 접속부(31)에 굴곡이 필요한 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 굴곡부(C)의 곡률반경(R)을 25mm이상 121mm 이하로 설정함이 바람직하다.

곡률반경(R)이 커지면 커질수록 완만한 굴곡상태를 가지지만, 이론적으로 곡률반경(R)을 무한히 크게하면, 도체인출봉(20)의 경사진 부분의 길이를 무한히 길게 해야 한다.

따라서, 곡률반경(R)을 최소 25mm이상으로 설정한 것은, 초전도 도체(30)의 특성(굽힘이 과도한 경우, 초전도 결정이 파괴되어 임계전류(허용전류)가 저하됨)에 의해서 설정한 것이고, 121mm 이하로 설정한 것은, 만일 곡률반경(R)을 121mm 를 초과하여 설정하면, 도체인출봉(20)의 경사진 부분의 길이, 다시 말해서 경사진 접속부의 길이(b)를 더 연장해야 하므로, 필요이상으로 도체의 길이가 길어지는 문제점이 발생하여 이를 방지하고자 한 것이다.

또한, 상기 쉴드커버(40)는 압착부(21)에 몰릴 수 있는 전기의 전계를 완화시킬 수 있도록 구비되는 것으로서, 알루미늄 또는 동으로 제조됨이 바람직하다.

상기 초전도 도체(30)의 접속부(31)는 경사지게 형성되는데, 이것은 초전도 도체(30)는 통전이 잘 되지만, 도체 인출봉(20)을 구성하는 재료는 통상적으로 구리이므로, 보다 통전이 잘 되도록 도체 인출봉(20)의 단면적을 크게 하여야 하기때문에, 초전도 도체(30)의 접속부(31)가 확장(경사진 상태)되는 상태로 접속되는 것이다.

이러한 구조를 가지는 본 발명은, 케이블 포머(10)와 도체인출봉(20)과의 결합시 압착하여 압착부(21)를 형성함으로써, 기계적 강도가 향상되고, 전기저항을 줄일 수 있다.

상기 압착부(21)는 1개소 이상을 형성할 수 있다.

더욱이, 초전도 도체(30)의 접속부(31)가 외부에 노출되어서 육안으로 바로 확인가능하므로, 초전도 도체(30)마다 접속상태를 균일하게 하는 것이 용이하고, 그에따라 각각의 초전도 도체(30)마다 동일한 전류가 분담되어 흐르게 할 수 있어 초전도 케이블의 안정적 운영이 가능한 것이다.

또한, 도체인출봉(20)과 초전도 도체(30)의 접속길이(L)를 50mm 이상 120mm 이하로 함으로써, 도체 인출봉(20)의 저항과 동등한 수준 이하로 접속저항을 낮추어서 접속부의 발열을 억제할 수 있는 것이다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 초전도 도체(30) 접속부(31)의 굴곡부(C)의 곡률반경(R)을 적어도 25mm 이상 121mm이하로 함이 바람직한데, 이것은 초전도 도체(30)의 특성상 굴곡진 상태가 심한 경우에는 초전도 도체(30)의 특성을 고려하여굴곡부(C)가 손상되기 쉽기 때문에, 최소 25mm 이상으로 완만하게 굴곡시키는 것이다.

또한, 곡률반경(R)의 최대치를 121mm이하로 함으로써, 불필요하게 초전도 도체(30)의 길이가 길어지는 것을 방지할 수 있다.

다시말해서, 초전도 도체(30)의 특성을 그대로 유지하면서 최적의 사이즈를 유지할 수 있도록 한 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 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 3은 도 1의 B부 확대도이다.

도 4는 종래의 일반적인 초전도 케이블의 단말 구조체를 도시한 개략도이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호설명]

C : 굴곡부

R : 곡률반경

10 : 케이블 포머

20 : 도체인출봉

21 : 압착부

30 : 초전도 도체

31 : 접속부

32 : 평활층

40 : 쉴드커버

Claims

초전도 케이블용 단말의 접속구조체에 있어서,

초전도 케이블의 포머가 내측으로 삽입된 상태에서 압착에 의한 압착부가 형성되고, 외주면에 초전도 케이블을 구성하는 초전도 도체의 접속부가 접합되는 도체인출봉; 및,

상기 도체인출봉의 압착부의 둘레를 감싸는 알루미늄 또는 동 재질의 쉴드커버;를 구비하며,

상기 초전도 도체의 접속부가 접합되는 도체인출봉의 외주면은 경사면으로 형성되고, 상기 초전도 도체의 접속부가 초전도 케이블의 길이방향으로 미리 결정된 접속길이를 갖으며 상기 경사면을 따라 접합되도록 절곡된 굴곡부를 형성하는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 단말의 접속구조체.
청구항 1에 있어서,

상기 도체인출봉(20)과 초전도 도체(30)의 접속길이(L)는 접촉저항을 줄일 수 있도록 50mm 이상 120mm 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 단말의 접속구조체.
청구항 1에 있어서,

상기 접속부(31) 굴곡부(C)의 곡률반경(R)은 25mm 이상 121mm 이하로 함을 특징으로 하는 초전도 케이블용 단말의 접속구조체.