KR101712961B1 - 누출 절연유 감지 케이블 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 누출 절연유를 빠른 시간 내에 감지할 수 있고, 종래 전도성 액체를 감지하던 방식의 누수 센서 케이블이 감지하지 못하던 누출 절연유 감지에 특화된 감지 케이블을 제공할 수 있다. 이를 위해 특히, 본 발명의 일 실시예는, 가늘고 길게 형성되고 외주면을 따라 복수의 고랑이 나선형으로 형성된 절연 코어; 복수의 고랑 중 제1 고랑을 메우고 절연 코어를 감싸도록 배치된 제1 피복 전선; 복수의 고랑 중 제2 고랑을 메우고 절연 코어를 감싸도록 배치된 제2 피복 전선; 복수의 고랑 중 제3 고랑을 메우고 절연 코어를 감싸도록 배치된 제1 센싱 와이어; 복수의 고랑 중 제4 고랑을 메우고 절연 코어를 감싸도록 배치된 제2 센싱 와이어; 제1 센싱 와이어의 상부를 따라 제1 센싱 와이어 및 절연 코어의 일부에 코팅되고, 누출 절연유에 반응하는 하이브리드 코팅액으로 형성된 제1 코팅층; 및 절연 코어의 외주면에서 제1 코팅층과 이격되어 코팅되고, 제2 센싱 와이어의 상부를 따라 제2 센싱 와이어 및 절연 코어의 일부에 코팅되며, 하이브리드 코팅액으로 형성된 제2 코팅층;을 포함하는 누출 절연유 감지 케이블을 포함한다.

Description

누출 절연유 감지 케이블 및 이의 제조방법{DETECTING CABLE FOR LEAKAGE OF INSULATING OIL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 누출 절연유 감지 케이블에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 누출 절연유 감지를 위한 센서 장치에 사용되는 누출 절연유 감지 케이블 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

전도성 액체가 누출되는 경우 이를 감지하기 위한 센서 케이블(또는 감지 케이블)은 종래부터 많이 사용되고 있으며, 현재에도 특히 공장이나 전산실 등의 산업현장이나 특수목적 시설 등에서 누수를 감지하기 위해 빈번하게 사용되고 있다.

예를 들어 미국특허 등록 제 5191292 호에서는 물과 같은 전도성 액체를 감지하기 위해 2 가닥의 절연 전선과 함께, 전도성 합성수지를 각 피복시킨 2 가닥의 전도체를 코어 멤버의 고랑에 메워 제작한 센서 케이블을 개시하고 있다.

그러나 전술한 종래 센서 케이블은 현재에도 제품화되어 판매되고 있는 실정이지만 누출되는 액체와 반응하는 속도가 현저히 느려 누출 감지 시스템이 제 기능을 발휘하지 못하는 경우가 허다하다. 더욱이, 종래 센서 케이블은 전도성 액체인 물에 반응하므로 물을 포함하지 않거나 물 성분이 거의 없는 액체의 누출 상황에서는 누출 감지조차 하지 못하는 문제점이 있었다.

결국, 변압기. 차단기. 축전기. 전선케이블 등의 전기 절연성을 위해 사용되는 기름인 전기절연유의 누출 감지 케이블로는 상당한 문제점이 있음에도 대체 기술이 없어 종래 누수를 감지하는 센서 케이블을 그대로 이용하고 있는 실정이므로 이를 대체하여 절연유 등을 용이하게 감지할 수 있는 절연유 감지 케이블에 대한 연구의 필요성이 대두된다.

본 발명은 상기와 같은 필요성으로 인해 도출된 것으서, 본 발명의 제1 목적은 누출 절연유를 빠른 시간 내에 감지할 수 있는 누출 절연유 감지 케이블을 제공하는 데 있다.

본 발명의 제2 목적은, 누출 절연유를 빠른 시간 내에 감지하기 위한 누출 절연유 감지 케이블을 용이하게 제작할 수 있는 누출 절연유 감지 케이블의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 제3 목적은, 종래 전도성 액체를 감지하던 방식의 누수 센서 케이블이 감지하지 못하던 누출 절연유 감지에 특화된 누출 절연유 감지 케이블을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 가늘고 길게 형성되고 외주면을 따라 복수의 고랑이 나선형으로 형성된 절연 코어; 복수의 고랑 중 제1 고랑을 메우고 절연 코어를 감싸도록 배치된 제1 피복 전선; 복수의 고랑 중 제2 고랑을 메우고 절연 코어를 감싸도록 배치된 제2 피복 전선; 복수의 고랑 중 제3 고랑을 메우고 절연 코어를 감싸도록 배치된 제1 센싱 와이어; 복수의 고랑 중 제4 고랑을 메우고 절연 코어를 감싸도록 배치된 제2 센싱 와이어; 제1 센싱 와이어의 상부를 따라 제1 센싱 와이어 및 절연 코어의 일부에 코팅되고, 누출 절연유에 반응하는 하이브리드 코팅액으로 형성된 제1 코팅층; 및 절연 코어의 외주면에서 제1 코팅층과 이격되어 코팅되고, 제2 센싱 와이어의 상부를 따라 제2 센싱 와이어 및 절연 코어의 일부에 코팅되며, 하이브리드 코팅액으로 형성된 제2 코팅층;을 포함하는 누출 절연유 감지 케이블을 제공함으로써 달성될 수 있다.

그리고, 절연 코어는 HDPE, PET, FEVE, PVDF 및 PVA 중 적어도 어느 하나를 압출 성형한 것일 수 있다.

제1 센싱 와이어 및 제2 센싱 와이어는 금속 와이어일 수 있다.

하이브리드 코팅액은 폴리실라잔(PolySilaZane)에 유기 공중합체 바인더(Organic coPolymer binder)가 합성된 합성용액을 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 목적은 다른 카테고리로서, 복수의 고랑이 형성된 절연 코어를 압출 성형하는 단계(S10); 제1 피복 전선, 제2 피복 전선, 제1 센싱 와이어 및 제2 센싱 와이어에 각 대응하는 4 선을 복수의 고랑에 일치하도록 연합하는 단계(S20); 4 선이 연합된 절연 코어를 비틀어 나선형의 꼬임 형성체를 형성하는 단계(S30); 및 꼬임 형성체의 제1 센싱 와이어 및 제2 센싱 와이어의 상부를 따라 누출 절연유에 반응하는 하이브리드 코팅액을 코팅하는 단계(S40);를 포함하는 누출 절연유 감지 케이블의 제조방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.

여기서 연합단계(S20)는 제1 피복 전선과 제2 피복 전선 상부로 각각 더미 와이어(도시되지 않음)를 포개어 연합하는 단계(S22)일 수 있다. 이 경우 꼬임 형성체 형성단계(S30)는 더미 와이어 2 개를 포함한 6 선이 연합된 절연 코어를 비틀어 나선형의 꼬임 형성체를 형성하는 단계(S32)일 수 있다. 또한, 하이브리드 코팅액 코팅단계(S40)는 나선형의 꼬임 형성체 외주면에 하이브리드 코팅액을 코팅하는 단계(S42)일 수 있으며, 하이브리드 코팅액 코팅단계(S42) 이후에 각각의 더미 와이어를 분리시키는 단계(S50)를 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의하면, 누출 절연유를 빠른 시간 내에 감지할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 누출 절연유를 빠른 시간 내에 감지하기 위한 누출 절연유 감지 케이블을 용이하게 제작할 수 있다.

또한, 종래 전도성 액체를 감지하던 방식의 누수 센서 케이블이 감지하지 못하던 누출 절연유 감지에 특화된 감지 케이블을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명인 누출 절연유 감지 케이블의 일 실시예의 측면을 나타낸 측면도,
도 2는 도 1의 A-A 방향으로 바라본 횡단면을 나타낸 횡단면도,
도 3은 본 발명인 누출 절연유 감지 케이블의 제조방법의 일 실시예를 순차적으로 나타낸 도면이다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 표기된 동일한 도면부호는 동일한 구성을 나타낸다.

<누출 절연유 감지 케이블>

도 1은 본 발명인 누출 절연유 감지 케이블의 일 실시예의 측면을 나타낸 측면도이고, 도 2는 도 1의 A-A 방향으로 바라본 횡단면을 나타낸 횡단면도이다. 본 발명인 누출 절연유 감지 케이블(1)의 일 실시예는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 절연 코어(10), 제1 피복 전선(110), 제2 피복 전선(120), 제1 센싱 와이어(210), 제2 센싱 와이어(220), 제1 코팅층(310) 및 제2 코팅층(320)을 포함한다.

본 발명인 누출 절연유 감지 케이블(1)은, 누출된 절연유가 제1 코팅층(310) 및 제2 코팅층(320)에 직접 접촉하여 혼합됨으로써 제1, 2 센싱 와이어(210, 220)를 따라 전류가 흐르고 소정 저항치를 발생시키면 컨트롤 박스(도시되지 않음)를 통하여 이를 모니터링하여 누출 절연유를 감지하는 데 이용된다. 결국, 제1, 2 코팅층(310, 320) 및 제1, 2 센싱 와이어(210, 220)에 기한 단락(short-circuit) 정보를 통해 누출 절연유를 감지하고, 제1, 2 피복 전선(110, 120)에 기한 전기적 신호를 통해 누출 절연유가 감지된 위치를 파악하게 되는 것이다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 실시예의 구성에 대하여 상술한다.

절연 코어(10)는 가늘고 길게 형성되고 외주면을 따라 복수의 고랑(furrow)이 나선형으로 형성된 형태이다. 이러한 절연 코어(10)는 감지 케이블(1)의 외형을 형성하고 제1, 2 피복 전선(110, 120) 및 제1, 2 센싱 와이어(210, 220)를 각각에 대응하는 고랑에 매립하기 위한 기본 구조물 역할을 한다. 본 실시예인 절연 코어(10)는 4 개의 고랑이 형성될 수 있도록 HDPE( 또는 PET, FEVE, PVDF, PVA 등)와 같은 합성수지를 압출 성형하여 형성하였다. 이러한 절연 코어(10)는 중심에 금속선의 지지부(12)를 형성할 수 있는데 이는 감지 케이블(1)이 쉽게 구부러지거나 변형되는 것을 방지할 수 있다. 매립되는 4 선과의 관계를 고려하면 절연 코어(10)의 외경은 5~15 mm로 설계되는 것이 바람직하다.

또한, 외주면을 따라 형성된 적어도 4 개의 고랑은 이에 매립되는 4선을 고려하여 고랑의 크기를 결정하여야 하며 이 경우 4 선 와이어가 연합기에 의해 연합될 것을 고려하여야 한다.

제1 피복 전선(110)은 제1 고랑을 메우고 절연 코어(10)를 감싸도록 배치된다. 그리고, 제2 피복 전선(120)은 제2 고랑을 메우고 절연 코어(10)를 감싸도록 배치된다. 제1, 2 피복 전선(110, 120)은 각각의 금속선과 그 외주면에 피복된 절연성의 합성수지를 포함한다. 이러한 제1, 2 피복 전선(110, 120)은 누출 절연유의 누출 감지 시 누출 위치 정보 획득을 위해 필요한 구성이다.

제1 센싱 와이어(210)는 복수의 고랑 중 제3 고랑을 메우고 절연 코어(10)를 감싸도록 배치되고, 제2 센싱 와이어(220)는 복수의 고랑 중 제4 고랑을 메우고 절연 코어(10)를 감싸도록 배치된다. 제1, 2 센싱 와이어(210, 220)는 피복없는 금속선으로 구비되어 절연유가 누출되어 접촉 시에 직접 도전체로서 역할을 한다.

제1 코팅층(310)은 제1 센싱 와이어(210)의 상부를 따라 제1 센싱 와이어(210) 및 절연 코어(10)의 일부에 코팅되고, 누출 절연유에 반응하는 하이브리드 코팅액으로 형성된다. 그리고, 제2 코팅층(320)은 절연 코어(10)의 외주면에서 제1 코팅층(310)과 이격되어 코팅되고, 제2 센싱 와이어(220)의 상부를 따라 제2 센싱 와이어(220) 및 절연 코어(10)의 일부에 코팅되며, 제1 코팅층(310)과 동일하게 하이브리드 코팅액으로 형성된다. 편의상 도 1에서는 제1, 2 코팅층(310)을 표현하지 않았으나 제1, 2 피복 전선(110, 120)을 따라 제1 코팅층(310)과 제2 코팅층(320)각 이격되어 코팅층(310, 320)이 존재하지 않는 미코팅층(non coating layer)이 절연 코어(10)를 감싸며 연속하여 나타난다.

누출 절연유가 직접 제1, 2 코팅층(310, 320)에 접촉되면 제1, 2 코팅층(310, 320)을 구성하는 하이브리드 코팅액과 혼합되고 제1, 2 센싱 와이어(210, 220)와의 사이에서 단락 회로를 형성하면서 소정 저항치를 발생시킨다. 여기서 하이브리드 코팅액(Hybrid Coating Solution, HCS)은 폴리실라잔(PolySilaZane, SZ)에 유기 공중합체 바인더(Organic coPolymer binder)가 합성된 합성용액을 포함할 수 있다. 또한, 하이브리드 코팅액은 도전체 물질을 포함할 수 있다. 이러한 도전체 물질의 예로는 흑연도체(Conductive Graphite)를 들 수 있다. 본 실시예의 하이브리드 코팅액은 폴리실라잔에 유기 공중합체 바인더를 합성하고 흑연 도체를 비히클(Vehicle)로 이용한 경우 약 10 ㏀ ~ 5 ㏁의 저항치를 발생시킬 수 있다.

<누출 절연유 감지 케이블의 제조방법>

도 3은 본 발명인 누출 절연유 감지 케이블의 제조방법의 일 실시예를 순차적으로 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 우선 복수의 고랑이 형성된 절연 코어(10)를 압출 성형한다(S10). 이 경우 약 0.5 ~ 3 mm 직경의 금속선 지지부(12)에 기반하여 절연 코어(10)를 압출 성형할 수 있다.

다음, 제1 피복 전선(110), 제2 피복 전선(120), 제1 센싱 와이어(210) 및 제2 센싱 와이어(220)에 각 대응하는 4 선을 복수의 고랑에 각각 일치하도록 연합한다(S20).

다음, 4 선이 연합된 절연 코어(10)를 비틀어 나선형의 꼬임 형성체를 형성한다(S30). 특히 연합단계(S20) 및 꼬임 형성체 형성단계(S30)에서는 적정한 냉각온도를 유지하면서 연합기로 연합하고 비틀림-꼬임장치(Twisting Machine)를 이용하여 나선형의 꼬임 형성체를 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 꼬임 형성체 형성단계(S30) 이후에는 수축변형 및 꼬임선 풀림 방지를 위해 열풍 조건을 부여하는 것이 바람직하다.

마지막으로, 꼬임 형성체의 제1 센싱 와이어(210) 및 제2 센싱 와이어(220)의 상부를 따라 누출 절연유에 반응하는 하이브리드 코팅액을 코팅(S40)함으로써, 누출 절연유 감지 케이블의 제조방법의 일 실시예가 수행될 수 있다.

이러한 누출 절연유 감지 케이블의 제조방법은 변형예를 가질 수 있는데, 연합단계(S20)의 경우 제1 피복 전선(110)과 제2 피복 전선(120) 상부로 각각 더미 와이어(도시되지 않음)를 더 포개어 연합하는 단계(S22)일 수 있다.

그리고, 이 경우 꼬임 형성체 형성단계(S30)는 더미 와이어 2 개를 포함한 6 선이 연합된 절연 코어(10)를 비틀어 나선형의 꼬임 형성체를 형성하는 단계(S32)일 수 있다. 아울러, 하이브리드 코팅액 코팅단계(S40)는 나선형의 꼬임 형성체 외주면에 하이브리드 코팅액을 코팅하는 단계(S42)일 수 있으며, 하이브리드 코팅액 코팅단계(S42) 이후에 각각의 더미 와이어를 분리시키는 단계(S50)를 더 포함하는 공정으로 진행될 수도 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당 업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 감지 케이블
10: 절연 코어
12: 지지부
110: 제1 피복 전선
120: 제2 피복 전선
210: 제1 센싱 와이어
220: 제2 센싱 와이어
310: 제1 코팅층
320: 제2 코팅층

Claims (5)

1. 전기 절연을 위해 이용되는 전기 절연유의 누출 감지를 위한 누출 절연유 감지 케이블에 있어서,
   가늘고 길게 형성되고 외주면을 따라 복수의 고랑이 나선형으로 형성된 절연 코어;
   상기 복수의 고랑 중 제1 고랑을 메우고 상기 절연 코어를 감싸도록 배치된 제1 피복 전선;
   상기 복수의 고랑 중 제2 고랑을 메우고 상기 절연 코어를 감싸도록 배치된 제2 피복 전선;
   상기 복수의 고랑 중 제3 고랑을 메우고 상기 절연 코어를 감싸도록 배치된 제1 센싱 와이어;
   상기 복수의 고랑 중 제4 고랑을 메우고 상기 절연 코어를 감싸도록 배치된 제2 센싱 와이어;
   상기 제1 센싱 와이어의 상부를 따라 상기 제1 센싱 와이어 및 상기 절연 코어의 일부에 코팅되고, 누출 절연유에 반응하는 하이브리드 코팅액으로 형성된 제1 코팅층; 및
   상기 절연 코어의 외주면에서 상기 제1 코팅층과 이격되어 코팅되고, 상기 제2 센싱 와이어의 상부를 따라 상기 제2 센싱 와이어 및 상기 절연 코어의 일부에 코팅되며, 상기 하이브리드 코팅액으로 형성된 제2 코팅층;을 포함하되,
   상기 절연 코어는 HDPE, PET, FEVE 및 PVA 중 적어도 어느 하나를 압출 성형한 것이고,
   상기 제1 센싱 와이어 및 상기 제2 센싱 와이어는 금속 와이어이며,
   상기 하이브리드 코팅액은 폴리실라잔(PolySilaZane)에 유기 공중합체 바인더(Organic coPolymer binder)가 합성된 합성용액을 포함하는 것이며,
   상기 하이브리드 코팅액은 누출되는 상기 누출 절연유에 의해 용해되어 상기 제1 센싱 와이어 및 상기 제2 센싱 와이어를 상호 도통시키는 것을 특징으로 하는 누출 절연유 감지 케이블.
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