KR101978510B1

KR101978510B1 - 초전도 케이블

Info

Publication number: KR101978510B1
Application number: KR1020110141027A
Authority: KR
Inventors: 장현만; 이수길; 김영웅; 류철휘
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2019-05-15
Also published as: KR20130073270A; US20130165324A1; CN103177815B; CN103177815A; US9002423B2

Abstract

본 발명은 초전도 케이블에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 케이블은 중앙에 형성된 포머(121), 상기 포머(121)의 외측에 형성된 하나 이상의 위상별 초전도 도체층, 상기 도체층의 외측에 각각 형성되는 하나 이상의 절연층, 및 상기 절연층의 최외곽에 형성되는 차폐층이 동심을 이루어 배치되는 코어부(120); 및 상기 코어부의 외측으로 제1 공간부(110a)를 사이에 두고 형성되고, 진공부(114)를 내부에 포함하며, 중성극(N극)으로 결선되는 단열관(110)을 포함한다.

Description

초전도 케이블{Superconducting Cable}

본 발명은 초전도 케이블에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위상별 초전도 도체들을 동심 3겹으로 배치하여 코어를 구성함과 함께 외부 단열관을 전도성이 높은 알루미늄관으로 구성하여 이것을 중성선으로 사용한 초전도 케이블에 관한 것이다.

초전도 케이블은, 초전도 선재를 도체로 사용하여 기존의 일반적인 상전도 케이블에 비해 대용량의 전력을 송전할 수 있다.

초전도 케이블은, 하나의 코어로 이루어진 단상(one phase) 초전도 케이블이나, 각각 전기 위상(phase)을 달리하는 여러 개의 코어(core)를 하나로 묶어 구성한 다중 위상 초전도 케이블 등이 있으며, 다중 위상 초전도 케이블의 경우에는 특히 3개의 코어를 구비하는 3상(A-B-C상, 또는 R-S-T상) 초전도 케이블이 있다.

도 1에는 일반적인 3상 초전도 케이블의 개략 단면도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 3상 초전도 케이블(2)은, 단열관(cryostat)(10)의 내부에 각각의 위상(즉, A상, B상, C상)을 구성하는 3개의 코어(20)가 배치되고, 단열관(10)과 3개의 코어(20) 사이의 공간부(20a)에는 초전도체를 극저온 상태로 유지하기 위한 냉매가 유동한다. 3개의 코어(20)는 꽈배기처럼 서로 꼬아서 하나의 일괄축 또는 공통축을 이룬다. 이러한 일괄축 또는 공통축의 코어(20)의 형태를 흔히 'Co-axial' 케이블이라고 부른다(본 명세서에서는 '3심 일괄형 케이블'(three co-axial cable cores in one cryostat)이라고 칭한다).

이러한 3심 일괄형 초전도 케이블(2)에서, 단열관(10)은, 반경방향 내측으로부터 외측으로 차례로, 금속관으로 이루어지는 내측 단열관(11)과, 다층 단열재로 이루어지는 단열층(12)과, 스페이서(spacer)(15)에 의해 진공부(10a)를 유지하는 외측 단열관(13)으로 이루어진다.

그리고 각각의 위상별 초전도 케이블 코어(20)는, 중심으로부터 반경방향 외측으로 차례로, 중실(中實)의 형태 또는 내부에 냉매 유로를 형성하는 중공(中空)의 형태로 이루어지는 포머(former)(21), 초전도 도체층(22), 절연층(23) 및 초전도 차폐층(24)으로 이루어진다.

이와 같이, 3심 일괄형 초전도 케이블(2)은, 3개의 위상별 코어(20)마다 초전도 도체층(22)과 초전도 차폐층(24)을 구성하여야 한다. 초전도 케이블의 원가의 90%를 차지하는 구성재료가 바로 초전도 선재인데, 3심 일괄형 초전도 케이블(2)의 초전도 도체층(22)과 초전도 차폐층(24)을 초전도 선재로 구성하기 위해서는 지나치게 많은 초전도 선재를 소모하여야 하므로 경제성이 떨어진다. 또한, 3개의 위상별 코어(20)를 단면상 삼각형 모양으로 배치하고 있으므로 케이블 전체의 지름이 커져 초전도 케이블을 설치하기 위한 토목공사비용이 증가하는 폐단이 있다.

또한, 3심 일괄형 초전도 케이블은 종단접속함에서 초전도 차폐층(24)이 상호 단락되어 평상시에는 중성선 역할을 하지만, 전력계통 내에서 지락(地絡) 또는 상간 단락(短絡) 등의 고장이 발생할 경우 차단기 등이 동작하기 전까지 짧은시간 동안 고장전류가 흐를 수 있도록 제작되어야 한다. 그렇지만 초전도 차폐층(24)은 박판의 선재로 이루어져서 단면적이 작기 때문에 고장 전류 발생 시 급격한 전류 상승을 감당할 수 없기 때문에 구리 도체층을 더 구비하여 초전도 차폐층과 함께 중성선으로 사용하는 것이다. 이처럼 3심 일괄형 초전도 케이블은, 3상의 코어(20)마다 외곽에 구리 도체 중성선을 연선 하여야 하기 때문에 구조와 제조 공정이 복잡하고 원가가 많이 든다.

한편, 상술한 위상별 코어를 협동하여 연선 한 형태의 3심 일괄형 초전도 케이블 이외에, 위상별 초전도 도체들을 동심(同心)으로 겹쳐서 배치한 형태의 이른바 'Triaxial cable' 이라고 명명한 케이블(AC 케이블)이 특허문헌 1에 소개되어 있다. 본 명세서에서는 이러한 초전도 케이블을 '3상 동축형 케이블'(Triaxial cable)이라고 칭한다.

특허문헌 1에 개시된 3상 동축형 초전도 케이블은, 반경방향 최내측의 포머로부터 반경방향 외측으로, 위상별 초전도 도체층(전력 수송층)을 전기 절연층을 사이에 두면서 동심 3겹으로 겹친 하나의 코어를 배치한 형태이다. 이러한 형태의 케이블은 코어의 지름을 작게 구현할 있으므로 앞에서 설명한 3상 일괄형 초전도 케이블에 비해 케이블 전체의 지름을 어느 정도 줄일 수는 있다. 하지만, 평상시 3상 불평형 전류에 의해서 발생 되는 영상전류(수백 암페어 이내) 및 고장전류를 감당하기 위해 코어의 외측 절연층의 외주에 상전도 금속으로 이루어지는 중성선(중성층) 도체를 연선 하여야 하기 때문에 구조와 제조 공정이 복잡하고 원가가 많이 들기는 마찬가지이다.

특히, 코어의 외곽에 중성선을 배치한 경우, 영상전류가 중성선을 통해서 흐르기 때문에 중성선에서 발열이 생기며, 그 열을 냉각하기 위한 냉각장치의 용량이 증가되어 전체 시스템 비용이 증가한다. 그리고, 수십 킬로암페어의 고장 전류가 케이블로 유입되기라도 하면, 중성선에서 고장 전류에 의한 전자력이 발생하며, 그 전자력이 절연체의 손상을 초래하므로 초전도 케이블의 신뢰성을 떨어뜨리게 된다.

대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2008-0000671호 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2011-0091929호

본 발명은 상기와 같은 종래의 초전도 케이블의 문제점을 개선하기 위해 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은, 각각의 위상별 초전도 도체들을 동심으로 중첩하여 배치하여 코어를 구성함과 함께, 코어의 외주에 중성선을 형성하는 것을 배제하는 대신에 단열관(cryostat)을 전도성이 높은 알루미늄관으로 구성하여 이것을 고장전류 패스 회로인 중성선으로 사용함으로써, 지름이 작고 구조가 간단하며 원가가 낮은 초전도 케이블의 구현을 가능하게 함과 더불어 중성선에서 생성되는 전자력에 의한 과열과 절연체의 손상을 방지하여 케이블의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 초전도 케이블 및 3상 동축형 초전도 케이블을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 케이블은 중앙에 형성된 포머, 상기 포머의 반경방향 외측에 형성된 하나 이상의 위상별 초전도 도체층, 상기 도체층의 반경방향 외측에 각각 형성되는 하나 이상의 절연층, 및 상기 절연층의 최외곽에 형성되는 차폐층을 포함하는 코어부; 및 상기 코어부의 반경방향 외측으로 제1 공간부를 사이에 두고 형성되고, 진공부를 내부에 포함하며, 중성극(N극)으로 결선되는 단열관을 포함한다.
상기 단열관은, 상기 진공부를 사이에 두고 반경방향의 내측에 형성된 내측 단열관과 반경방향의 외측에 형성된 외측 단열관을 포함하고, 상기 외측 단열관이 중성극(N극)으로 결선될 수 있다.
상기 내측 단열관은, 초전도 케이블 시스템에 전기적으로 접지하도록 결선될 수 있다.
상기 내측 단열관의 외주에는 단열재가 배치되고, 상기 단열재와 상기 외측 단열관이 스페이서에 의해 간격을 유지하여 상기 진공부를 형성할 수 있다.
상기 포머는 중실 형태 또는 제2 공간부를 갖는 중공 형태일 수 있다.
상기 제1 공간부 및 상기 제2 공간부 중 적어도 하나를 통하여 냉매가 유동할 수 있다.
상기 코어부는 3상 동축형 초전도 케이블을 구성하도록 3개의 도체층을 포함할 수 있다.
상기 단열관은 알루미늄 재질로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3상 동축형 초전도 케이블은, 내측 단열관과 외측 단열관이 중간에 진공부를 사이에 두고 동심을 이루어 배치되는 단열관; 및 상기 단열관의 내측 단열관 내부에 공간부를 사이에 두고 배치되는 하나의 코어를 포함하며; 상기 코어는, 중앙에 포머가 배치되고, 포머의 외주에 반경방향 외측으로 각각의 전기 위상별 초전도 도체층들이 절연층을 사이에 두고 동심을 이루어 배치되고, 최외곽의 초전도 도체층의 외주에는 절연층이 동심을 이루어 배치되며; 상기 단열관의 외측 단열관은, 알루미늄 재질로 이루어지고 초전도 케이블 시스템에서 중성극(N극)으로 전기적 결선 되는 중성선을 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 3상 동축형 초전도 케이블은, 내측 단열관과 외측 단열관이 중간에 진공부를 사이에 두고 동심을 이루어 배치되는 단열관; 및 상기 단열관의 내측 단열관 내부에 공간부를 사이에 두고 배치되는 하나의 코어를 포함하며; 상기 코어는, 중앙의 포머와, 상기 포머로부터 반경방향 외측으로 제1 위상 초전도 도체층, 제1 절연층, 제2 위상 초전도 도체층, 제2 절연층, 제3 위상 초전도 도체층 및 제3 절연층이 동심을 이루어 차례로 중첩된 형태로 이루어지며; 상기 단열관의 외측 단열관은, 알루미늄 재질로 이루어지고 초전도 케이블 시스템에서 중성극(N극)으로 전기적 결선 되는 중성선을 이룬다.

삭제

본 발명에 따른 3상 동축형 초전도 케이블에 의하면, 위상별 초전도 도체들을 동심으로 중첩하여 형성한 형태이므로 케이블의 단면 크기를 줄일 수 있어 초전도 케이블의 소형화를 앞당길 수 있다.

또한, 본 발명의 3상 동축형 초전도 케이블에 의하면, 초전도 차폐층이 필요 없기 때문에 초전도 선재의 사용량을 크게 줄일 수 있으므로 경제성이 우수하다.

또한, 본 발명의 3상 동축형 초전도 케이블에 의하면, 초전도 케이블에서 반드시 채용하여야 하는 외부의 단열관(cryostat)을 도전성이 높은 알루미늄 재질로 구성함과 함께 이것에 중성극을 결선하여 중성선의 역할을 부여함으로써, 코어의 외주 절연층에 구리 도체와 같은 중성선 도체를 별도로 연선할 필요가 없으므로, 케이블 구조가 단순화되고 제조가 쉬워지며, 고장전류에 의한 절연체의 손상을 방지하여 초전도 케이블의 신뢰성을 향상시킬 수가 있다.

또한, 본 발명의 3상 동축형 초전도 케이블에 의하면, 불평형 전류 유입이나 고장전류 유입에 의해 외측 단열관에 열이 발생하더라도, 외측 단열관과 공간부 사이에 단열재가 개재되어 있으므로 외측 단열관의 열이 내측 단열과 내부의 냉매에 영향을 미치지 않고, 그에 따라 영상전류나 고장전류 유입 시에 냉매의 가열 문제를 일소할 수 있고 효율 높은 시스템을 구현할 수 있다.

도 1은 종래의 3심 일괄형 초전도 케이블의 단면 구조를 보인 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 3상 동축형 초전도 케이블의 단면 구조를 보인 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 초전도 케이블의 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명에 따른 3상 동축형 초전도 케이블의 중성선인 알루미늄 단열관의 유기전압을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 3상 동축형 초전도 케이블과 종래의 일괄형 초전도 케이블의 단면 크기를 비교하기 위한 도면이다.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 3상 동축형 초전도 케이블의 구조를 보인 도면이다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 3상 동축형(Triaxial) 초전도 케이블(100)은, 단열관(cryostat)(110)의 내부에 각각의 전기 위상을 이루는 초전도 도체를 동심으로 중첩한 형태의 코어(120)(이하, '코어부'라고도 함)를 배치한 형태로 이루어진다. 도 2에서 코어(120)의 중심은 단열관(110) 중심과 어긋나 있으나(아래쪽으로 쳐져 있으나), 이는 길이가 긴 케이블의 어느 한 지점을 절단한 모습으로서 코어(120)가 중력에 의해 아래쪽으로 내려가 있는 모습(그러한 지점의 모습)을 그대로를 표현한 것이다. 시설 방법이나 케이블의 굴곡에 따라 코어(120)는 어느 지점에서는 단열관(110)의 내부에서 아래쪽으로 쳐진 상태일 수 있고 또 다른 지점에서는 중간에 떠 있는 상태일 수 있다.

이를 좀 더 구체적으로 설명한다.

3상 동축형 초전도 케이블(100)은, 단열관(110)의 내부에 공간을 유지하여 코어(120)가 배치된다.

코어(120)는, 중앙에 포머(121)가 배치되고, 포머(121)의 외주에 반경방향 외측으로 위상별 초전도 도체층이 층간 절연층을 사이에 두고 동심으로 배치된 형태로 이루어진다.

도 2 내지 도 3에 도시된 실시예에서의 코어(120)는, 중앙의 포머(121)로부터 반경방향 외측으로 제1 위상(예; A상) 초전도 도체층(122), 제1 절연층(123), 제2 위상(예; B상) 초전도 도체층(124), 제2 절연층(125), 제3 위상(예; C상) 초전도 도체층(126), 제3 절연층(127)이 동심을 이루어 차례로 중첩된 형태로 이루어진다. 최외곽의 절연층인 제3 절연층(127)의 외부는 바인더(128)(이하, '차폐층'이라고도 함)로 감싸진다. 바인더(128)는, 최외곽의 절연층을 보호하고 전기적으로 접지되는 것으로서, 주로 금속 테이프로 구성되는 '메탈 바인더(metal binder)'로 이루어진다.

상기 제1, 2, 3 절연층(123, 125, 127)은, 자세하게 구분하여 도시하지는 않았지만, 각각 반도전층, 절연층, 반도전층으로 구성된다.

도 2 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 포머(121)는 금속선(예; 구리선)을 중앙 부분에 공간부(120a)를 형성하는 중공(中空)의 형태로 연선 하거나, 또는 공간부 없이 내부가 꽉 찬 중실(中實)의 형태로 연선 한 형태로 구성된다.

또한, 포머(121)는 내부에 공간부(120a)(이하, '제2 공간부'라고도 함)를 가지는 금속 파이프로 구성할 수도 있다. 포머(121)의 중앙부에 형성되는 공간부(120a)는 냉매(120b)(도 3 참조)를 유동시키기 위한 통로로 사용되며, 냉매 유동 없이 공간 그대로 유지하여 운용할 수도 있다.

단열관(110)은 코어(120)와 동심을 이루며, 초전도 케이블, 즉 코어(120)를 보호하고 극저온 상태로 유지시키는 역할을 한다.

이를 위해 단열관(110)은, 상기 코어(120)와 반경방향으로 간격을 이루어 공간부(110a)(이하, '제1 공간부'라고도 함)를 형성하는 상태로 배치되는 내측 단열관(111)과, 내측 단열관(111)으로부터 진공부(114)를 유지하여 배치되는 외측 단열관(113)을 포함한다.

내측 단열관(111)의 외주에는 열 차단을 위한 단열재(112)가 배치된다. 내측 단열관(111)과 외측 단열관(113)은 스페이서(spacer)(115)에 의해 간격 유지된다. 즉, 내측 단열관(111)에 단열층(112)이 형성된 경우, 스페이서(115)는 단열재(112)와 외측 단열관(113) 사이에 배치된다.

내측 단열관(111)과 코어(120) 사이의 공간부(110a)에는 냉매(110b)(도 3참조)를 유동시켜 냉각을 도울 수 있다.

상기 내측 단열관(111)과 외측 단열관(113)은 나선상으로 주름진 주름관(corrugated pipe)으로 이루어진다.

본 발명에서는 특히, 상기 외측 단열관(113)은 도전성(導電性)이 높은 알루미늄(Al) 관으로 구성되며, 초전도 케이블 시스템에서 중성선(N극)(neutral conductor)으로서 전기적으로 결선 된다.

이와 함께, 내측 단열관(111)도 알루미늄관으로 구성하는 것이 바람직하며, 내측 단열관(111)은 전기적으로 접지가 되도록 결선 된다.

내측 단열관(111)은 초전도 케이블 시스템에서 단말 및 접속함에서 극저온 유체(예; 액체 질소)와 직접 맞닿으므로, 이것을 중성선으로 사용하기보다는 접지선으로 사용하고, 그 대신에 상온 상태인 외측 단열관(113)을 평상시에는 중성선으로 사용하고 사고시에는 고장전류 패스(pass) 회로를 구성하도록 한 것이다. 접지선을 별도로 두는 경우에 내측 단열관(111)은 극저온 용도로 많이 사용하는 스테인리스 관으로 구성할 수 있다.

본 발명의 초전도 케이블에 있어서, 각 위상별 초전도층에 전류가 통전 되면, 그 전류에 의해 자기장이 발생하는 자계의 영향을 받아서 알루미늄의 외측 단열관(113)에 전압이 유기되며, 해당 유기전압에 의해 알루미늄의 외측 단열관(113)에 순환전류(차폐전류)가 흐르게 된다.

다만, 본 발명처럼 3상의 초전도 도체를 동심으로 중첩하여 배치한 경우에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 알루미늄의 외측 단열관(113)에 전류가 흐르지 않게 된다. 도 4에서 'r'은 도체로부터 외측 단열관(113)까지 거리이다.

본 발명에 따른 3상 동축형 초전도 케이블(100)은, 위상별 초전도 도체들을 동심으로 중첩하여 형성한 형태이므로 종래의 3심 일괄형 초전도 케이블(2)에 비해 단면 크기를 줄일 수 있다.

도 5는 동일 용량인 경우 종래의 3심 일괄형 초전도 케이블(2)과 본 발명에 따른 3상 동축형 초전도 케이블(100)의 실제 단면 크기를 비교한 도면인바, 본 발명의 초전도 케이블이 얼마만큼 더 소형화가 가능한지를 가늠해 볼 수 있을 것이다.

그뿐만 아니라, 종래의 3심 일괄형 초전도 케이블(2)은, 각 위상별 코어마다 초전도 차폐층(24)을 더 구비하여야 하기 때문에 초전도 선재의 소모가 심하다. 그러나, 본 발명의 초전도 케이블(100)은 초전도 차폐층이 필요 없기 때문에 3심 일괄형 초전도 케이블(2)에 비해 초전도 선재의 사용량을 절반 정도로 줄일 수 있으므로 경제성이 우수하다.

종래의 3심 일괄형 초전도 케이블에 있어서는, 각 위상별 코어의 외주에 중성선의 역할과 고장전류 패스 회로의 역할을 담당하기 위해 구리 도체를 감아야 한다. 마찬가지로, 종래의 동축형 초전도 케이블의 경우에도 최외곽의 절연층 외부에 구리 도체와 같은 중성선 도체를 감아야 한다. 종래의 초전도 케이블에서의 단열관은 주로 극저온 용도의 스테인리스 관을 사용하므로 도체로 사용하기에는 불가능하여 상시 중성선이나 고장전류 패스 회로로 활용할 수 없으므로, 코어마다 별도로 중성선 도체를 연선 하여야 한다. 이처럼 코어마다 중성선 도체를 연선 하는 종래의 형태는 케이블의 구조가 복잡해지고 제조 또한 어렵고 복잡하다.

또한, 종래의 두 가지 케이블처럼 절연층 외부에 구리와 같은 상전도 금속으로 이루어진 중성선 도체를 연선 한 경우, 수십 kA의 고장전류가 케이블로 유입된다면 중성선에서 고장전류에 의한 전자력이 발생하며 그 전자력에 의해 절연체의 손상을 초래할 수 있다.

이에 비해 본 발명에 따른 3상 동축형 초전도 케이블(100)의 경우에는, 초전도 케이블이라면 반드시 필요한 외부의 단열관(110)을 도전성이 높은 알루미늄 재질로 구성함과 함께 이것에 중성극을 결선하여 중성선으로 역할을 부가함으로써, 코어(120)의 최외곽 절연층(127)에 중성선 도체를 별도로 연선할 필요가 없다. 따라서, 케이블 구조가 단순화되고 제조가 쉬워지며, 고장전류에 의한 절연체의 손상을 방지하여 초전도 케이블의 신뢰성을 향상시킬 수가 있다.

한편, 예를 들어 3상 송전 케이블의 경우 전력 수용가의 부하 변동에 따라 각 위상(A상, B상, C상) 간에 전력 불평형이 생길 수 있다. 이러한 불평형분(전력차이) 만큼의 영상전류는 중성선을 타고 흐르므로 중성선에는 줄 열(Joule Heat)이 발생한다. 또한, 고장전류 유입시에는 중성선에 더욱 높은 열이 발생한다.

그런데 종래의 3심 일괄형 초전도 케이블처럼 위상별 코어(20)들의 외주에 중성선 도체(25)를 연선 한 경우나, 초기 형태의 동축형 초전도 케이블처럼 코어(120)의 최외곽에 중성선 도체로 연선 하는 경우에는, 중성선 도체가 냉매(예; 액체 질소(LN2))와 접촉하거나 바로 이웃하고 있게 된다. 따라서 불평형 전류나 고장전류에 의해 중성선 도체에 발열이 생기면 냉매(극저온 유체)가 가열되므로 송전 효율이 저하된다. 또한, 냉매의 가열에 대비하여 초전도 케이블 시스템상 냉매의 냉각을 더 해 주어야 하는 부담이 있다.

그렇지만, 본 발명에 따른 초전도 케이블의 바람직한 실시형태와 같이 단열관(110) 중 냉매와 직접 맞닿는 내측 단열관(111) 대신 외측 단열관(113)을 중성선으로 설정하면, 상시의 불평형 전류 유입이나 고장전류 유입에 의해 외측 단열관(113)에 열이 발생하더라도, 외측 단열관(113)과 공간부(110a) 사이에 단열재(112)가 개재되어 있으므로 외측 단열관(113)의 열이 공간부(110a) 안에 있는 냉매에 영향을 미치지 않는다.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

100 : 3상 동축형 초전도 케이블
110 : 단열관(Cryostat)
110a : 공간부
111 : 내측 단열관(Inner Cryostat)
112 : 단열재
113 : 외측 단열관(Outer Cryostat)
114 : 진공부
115 : 스페이서(Spacer)
120 : 코어
120a : 공간부
121 : 포머
122 : 제1 위상 초전도 도체층
123 : 제1 절연층
124 : 제2 위상 초전도 도체층
125 : 제2 절연층
126 : 제3 위상 초전도 도체층
127 : 제3 절연층
128: 바인더

Claims

중앙에 형성된 포머(121), 상기 포머(121)의 반경방향 외측에 형성된 하나 이상의 위상별 초전도 도체층, 상기 도체층의 반경방향 외측에 각각 형성되는 하나 이상의 절연층, 및 상기 절연층의 최외곽에 형성되는 차폐층을 포함하는 코어부(120); 및
상기 코어부의 반경방향 외측으로 제1 공간부(110a)를 사이에 두고 형성되고, 진공부(114)를 내부에 포함하며, 중성극(N극)으로 결선되는 단열관(110)을 포함하고,
상기 단열관(110)은, 상기 진공부(114)를 사이에 두고 반경방향의 내측에 형성된 내측 단열관(111)과 반경방향의 외측에 형성된 외측 단열관(113)을 포함하고, 상기 외측 단열관(113)이 중성극(N극)으로 결선되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
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제 1 항에 있어서,
상기 내측 단열관(111)은, 초전도 케이블 시스템에 전기적으로 접지하도록 결선되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
제 1 항에 있어서,
상기 내측 단열관(111)의 외주에는 단열재(112)가 배치되고, 상기 단열재(112)와 상기 외측 단열관(113)이 스페이서(115)에 의해 간격을 유지하여 상기 진공부(114)를 형성하는 특징으로 하는 초전도 케이블.
제 1 항에 있어서,
상기 포머(121)는 중실 형태 또는 제2 공간부(120a)를 갖는 중공 형태인 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 공간부(110a) 및 상기 제2 공간부(120a) 중 적어도 하나를 통하여 냉매가 유동하는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
제 1 항에 있어서,
상기 코어부(120)는 3상 동축형 초전도 케이블을 구성하도록 3개의 도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
제 1 항에 있어서,
상기 단열관(110)은 알루미늄 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
내측 단열관(111)과 외측 단열관(113)이 중간에 진공부(114)를 사이에 두고 동심을 이루어 배치되는 단열관(110); 및
상기 단열관(110)의 내측 단열관(111) 내부에 공간부(110a)를 사이에 두고 배치되는 하나의 코어(120)를 포함하며,
상기 코어(120)는, 중앙에 포머(121)가 배치되고, 상기 포머(121)의 외주에 반경방향 외측으로 각각의 전기 위상별 초전도 도체층들이 절연층을 사이에 두고 동심을 이루어 배치되고, 최외곽의 초전도 도체층의 외주에는 절연층이 동심을 이루어 배치되며,
상기 단열관(110)의 외측 단열관(113)은, 알루미늄 재질로 이루어지고 초전도 케이블 시스템에서 중성극(N극)으로 전기적 결선 되는 중성선을 이루는 것을 특징으로 하는 3상 동축형 초전도 케이블.
내측 단열관(111)과 외측 단열관(113)이 중간에 진공부(114)를 사이에 두고 동심을 이루어 배치되는 단열관(110); 및
상기 단열관(110)의 내측 단열관(111) 내부에 공간부(110a)를 사이에 두고 배치되는 하나의 코어(120)를 포함하며,
상기 코어(120)는, 중앙의 포머(121)와, 상기 포머(121)로부터 반경방향 외측으로 제1 위상 초전도 도체층(122), 제1 절연층(123), 제2 위상 초전도 도체층(124), 제2 절연층(125), 제3 위상 초전도 도체층(126), 제3 절연층(127) 및 바인더(128)가 동심을 이루어 차례로 중첩된 형태로 이루어지며,
상기 단열관(110)의 외측 단열관(113)은, 알루미늄 재질로 이루어지고 초전도 케이블 시스템에서 중성극(N극)으로 전기적 결선 되는 중성선을 이루는 것을 특징으로 하는 3상 동축형 초전도 케이블.