KR102216120B1 - 직류 전력케이블 중간접속 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중간접속함의 양측 단부의 형상을 정밀하게 제어할 수 있는 직류 전력케이블 중간접속 시스템에 관한 것이다.

Description

직류 전력케이블 중간접속 시스템{Jointing power cable system using joint box}

본 발명은 직류 전력케이블 중간접속 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 전력케이블은 전력을 공급하는 도체를 이용하여 지중, 지상 또는 해저를 통하여 원하는 장소로 전력을 공급하도록 사용된다.

상기 전력케이블은 수백m 또는 수십km 간격으로 중간접속함(Joint box)에 의해 접속이 이루어지며, 상기 전력케이블의 말단은 종단접속함(Termination connection box)에 의해 가공송전선 등과 접속이 이루어지게 된다. 상기 중간접속함에서 전력케이블을 연결하는 경우에 케이블의 절연층이 노출된 상태에서 도체를 먼저 연결하고 상기 절연층 표면에 고점도 절연유에 함침된 절연지를 지권하여 보강절연층을 형성한다. 이 경우, 상기 절연지를 감는 도중, 즉, 절연지 사이에 절연유를 도포하면서 상기 절연지를 지권하고, 이어서 외부반도전층, 금속시스 등을 복원하게 된다.

상기 절연지를 지권하여 복원하는 경우, 상기 케이블의 절연층과 상기 중간접속함에 복원되는 접속함 절연층 사이 계면에서의 연면전계를 고려하여, 충분한 계면길이를 확보할 수 있도록 그 단부에 경사면을 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 케이블 절연층의 각 단부가 경사면을 갖도록 노출되며, 상기 중간접속함에 복원되는 접속함 절연층의 양단부가 상기 케이블 절연층의 각 단부에 대응되도록 경사면을 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 케이블 절연층과 중간접속함에 복원되는 절연층 사이의 계면은 중간접속함의 절연성능에 큰 영향을 미치므로, 정밀하게 형성될 필요가 있다.

또한, 상기 케이블 절연층과 중간접속함에 복원되는 절연층 사이의 계면 뿐만 아니라, 상기 중간접속함에 복원되는 절연층의 기하학적인 형상은 상기 중간접속함에 작용하는 전계 제어와 밀접한 관련 있는바, 상기 중간접속함에 복원되는 절연층의 기하학적인 형상을 정밀하게 제어하여 형성할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 중간접속함의 양측 단부의 형상을 정밀하게 제어할 수 있는 직류 전력케이블 중간접속 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 직류 전력케이블 중간접속 시스템은, 도체, 내부반도전층, 케이블 절연층 및 외부반도전층을 구비하는 한 쌍의 직류 전력케이블과 상기 한 쌍의 직류 전력케이블을 서로 연결시키는 중간접속함을 포함하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템에 있어서, 상기 한 쌍의 직류 전력케이블은 상기 도체, 내부반도전층, 케이블 절연층 및 외부반도전층이 순차적으로 노출된 각 단부가 서로 대향하도록 구비되고, 상기 중간접속함은, 상기 노출된 한 쌍의 도체를 전기적, 기계적으로 연결하는 도체 접속부; 상기 도체 접속부, 상기 노출된 내부반도전층 및 케이블 절연층을 둘러싸도록 절연지가 권취되어 상기 케이블 절연층 외경까지 형성되고, 길이방향에서의 양 단부에 경사면을 갖는 제1 보강절연층과, 상기 제1 보강절연층 및 상기 노출된 케이블 절연층을 둘러싸며 상기 케이블 길이방향으로의 폭이 일정한 직선부와 상기 직선부의 양단에 형성되며 상기 케이블 길이방향으로의 폭이 상기 케이블의 방사방향으로 감소하는 슬로프부를 구비한 제2 보강절연층을 포함하는 보강절연층; 및 상기 제2 보강절연층의 슬로프부의 외측면을 따라 형성되어 그 자체로 슬로프 형상을 가지며, 반도전성 재질로 이루어진 접속함 외부반도전층을 구비하며, 상기 제1보강절연층과 제2 보강절연층 각각은 방사방향으로 적층된 복수개의 절연지층으로 이루어지고, 상기 제1보강절연층 또는 제2 보강절연층은 광폭지가 지권되어 형성되는 광폭지 권취부와 상기 광폭지 권취부에 접하며 상기 광폭지 권취부를 이루는 절연지에 비해 폭이 좁은 절연지로 이루어진 세폭지 권취부를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 보강절연층의 복수개의 절연지층 중 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 작은 외경을 가지는 절연지층 각각은 적어도 하나 이상의 세폭지 권취부와 광폭지 권취부를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 세폭지 권취부는 절연지가 동일한 세폭지 권취부 내에서 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되거나 이격되도록 횡권되어 형성되며, 상기 케이블의 방사방향으로 적층될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 보강절연층의 복수개의 절연지층 중 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 작은 외경을 가지는 절연지층 각각은 상기 세폭지 권취부의 양측면이 광폭지 권취부와 접할 수 있다.

상기 제1 보강절연층의 복수개의 절연지층 중 최내곽층을 이루는 절연지층 보다 큰 외경을 가지는 절연지층 각각은 적어도 하나 이상의 세폭지 권취부와 광폭지 권취부를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 케이블 절연층은 슬로프 형상의 단부를 구비하며, 상기 제1 보강절연층은 상기 슬로프 형상의 단부에 대응하는 형태의 경사면을 구비하고, 상기 경사면은 상기 세폭지 권취부의 외측면으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 케이블 절연층은 슬로프 형상의 단부는 다단 슬로프 형상이며, 상기 제1 보강절연층은 상기 슬로프 형상의 단부에 대응하는 복수개의 경사면을 구비하고, 상기 복수개의 경사면 각각은 상기 세폭지 권취부의 외측면으로 이루어질 수 있다

본 발명에 있어서, 상기 복수개의 절연지층 중 상기 제2 보강절연층의 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 작은 외경을 가지며 상기 제1 보강절연층의 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 큰 외경을 가지는 복수개의 절연지층 각각은 동일한 절연지층 내에서 서로 다른 광폭지 권취부가 접하여 형성되는 계면으로 이루어진 맞대기부를 구비하며, 동일한 절연지층 내에서의 상기 세폭지 권취부의 개수가 동일한 절연지층 내에서의 상기 맞대기부의 개수보다 작거나 같을 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 세폭지 권취부만으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 이와 접하는 절연지층 보다 체적저항률이 작을 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 크래프트지로 이루어질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 보강절연층의 상기 세폭지 권취부는 상기 슬로프부에는 위치하지 않고 상기 직선부에 위치할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 보강절연층 또는 상기 제2 보강절연층의 상기 세폭지 권취부는 단일 세폭지구간 또는 이종 세폭지구간으로 이루어지며, 상기 단일 세폭지구간은 상기 세폭지 권취부 중 폭이 일정한 세폭지만으로 지권된 구간이고, 상기 이종 세폭지구간은 상기 세폭지 권취부 중 폭이 서로 상이한 2 이상의 세폭지로 지권되는 구간일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 도체접속부는, 상기 한 쌍의 전력케이블의 도체를 파지하며 서로 전기적으로 연결하는 도체 압착슬리브; 및 상기 보강절연층과 상기 도체 사이에 형성되어 상기 도체로부터 동분(銅粉)이 유출되는 것을 방지하는 동분유출방지부;를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 동분유출방지부는, 상기 도체 압착슬리브와 상기 도체 사이에 배치되며, 상기 도체와 같은 계열의 금속 내지 합금으로 이루어진 동분유출방지판; 상기 도체 압착슬리브와 상기 도체 사이, 또는 상기 보강절연층과 상기 도체 사이에 배치되며, 상기 도체와 접하는 부분에서는 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되도록 반도전성 테이프를 횡권하여 형성되는 제1 전계균일화층; 및 상기 보강절연층과 상기 도체 압착슬리브 사이, 또는 상기 보강절연층과 상기 제1 전계균일화층 사이에 배치되는 제2 전계균일화층을 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 도체 압착슬리브는 내면에서 돌출되어 형성된 적어도 두 개의 주름산과 상기 주름산 사이에 형성되는 적어도 하나의 주름골을 갖는 몸체부를 포함하며, 상기 동분유출방지판은 상기 몸체부와 상기 도체 사이에 배치되고, 상기 주름산을 넘어서까지 배치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 동분유출방지부는 상기 도체 압착슬리브의 상기 주름산에서 상기 동분유출방지판의 적어도 일부와 상기 제1 전계균일화층의 적어도 일부가 중첩될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 동분유출방지부는 상기 도체 압착슬리브의 일단부와 상기 도체 압착슬리브 일단부 측에 형성된 주름산의 꼭지점 사이에서 상기 동분유출방지판과 상기 제1전계균일화층의 단부가 서로 중첩될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 케이블 절연층과 제1보강절연층 사이 슬로프 형태의 계면을 정밀하게 형성하고, 제2 보강절연층의 슬로프부를 정밀하게 제어하여 중간접속함의 절연 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 전력케이블의 내부 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 중간접속함에 의해 접속된 케이블을 개략적으로 나타내는 부분 절개도이다.
도 3은 도 2에 도시된 중간접속함의 제1 보강절연층과 제2 보강절연층을 보다 상세하게 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 C를 확대한 도면이다.
도 5는 압착 후 도체 압착슬리브를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 중간접속함을 개략적으로 나타내는 횡단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

일반적으로 절연유 함침 케이블은 수백m 내지는 수km 간격으로 중간접속함에 의해 접속이 이루어지며, 절연유 함침 케이블의 말단은 종단접속함에 의해 가공선과 접속이 이루어지게 된다. 이하에서는 먼저 절연유 함침 전력케이블의 구성에 대해서 살펴보고, 이어서 접속함의 연결과정을 살펴보기로 한다.

도 1은 초고압 직류 전력케이블의 내부 구성을 도시한 일부 절개 사시도이다.

도 1을 참조하면, 전력케이블(100)은 도체(11), 내부반도전층(12), 케이블 절연층(14), 외부반도전층(16)을 포함하여, 도체(11)를 따라 케이블 길이 방향으로만 전력을 전송하고, 케이블 반경 방향으로는 전류가 누설되지 않도록 하는 케이블 코어부(10)를 구비한다.

상기 도체(11)는 전력을 전송하기 위해 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 전력 손실을 최소화할 수 있도록 도전율이 우수하고 케이블 제조 및 사용에 적절한 강도와 유연성을 가진 소재, 예를 들어 구리 또는 알루미늄 등으로 이루어질 수 있다.

상기 도체(11)는 도 1에 도시된 바와 같이, 원형의 중심소선(11a)과 상기 원형 중심소선(11a)을 감싸도록 연선된 평각소선(11b)으로 이루어진 평각소선층(11C)을 구비하며 전체적으로 원형의 단면을 가지는 평각도체일 수 있으며, 다른 예로서 복수개의 원형소선을 연선하여 원형으로 압축한 원형 압축도체일 수 있다. 상기 평각도체는 원형 압축도체에 비하여 점적율이 상대적으로 높아 케이블 외경을 축소할 수 있는 장점이 있다.

상기 도체(11)는 복수개의 소선이 연선되어 형성되므로 그 표면이 평활하지 않아 전계가 불균일할 수 있으며, 부분적으로 코로나 방전이 일어나기 쉽다. 또한, 도체(11) 표면과 후술하는 케이블 절연층(14) 사이에 공극이 생기게 되면 절연성능이 저하될 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 도체(11) 외부에는 내부반도전층(12)이 형성될 수 있다. 상기 내부반도전층(12)은 절연성 물질에 카본블랙, 카본 나노튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등의 도전성 입자가 첨가되어 반도전성을 가질 수 있다.

상기 내부반도전층(12)은 상기 도체(11)와 후술하는 케이블 절연층(14) 사이에서 급격한 전계변화가 발생하는 것을 방지하여 절연성능을 안정화하는 기능을 수행한다. 또한, 도체면의 불균일한 전하분포를 억제함으로써 전계를 균일하게 하고, 도체(11)와 케이블 절연층(14) 사이에 간격이 형성되는 것을 방지하여 코로나 방전, 절연파괴 등을 억제하는 역할도 하게 된다.

상기 케이블 절연층(14)은 상기 내부반도전층(12)의 바깥쪽에 구비되어 도체(11)를 따라 흐르는 전류가 외부로 누설되지 않도록 외부와 전기적으로 절연시켜 준다.

상기 케이블 절연층(14)은 절연유에 함침된 절연지로 형성될 수 있다. 즉, 상기 케이블 절연층(14)은 상기 내부반도전층(12)을 둘러싸도록 절연지가 다층으로 권취되고, 상기 케이블 코어부가 형성된 후 절연유에 함침시킴으로써 형성될 수 있다. 이와 같이 절연유가 절연지에 흡수되는바, 케이블 절연층(14)의 절연 특성이 향상될 수 있다.

상기 절연유는 상기 절연지 내부의 공극 및 상기 절연지를 권취하여 형성된 층간의 틈에 충진되어 절연특성을 향상시키며, 케이블의 굽힘시 상기 절연지 간의 마찰력을 저감시켜 케이블의 굴곡 특성을 향상시킨다. 상기 절연유는 그 종류가 특별히 제한되지는 않지만, 상기 도체(11)를 구성하는 구리 또는 알루미늄과 접촉하여 열에 의해 산화되지 않아야 하며, 상기 절연지를 용이하게 함침할 수 있도록 함침온도, 예를 들어 100℃에서는 충분히 낮은 점도를 가지며, 60℃에서의 동점도가 10~500 센티스토크(centistoke)인 중점도 절연유 또는 60℃에서의 동점도가 500 센티스토크 이상인 고점도의 절연유를 사용하는 것이 바람직하다.

상대적으로 점도가 낮은 저점도 절연유를 사용하는 경우, 절연지가 절연유에 함침된 상태를 유지시키고, 절연유의 유동에 의해 케이블 절연층에 공극이 생기는 것을 방지하기 위해 급유설비 등을 사용하여 절연유를 가압할 필요가 있다. 하지만, 중점도 또는 고점도 절연유를 사용하는 경우에는 절연유의 유동이 적기 때문에 절연유를 가압하기 위한 급유설비가 필요없거나, 필요한 급유설비의 수를 줄일 수 있어 케이블 연장길이를 길게 할 수 있는 장점이 있다. 예를 들어, 상기 절연유는 나프텐계 절연유, 폴리스틸렌계 절연유, 광유, 알킬 벤젠이나 폴리부텐계 합성유, 중질 알켈레이트 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 절연유를 사용할 수 있다.

상기 절연지는 크래프트 펄프(Kraft pulp)를 원료로 하여 펄프 중의 유기 전해질을 제거한 크래프트지(Kraft paper) 또는 플라스틱 필름의 일면 또는 양면에 크래프트지를 접착한 복합절연지일 수 있다. 상기 플라스틱 필름은 그 일면 또는 양면에 접착되는 크래프트지 보다 큰 저항률을 가져 함침공정 또는 케이블 작동시 절연유의 유동에 따라 크래프트지에 기포가 생성되더라도 그 기포에 분담되는 전압을 완화할 수 있으며, 폴리에틸렌(Polyethylen), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리부틸렌(Polybutylen) 등의 폴리올레핀계 수지나 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로폴리프로필렌(Tetrafluoroethylene-Hexafluoropropylene) 공중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌(Ethylen-tetrafluoroethylene) 공중합체 등의 불소 수지로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 내열성이 우수한 폴리프로필렌 단독중합체 수지로 이루어질 수 있다.

구체적으로, 상기 케이블 절연층(14)은 크래프트지만을 권취하고, 절연유에 함침시켜 형성될 수 있다. 이 경우 상기 절연유가 케이블 하중방향으로 절연유가 유동하여 공극이 발생할 수 있다. 반면, 복합 절연지를 권취하고, 절연유에 함침시켜 상기 케이블 절연층(14)을 형성하는 경우, 상기 폴리프로필렌 수지 등과 같은 열가소성 수지는 절연유에 함침되지 않으며, 케이블 제조시의 함침 온도 또는 케이블 작동시의 작동 온도에 따라 열팽창을 하게 된다. 열가소성 수지가 열팽창을 하게 되면 이에 적층된 크래프트지에 면압을 가하게 되어 절연유의 이동 통로를 협소하게 하므로 중력에 따른 절연유 유동 또는 온도에 따른 절연유의 수축/팽창에 유동을 억제할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 상기 복합 절연지는 크래프트지 보다 절연내력이 높아 케이블 외경을 축소할 수 있는 장점이 있다.

한편, 상기 전력 케이블을 통전시키는 경우, 전류가 흐르는 통로 역할을 하는 도체에 열이 발생하며, 케이블 반경방향으로 내측에서 외측을 향해 온도가 점차 낮아지게 되어 상기 케이블 절연층(14)에서도 온도 차이가 발생한다. 따라서, 상기 도체 직상구간에 속하는 케이블 절연층, 즉 내부반도전층(12) 상에 형성되는 케이블 절연층의 절연유는 점도가 낮아지고 열팽창을 하여 바깥방향으로 이동하게 되며, 케이블 온도 하강시에는 이동한 절연유의 점도가 높아지고 원래대로 되돌아가지 않게 되어 도체 직상 구간의 케이블 절연층 부분에 공극이 발생하게 될 수 있다.

또한, 상기 온도 차이에 따라 점차 전계가 역전되어 작용하는 전계가 점차 높아지는 금속시스 직하구간에 속하는 케이블 절연층, 즉 외부반도전층(16) 방향으로 형성되는 케이블 절연층에는 높은 전계가 작용하게 된다. 상기 도체 직상구간 및 금속시스 직하구간은 공극이 발생할 가능성이 높고, 케이블 내부의 온도 변화에 따라 고전계가 작용하는 영역으로 부분방전, 절연파괴 등의 기점이 되는 절연 취약부로 작용할 수 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 상기 케이블 절연층(14) 중 상기 절연 취약부를 포함하는 영역에는 절연지로 크래프트지만을 사용할 수 있다. 즉, 상기 케이블 절연층(14)을 상기 내부반도전층(12)에서 후술하는 외부반도전층(16) 방향으로 제1 케이블 절연층, 제2 케이블 절연층 및 제3 케이블 절연층으로 구분하여 제1 케이블 절연층 및/또는 제3 케이블 절연층에는 크래프트지만을 사용하며, 제2 케이블 절연층에는 상기 복합 절연지를 사용할 수 있다.

이 경우, 복합절연지가 권취된 제2 케이블 절연층과 크래프트지가 권취된 제1 케이블 절연층 및/또는 제3 케이블 절연층 간에 저항률 차이가 발생하며, 저항률이 낮은 크래프트지가 권취된 상기 케이블 절연층(14)의 제1 케이블 절연층 및/또는 제3 케이블 절연층은 저항률이 상대적으로 낮아 상기 절연 취약부에 분담되는 전계를 완화하는 작용을 한다. 구체적으로, 저항률에 따라 전계가 분포되는 직류 케이블의 저항성 전계분포 특성상 저항률이 높은 복합 절연지가 권취된 상기 제2 케이블 절연층에 높은 전계가 작용하며, 상기 제1 케이블 절연층 및/또는 제3 케이블 절연층에 포함된 도체 직상구간 및/또는 금속시스 직하구간에 상대적으로 낮은 전계가 작용하므로 절연 취약부에 작용하는 전계가 완화되어 절연 성능을 안정화할 수 있다.

또한, 상기 케이블 절연층(14)은 제3 케이블 절연층을 제1 케이블 절연층 보다 두껍게 형성할 수 있다. 상기 케이블 절연층(14)의 외부에 후술하는 금속시스(22)를 형성하거나, 케이블 코어부가 내측부터 순차적으로 노출된 두 개의 전력 케이블을 접속한 후 금속시스(22)을 복원하는 경우 등에 있어서 가해지는 열이 상기 케이블 절연층(14)의 제2 케이블 절연층에 인가되어 상기 플라스틱 필름의 변형이 발생할 수 있기 때문에 상기 제1 케이블 절연층보다 제2 케이블 절연층을 두껍게 형성하여 제2 케이블 절연층의 플라스틱 필름을 열로부터 보호하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 제1 케이블 절연층의 두께는 전력 케이블에 요구되는 임펄스 서지 전압 등을 고려하여 선정할 수 있다.

상기 케이블 절연층(14)의 외부에는 외부반도전층(16)이 구비될 수 있다. 상기 외부반도전층(16)은 내부반도전층과 같이 절연성 물질에 도전성 입자, 예를 들면 카본블랙, 카본나뉴튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등이 첨가되어 반도전성을 가지는 물질로 형성되어, 상기 케이블 절연층(14)과 후술하는 금속시스(22) 사이의 불균일한 전하 분포를 억제하여 절연 성능을 안정화한다. 또한, 상기 외부반도전층(16)은 케이블에 있어서 케이블 절연층(14)의 표면을 평활하게 하여 전계집중을 완화시켜 코로나 방전을 방지하며, 상기 케이블 절연층(14)을 물리적으로 보호하는 기능도 수행할 수 있다. 또한, 상기 외부반도전층(16)은 금속화지를 추가로 구비할 수 있다. 상기 금속화지는 크래프트지에 알루미늄 박막을 적층하여 형성할 수 있으며, 상기 케이블 절연층(14)의 절연유 함침이 용이하도록 복수개의 천공이 존재할 수 있다.

상기 케이블 코어부(10)는 케이블에 수분이 침투하는 것을 방지하기 위한 수분 흡수부(21)를 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 수분 흡수부는 상기 도체(11)의 연선된 소선 사이 및/또는 상기 도체(11)의 외부에 형성될 수 있으며, 케이블에 침투한 수분을 흡수하는 속도가 빠르고, 흡수 상태를 유지하는 능력이 우수한 고흡수성 수지(super absorbent polymer; SAP)를 포함하는 분말, 테이프, 코팅층 또는 필름 등의 형태로 구성되어 케이블 길이방향으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 상기 수분 흡수부는 급격한 전계 변화를 방지하기 위하여 반도전성을 가질 수 있다.

상기 케이블 코어부(10)의 외부에는 케이블 보호부(20)가 구비되며, 해저에 포설되는 전력케이블은 케이블 외장부(30)를 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 케이블 보호부 및 케이블 외장부는 케이블의 전력 전송 성능에 영향을 미칠 수 있는 수분침투, 기계적 외상, 부식 등의 다양한 환경요인으로부터 코어부를 보호한다.

상기 케이블 보호부(20)는 금속시스(22)와 고분자 시스(24)를 포함하여, 사고전류, 외력 내지 기타 외부환경 요인으로부터 케이블을 보호한다.

상기 금속시스(22)는 상기 코어부(10)를 둘러싸도록 형성할 수 있다. 특히, 상기 전력 케이블이 해저와 같은 환경에 포설되는 경우, 수분과 같은 이물질이 상기 케이블 코어부(10)에 침입하는 것을 방지하기 위해 상기 케이블 코어부(10)를 실링하도록 형성할 수 있으며, 상기 케이블 코어부(10) 외부에 용융된 금속을 압출하여 이음새가 없는 연속적인 외면을 가지도록 형성하여 차수성능이 우수하게 할 수 있다. 상기 금속으로는 납(Lead) 또는 알루미늄을 사용하며, 해저에 포설되는 전력 케이블의 경우에는 해수에 대한 내식성이 우수한 납을 사용하는 것이 바람직하고, 기계적 성질을 보완하기 위해 금속 원소를 첨가한 합금연(Lead alloy)을 사용하는 것이더욱 바람직하다. 또한, 상기 금속시스(22)는 전력 케이블 단부에서의 접지되어 지락 또는 단락 등의 사고 발생시 사고 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 외부의 충격으로부터 케이블을 보호하고, 전계가 케이블 외부로 방전되지 못하도록 할 수 있다.

또한, 상기 금속시스(22)는 케이블의 내식성, 차수성 등을 추가로 향상시키고 상기 고분자 시스(24)와의 접착력을 향상시키기 위해 표면에 부식 방지 컴파운드, 예를 들어, 블로운 아스팔트 등이 도포될 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 금속 시스(22)와 상기 케이블 코어부(10) 사이에는 동선직입 테이프 내지 수분 흡수층(21)이 추가적으로 구비될 수 있다. 상기 동선직입 테이프는 동선(Copper wire)과 부직포 테이프 등으로 구성되어 외부반도전층(16)과 금속시스(22)간의 전기적 접촉을 원활히 하는 작용을 하며, 상기 수분흡수층은 케이블에 침투한 수분을 흡수하는 속도가 빠르고, 흡수 상태를 유지하는 능력이 우수한 고흡수성 수지(super absorbent polymer; SAP)를 포함하는 분말, 테이프, 코팅층 또는 필름 등의 형태로 구성되어 케이블 길이방향으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 상기 동선직입 테이프와 수분 흡수층은 급격한 전계 변화를 방지하기 위해 반도전성을 가지는 것이 바람직하며, 통전 및 수분흡수 작용을 모두 할 수 있도록, 수분 흡수층에 동선을 포함시켜 구성할 수도 있다.

상기 고분자 시스(24)는 상기 금속시스(22)의 외부에 형성되어 케이블의 내식성, 차수성 등을 향상시키고, 기계적 외상 및 열, 자외선 등의 기타 외부 환경 요인으로부터 케이블을 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 고분자 시스(24)는 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 등과 같은 수지로 형성될 수 있으며, 해저에 포설되는 전력 케이블의 경우에는 차수성이 우수한 폴리에틸렌 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 난연성이 요구되는 환경에서는 폴리염화비닐 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 전력 케이블(100)은 상기 고분자 시스의 내측 또는 외측에 아연도금 처리된 강철 케이프 등으로 구성되는 금속 보강층(26)을 구비하여, 상기 절연유의 팽창에 의해 상기 금속시스(22)가 팽창하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 금속 보강층(26)의 상부 및/또는 하부에는 반도전성 부직포 테이프 등으로 이루어져 전력 케이블에 가해지는 외력을 완충하는 베딩층(미도시)을 구비할 수 있으며, 폴리염화비닐 내지 폴리에틸렌 등의 수지로 구성되는 외부 시스(28)를 더 구비하여 전력 케이블의 내식성, 차수성 등을 더욱 향상시키고, 기계적 외상 및 열, 자외선 등의 기타 외부 환경 요인으로부터 케이블을 추가적으로 보호할 수 있다.

또한, 해저에 포설되는 전력 케이블은 선박의 닻 등에 의해 외상을 입기 쉬우며, 해류나 파랑 등에 의한 굽힘력, 해저면과의 마찰력 등에 의해서도 파손될 수 있으므로 이를 막기 위하여 상기 케이블 보호부의 외부에 케이블 외장부(30)를 추가로 구비할 수 있다.

상기 케이블 외장부는 아머층(34) 및 써빙층(38)을 포함할 수 있다. 상기 아머층(34)은 강철, 아연도금강, 구리, 황동, 청동 등으로 이루어지고 단면 형태가 원형, 평각형 등인 와이어를 횡권하여 적어도 1층 이상으로 구성할 수 있으며, 상기 전력 케이블의 기계적 특성과 성능을 강화하는 기능을 수행할 뿐만아니라 외력으로부터 케이블을 추가적으로 보호한다.

폴리프로필렌 얀 등으로 구성되는 상기 써빙층(38)은 상기 아머층(34)의 상부 및/또는 하부에 1층 이상으로 형성되어 케이블을 보호하며, 최외곽에 형성되는 써빙층(34)은 색상이 다른 2종 이상의 재료로 구성되어 해저에서 포설된 케이블의 가시성을 확보할 수 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 중간접속함 및 이를 이용하여 한 쌍의 전력 케이블을 접속한 직류 전력케이블 중간접속시스템을 개략적으로 나타내는 부분 절개도이다. 상세하게는 중간접속함(200)에 의해 도 1과 같은 구성을 가지는 직류 전력 케이블(100A, 100B)이 서로 접속된 상태를 개략적으로 도시한 부분절개도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 도체(11a), 내부반도전층(12), 케이블 절연층(14) 및 외부반도전층(16)이 순차적으로 노출된 상기 한 쌍의 직류 전력케이블(100A, 100B)의 단부가 서로 대향하도록 구비되고, 상기 한 쌍의 도체(11a, 11b)의 단부를 서로 연결하는 도체 접속부, 상기 도체 접속부를 둘러싸도록 형성되는 보강절연층(210), 상기 보강절연층을 둘러싸도록 형성되며 상기 케이블의 외부반도전층(16) 내지 금속시스(22)와 통전되는 접속함 외부반도전층(230)을 포함하는 중간접속함이 형성된다.

상기 도체접속부는 상기 노출된 한 쌍의 도체를 전기적, 기계적으로 연결하여 접속하며, 도체 압착슬리브(1P)를 이용하여 상기 한 쌍의 도체 단부를 파지하여 접속하거나, 상기 한 쌍의 도체 단부 사이에 필러금속을 충진하여 접속할 수 있다.

상기 도체 압착슬리브(1P)는 상기 한 쌍의 도체(11a, 11b) 단부를 서로 고정하여, 상기 전력케이블 내지 상기 전력케이블 중간접속시스템이 포설되는 경우에 장력이 작용하더라도 상기 한 쌍의 도체가 서로 전기적으로 접속된 상태를 견고히 지지한다. 상기 도체 압착슬리브(1P)를 이용하는 경우, 상기 노출된 한 쌍의 도체(11a, 11b)의 각 단부에 도체 압착슬리브를 끼운 후 상기 도체 압착슬리브의 외면을 압착할 수 있고, 상기 도체 압착슬리브의 외면을 압착한 후 그라인딩 등의 기계 가공을 하여 외면을 평활하게 함으로써 상기 도체 접속부를 형성할 수 있다. 또한 상기 도체 압착슬리브는 압착된 후의 외경이 상기 노출된 한 쌍의 도체(11a, 11b)의 외경과 대략 유사한 동경압착슬리브일 수 있다.

상기 필러금속은 사선으로 절단된 단부가 서로 대향하도록 구비된 한 쌍의 도체 단부 사이에 브레이징 또는 아크 용접 등의 접합 공정을 이용하여 상기 도체(11a, 11b)의 직경에 비해 크게 필러 금속(Filler metal)을 녹여 붙인 후 그라인딩 등의 기계 가공을 하여 상기 한 쌍의 도체 단부 사이에 충진시킬 수 있다.

필러금속을 충진한 후 그라인딩을 하거나, 상기 동경압착슬리브를 압축한 후 표면을 다듬질하는 경우에는 상기 도체접속부가 상기 케이블 도체와 대략 동일한 외경을 가지게 되므로 상기 도체접속부 상에 형성되는 상기 보강절연층의 두께를 줄일 수 있다.

상기 도체 접속부를 형성하여 상기 절연유 함침 케이블(100A, 100B)의 각 도체(11a, 11b)를 접속한 후 상기 도체 접속부를 비롯한 케이블 절연층(14A)의 적어도 일부를 감싸는 보강절연층(210)을 형성하여 상기 도체 및 도체접속부를 통해 흐르는 전류가 상기 중간접속시스템의 길이방향으로만 흐르고, 반경방향으로 누설되는 것을 방지한다.

상기 케이블 절연층(14A)은 다단 구조를 갖도록 펜슬링되어 노출될 수 있다. 일 예로서 도 2 및 도3에 도시된 바와 같이 상기 케이블 절연층(14A)은 제1 펜슬링단(14A1), 제2 펜슬링 단(14A2), 제3 펜슬링 단(14A3)의 다단 구조를 갖도록 펜슬링될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 상기 케이블 절연층이 제1 케이블 절연층, 제2 케이블 절연층 및 제3 케이블 절연층(14A3)으로 이루어진 경우, 상기 제1 펜슬링단(14A1)은 상기 제1 케이블 절연층 및 상기 제2 케이블 절연층의 일부로 이루어지며, 상기 제2 펜슬링단(14A2)은 상기 제2 케이블 절연층으로 이루어지고, 상기 제3 펜슬링단(14A3)은 제2 케이블 절연층의 일부와 상기 제3 케이블 절연층으로 이루어질 수 있다.

상기 보강절연층(210)은 상기 도체 접속부, 상기 노출된 내부반도전층 내지 케이블 절연층을 둘러싸도록 절연지를 권취하여 형성할 수 있으며, 상기 보강절연층(210)을 이루는 상기 절연지는 절연내력이 우수한 복합 절연지일 수 있고, 상기 복합 절연지보다 체적저항률이 낮은 절연지, 예를 들면 크래프트지를 더 포함하여 복합 절연지와 크래프트지의 체적저항률 차이를 이용한 전계제어를 할 수 있다. 또한, 상기 절연지는 절연유에 함침되는 것이 바람직하다.

상기 보강절연층(210)은 상기 도체 접속부, 상기 노출된 내부반도전층 내지 케이블 절연층을 둘러싸도록 절연지가 권취되어 상기 케이블 절연층 외경까지 형성되는 제1 보강절연층(2101) 및 상기 제1 보강절연층(2101)과 상기 제1 보강절연층을 둘러싸도록 형성되는 제2 보강절연층(2102)으로 이루어질 수 있다.

상기 제2 보강절연층(2102)은 상기 제1 보강절연층(2101) 및 상기 노출된 케이블 절연층(14A)을 둘러싸도록 형성된다. 즉, 상기 제2 보강절연층(2102)은 케이블 절연층 외경 이상에 형성되어 상기 중간접속함의 절연 성능을 향상시킨다.

또한, 상기 제2 보강절연층(2102)은 상기 케이블 길이방향으로의 폭이 상기 케이블의 방사방향으로 일정한 직선부(2102A)와, 상기 직선부의 양단에 형성되며 상기 케이블 길이방향으로의 폭이 상기 케이블의 방사방향으로 감소하는 슬로프부(2102B)를 구비할 수 있다.

상기 슬로프부(2102B)는 상기 직선부(2102A)의 양단에 형성되며 후술하는 접속함 외부반도전층(230)의 형상을 결정하여 전계를 제어하는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 케이블 길이방향으로의 폭이 상기 케이블의 방사방향으로 감소하도록 형성되어 상기 케이블 측의 단부에서 상기 직선부 측의 단부를 향하여 상기 슬로프부의 두께가 두꺼워진다. 또한, 상기 두께의 증가율이 커질 수 있으며, 이 경우, 슬로프부는 곡면으로 형성되는 외면을 가질 수 있다. 즉, 상기 슬로프부(210B)는 케이블 도체(11a, 11b) 단부 방향으로 갈수록 슬로프부 외면의 기울기가 점점 커지도록 형성할 수 있다.

상기 제2 보강절연층(2102)은 도 3에 도시된 바와 같이 방사방향으로 적층된 복수의 절연지층(2102L)으로 형성될 수 있으며, 상기 절연지층(2102L)은 절연지를 권취하여 상기 케이블 내지 중간접속함의 방사방향으로 절연지를 적층함으로써 형성될 수 있다.

상기 복수개의 절연지층(2102L)은 소정의 길이를 가지는 절연지가 상기 절연지의 길이 방향으로 연속되지 않아서 상기 케이블 내지 상기 중간접속함 방사방향으로 구분되어지는 절연지층으로 형성된 것을 의미한다. 구체적으로, 소정의 길이를 가지는 절연지가 상기 절연지의 길이방향으로 감겨진 절연지롤을 하나를 사용하여 하나의 절연지층을 형성할 수 있으며, 상기 소정의 길이를 가지는 절연지를 모두 권취하면, 다시 새로운 절연지롤을 사용하여 절연지를 권취하여 다른 절연지층을 형성하는 과정을 반복하며, 복수개의 절연지롤을 이용하여 복수개의 절연지층을 형성한다. 따라서, 상기 각각의 절연지층(2102L)은 권취된 절연지가 연속되지 않는바 상기 케이블 내지 중간접속함의 방사방향으로 구분지어 진다. 상기 하나의 절연지롤은 폭이 좁아지거나 커지는, 대략 사다리꼴의 형상을 가지는 절연지가 길이방향으로 감겨있을 수 있으며, 상기 복수개의 절연지롤 각각을 이루는 절연지는 서로 상기 폭의 변화율 또는 절연지의 길이가 상이할 수 있다. 즉 다양한 형상을 가지는 절연지를 사용하여 복수개의 절연지층(2102L)을 형성하므로 상기 제2 보강절연층(2102)의 형상, 특히 상기 슬로프부(2102B)의 형상을 정밀하게 제어할 수 있다.

상기 제2 보강절연층(2102)은 동일한 절연지층 내에서 절연지는 케이블 내지 접속함의 길이방향으로 연속되지 않아 구분되는 복수개의 절연지 권취부(W, N)를 포함할 수 있다. 즉, 하나의 절연지층(2102L)은 케이블의 길이방향으로 복수개의 절연지 권취부(W, N)로 구분될 수 있다. 절연유에 함침된 절연지를 포함하는 상기 제2 보강절연층(2102)에 있어서, 상기 복수개의 절연지 권취부(W, N)는 절연유 유동로의 역할을 한다. 특히, 상기 절연지가 플라스틱 필름을 포함하는 복합 절연지인 경우, 상기 절연유가 상기 플라스틱 필름을 통과하여 유동하지 못하므로, 절연유 함침시 내지 열에 의한 절연유 팽창시 상기 복수개의 절연지 권취부 사이로 절연유가 유동할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 있어서, 상기 절연지 권취부(W, N)는 상면, 하면 내지 측면 중 적어도 한 부분에서 다른 절연지 권취부와 접할 수 있다. 구체적으로, 상기 절연지 권취부는 상면 내지 하면에서 다른 절연지층의 절연지 권취부와 접할 수 있거나, 측면에서 동일한 절연지층의 다른 절연지 권취부와 접할 수 있다. 이 때 임의의 절연지 권취부가 동일한 층을 구성하는 다른 절연지 권취부, 특히 측면에 접하고 있는 절연지 권취부에 비하여 폭이 현저히 작은 절연지가 횡권되어 케이블의 길이방향 및 방사방향으로 권취되어 있고, 상면 내지 하면 중 적어도 어느 한 부분에서 하나의 절연지 권취부와 접하고 있으면 이를 세폭지 권취부(N)라고 정의할 수 있으며, 상기 세폭지 권취부(N)를 이루고 있는 절연지 보다 현저히 큰 폭을 가지는 절연지를 포함하는 절연지 권취부를 광폭지 권취부(W)로 정의할 수 있다.

상기 제2 보강절연층(2102)은 상기 세폭지 권취부(N)와 광폭지 권취부(W)를 포함하여 상기 슬로프부(2102B)의 형상을 정밀하게 구현할 수 있다. 특히, 상기 제2 보강절연층(2102)을 이루는 복수개의 절연지층 중 상기 제2 보강절연층의 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 작은 외경을 가지는 절연지층 각각은 광폭지 권취부(W)와 적어도 하나 이상의 세폭지 권취부(N)로 형성되어 제2 보강절연층(2102)의 슬로프부(2102B)의 형상을 정밀하게 구현할 수 있다.

구체적으로, 광폭지를 권취하여 상기 슬로프부 및 상기 직선부의 일부에 복수 개의 광폭지 권취부(W)를 형성한 후 상기 광폭지 권취부(W)들 사이의 형성된 빈 공간을 세폭지로 권취하여 세폭지 권취부(N)를 형성할 수 있다.

상기 광폭지 권취부(W)는 대략 사다리꼴 모양의 광폭지를 권취하여 미리 결정된 모양의 절연지 권취부, 특히 상기 슬로프면의 외면이 소정의 기울기를 가지도록 하는 미리 결정된 모양의 절연지 권취부를 형성할 수 있다. 따라서, 작업성이 우수하며, 상기 광폭지를 권취하여 상기 슬로프부(2102B)를 형성함으로써, 상기 슬로프부(2102B)의 외면 형상을 정밀하게 제어할 수 있다.

다만, 광폭지를 권취하는 과정에서 오차가 발생하는 경우, 상기 광폭지 권취부(W)들 사이에 형성된 빈 공간에는 미리 결정된 모양을 가지는 절연지 권취부를 형성할 수 없다. 따라서, 상기 광폭지 권취부(W)들 사이에 형성된 빈 공간에는 상기 세폭지를 횡권하여 상기 케이블의 길이방향 및 방사방향으로 권취하여 세폭지 권취부(N)를 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 미리 결정된 형태의 절연지 권취부를 형성하는 광폭지 권취부(W) 사이에 형성되는 상기 세폭지 권취부(N)는 폭이 작은 절연지가 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되거나 이격되도록 횡권하며 방사방향으로 권취하여 형성되는바, 상기 폭이 작은 절연지가 중첩되거나 이격되는 영역을 조정하여 상기 광폭지 권취부(W) 형성시 발생한 오차를 보상하고 상기 제2 보강절연층의 형상을 정밀하게 제어할 수 있다.

상기 세폭지 권취부(N)는 광폭지에 비하여 상대적으로 그 폭이 작은 절연지를 중간접속함 길이방향 및 방사 방향으로 권취하여 형성하는바, 길이방향으로 권취된 절연지 사이의 틈이 많으며, 상기 틈이 밀집되어 있다. 상기 틈은 절연파괴의 시점이 될 수 있는 공극으로 작용할 가능성이 크며, 상기 공극이 밀집되는 경우에는 국부적인 체적저항률 변화로 전계왜곡이 발생할 우려가 있어 절연취약부로 작용할 수 있다. 따라서, 세폭지 권취부(N)는 슬로프부(2102B)가 아닌 상대적으로 절연지가 두껍게 권취되어 있는 직선부(2102A)에만 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 슬로프부(2102B)의 각 절연지층은 하나의 광폭지 권취부(W)로 이루어질 수 있다. 즉 상기 슬로프부(2102B)에는 광폭지 권취부(W)와 그에 접하는 광폭지 권취부(W)가 만나는 맞대기부(C)가 형성되지 않을 수 있으며, 상기 슬로프부(2102B)를 형성하는 광폭지 권취부(W)는 제2 보강절연층(2102)의 직선부(2102A)로 연장될 수 있다. 광폭지 권취부(W)의 절연지 및 그에 접하는 광폭지 권취부의 절연지 사이에는 틈이 있을 수 있으며, 상기 틈은 공극으로 작용할 수 있는바, 상기 맞대기부(C)는 상대적으로 절연지가 두껍게 권취되어 있는 직선부(2102A)에만 형성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 상기 세폭지 권취부(N)는 상기 제2 보강절연층의 형상을 정밀하게 형성할 수 있는 반면, 절연취약부로 작용할 우려가 있다. 따라서, 제2 보강절연층(2102)의 절연지층(2102L) 각각은 세폭지 권취부(N)의 개수가 맞대기부(C) 개수 이하가 되도록 하여 세폭지 권취부의 개수를 최소화할 수 있다. 상기 맞대기부(C)는 같은 절연치층(2102L) 내에서 서로 다른 광폭지 권취부(W)가 접하는 계면을 의미한다.

다만, 상기 제2 보강절연층(2102)의 최외곽 절연지층은 세폭지 권취부(N)의 개수가 맞대기부(C) 개수 이하가 아닐 수 있다. 즉, 제2 보강절연층(2102)의 최외곽 절연지층의 길이가 짧은 경우에는 광폭지 권취부(W)만으로 절연지층을 형성하거나, 맞대기부를 포함하지 않고 2개의 광폭지 권취부(W) 및 상기 2개의 광폭지 권취부 사이에 형성된 하나의 세폭지 권취부(N)만을 포함할 수도 있다.

다시 말하면, 상기 제2 보강절연층(2102)의 최외곽 절연지층 보다 작은 외경을 가지며, 상기 제1 보강절연층의 최외곽 절연지층 보다 큰 외경을 가지는 절연지층 각각은 동일한 절연지층 내에서의 상기 세폭지 권취부의 개수가 동일한 절연지층 내에서의 상기 맞대기부의 개수보다 작거나 같을 수 있다. 이와 같이 광폭지 권취부(W)에 비해 상대적으로 절연에 취약한 세폭지 권취부(N)를 최소로 하여 절연지층(2102L)을 형성함으로써 제2 보강절연층(2102)의 절연 성능을 향상시킬 수 있다.

상기 제1 보강절연층(2101)은 상기 도체 접속부, 상기 노출된 내부반도전층 및 케이블 절연층을 둘러싸도록 절연지가 권취되어 상기 케이블 절연층 외경까지 형성된다. 구체적으로 상기 제1 보강절연층(2101)은 서로 대향하도록 구비된 상기 한 쌍의 케이블에서 노출된 케이블 절연층 사이의 공간에 절연지를 횡권하여 상기 케이블의 길이방향으로 절연지를 권취하고 방사방향으로 절연지를 적층시킴으로써 형성할 수 있다.

상기 제1 보강절연층(2101)은 도 3에 도시된 바와 같이 방사방향으로 적층된 복수의 절연지층(2102L)으로 형성될 수 있으며, 상기 절연지층(2102L)은 절연지를 권취하여 상기 케이블 내지 중간접속함의 방사방향으로 절연지를 적층함으로써 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 보강절연층(2101)은 동일한 절연지층 내에서 절연지는 케이블 내지 접속함의 길이방향으로 연속되지 않아 구분되는 복수개의 절연지 권취부(W, N)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 보강절연층(2102)은 상기 세폭지 권취부(N)와 광폭지 권취부(W)를 포함하여 상기 슬로프부(2102B)의 형상을 정밀하게 구현할 수 있다.

구체적으로, 하나의 절연지층(2102L)은 케이블의 길이방향으로 복수개의 절연지 권취부(W, N)로 구분될 수 있다. 절연유에 함침된 절연지를 포함하는 상기 제1 보강절연층(2101)에 있어서, 상기 복수개의 절연지 권취부(W, N)는 절연유 유동로의 역할을 한다. 특히, 상기 절연지가 플라스틱 필름을 포함하는 복합 절연지인 경우, 상기 절연유가 상기 플라스틱 필름을 통과하여 유동하지 못하므로, 절연유 함침시 내지 열에 의한 절연유 팽창시 상기 복수개의 절연지 권취부 사이로 절연유가 유동할 수 있는 장점이 있다.

상기 절연지 권취부(W, N)는 상면, 하면 내지 측면 중 적어도 한 부분에서 다른 절연지 권취부와 접할 수 있다. 구체적으로, 상기 절연지 권취부는 상면 내지 하면에서 다른 절연지층의 절연지 권취부와 접할 수 있거나, 측면에서 동일한 절연지층의 다른 절연지 권취부와 접할 수 있다. 이 때 임의의 절연지 권취부가 동일한 층을 구성하는 다른 절연지 권취부, 특히 측면에 접하고 있는 절연지 권취부에 비하여 폭이 현저히 작은 절연지가 횡권되어 케이블의 길이방향 및 방사방향으로 권취되어 있고, 상면 내지 하면 중 적어도 어느 한 부분에서 하나의 절연지 권취부와 접하고 있으면 이를 세폭지 권취부(N)라고 정의할 수 있으며, 상기 세폭지 권취부(N)를 이루고 있는 절연지 보다 현저히 큰 폭을 가지는 절연지를 포함하는 절연지 권취부를 광폭지 권취부(W)로 정의할 수 있다.

상기 제1 보강절연층(2102)은 상기 세폭지 권취부(N)와 광폭지 권취부(W)를 포함하여 상기 슬로프부(2102B)의 형상을 정밀하게 구현할 수 있다. 특히, 상기 제1 보강절연층(2102)을 이루는 복수개의 절연지층 중 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층 보다 큰 외경을 가지는 절연지층 각각은 광폭지 권취부(W)와 적어도 하나 이상의 세폭지 권취부(N)로 형성되어 제1 보강절연층(2102)의 슬로프부(2102B)의 형상을 정밀하게 구현할 수 있다.

한편, 상기 제1 보강절연층(2101)은 길이방향에서의 양 단부에 경사면(S)을 가질 수 있다. 상기 제1 보강절연층(2101)은 서로 대향하도록 구비된 상기 한 쌍의 케이블에서 노출된 케이블 절연층 사이의 공간에 형성되므로, 상기 제1 보강절연층(2101)의 길이방향 양단부는 상기 노출된 케이블 절연층의 단부가 슬로프 형상인 경우 이에 대응하도록 형성될 수 있다. 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 케이블 절연층의 단부가 다단 슬로프 형상인 경우, 상기 케이블 절연층의 다단 슬로프 형상에 대응하도록 제1 보강절연층(2101)의 단부에 복수개의 경사면(S)을 형성함으로써 상기 제1 보강절연층(2101)과 케이블 절연층(14A) 사이의 계면길이를 증가시킬 수 있으므로 절연성능이 향상된다.

다만, 상기 경사면(S)은 절연성능이 취?e한 절연취약부로서, 강한 장력으로 절연지를 권취하여 절연성능을 강화할 필요가 있다. 이 때, 폭이 넓은 절연지에 강한 장력을 인가하여 상기 경사면을 형성하면, 상기 폭이 넓은 절연지에 주름이 발생할 우려가 있다. 따라서, 폭이 좁은 절연지로 이루어진 세폭지 권취부를 형성하되, 강한 장력으로 절연지를 권취하는 것이 바람직하다.

구체적으로, 상기 제1 보강절연층(2101)은 상기 케이블의 슬로프 형상 단부에서 일정거리 이격시켜 상기 광폭지 권취부를 형성하고, 상기 이격된 공간에 상기 세폭지 권취부를 형성할 수 있다. 즉, 상기 케이블의 슬로프 형상 단부에 대응하는 형태의 상기 제1 보강절연층의 경사면(S)은 상기 세폭지 권취부의 외측면으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이때, 상기 광폭지 권취부는 상술한 바와 같이 미리 결정된 모양의 절연지 권취부를 형성할 수 있는바 작업성이 우수한 장점이 있다. 하지만, 광폭지 권취부를 형성하는 과정에서 오차가 발생하면, 상기 경사면(S)과 상기 경사면(S)에서 일정거리 이격된 상기 광폭지 권취부 사이의 빈 공간에는 미리 결정된 모양을 가지는 절연지 권취부를 형성하기 어렵다. 따라서, 상기 빈 공간에는 세폭지를 횡권하여 상기 케이블의 길이방향 및 방사방향으로 권취함으로써 세폭지 권취부(N)를 형성하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 세폭지 권취부(N)는 폭이 작은 절연지가 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되거나 이격되도록 횡권하며 방사방향으로 권취하여 형성되는바, 상기 폭이 작은 절연지가 중첩되거나 이격되는 영역을 조정하여 상기 광폭지 권취부(W) 형성시 발생한 오차를 보상하고 상기 제2 보강절연층의 형상을 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, 상기 경사면(S)과 상기 경사면(S)에서 일정거리 이격시켜 형성된 광폭지 권취부 사이의 빈 공간에 세폭지 권취부를 형성할 수 있다. 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 보강절연층이 복수개의 경사면을 구비하는 경우에는 상기 복수개의 경사면 각각에 상기 세폭지 권취부가 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 폭이 넓은 광폭지를 권취하여 광폭지 권취부를 형성하므로 작업성이 우수하며, 상기 광폭지에 비해 폭이 현저히 작은 세폭지가 케이블의 길이방향 및 방사방향으로 권취된 세폭지 권취부를 상기 경사면에 형성함으로써, 절연성능을 향상시킴과 동시에 경사면의 형상을 정밀하게 제어할 수 있다.

상기 제1 보강절연층(2102)을 이루는 복수개의 절연지층 중 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 세폭지 권취부만으로 형성될 수 있다. 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 상기 도체 접속부와 가까운 거리에 형성되며, 상기 도체접속부는 한 쌍의 도체를 서로 접속하는 과정에서 평활하지 않은 표면을 가지거나, 단차부가 발생할 수 있다. 특히, 상기 도체 접속부가 도체 압착슬리브를 포함하는 경우, 상기 도체 압착슬리브는 상기 도체 접속부의 기계적 성능을 강화하기 위하여 일정 수준 이상의 두께를 가질 수 있으며, 이로 인하여 상기 도체와의 높이 차이가 생겨 단차부가 발생할 수 있다.

상기 평활하지 않는 표면이나, 상기 단차부에 폭이 넓은 절연지를 균일하게 권취하는 것이 매우 곤란하며, 광폭지 권취부를 형성하게 되면 절연유가 미함침되거나 온도변화에 따른 절연유 팽창/수축시의 탈유로 인한 공극이 발생할 우려가 있다. 따라서, 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 세폭지 권취부만으로 형성하는 것이 바람직하다.

다만, 상기 세폭지 권취부는 상술한 바와 같이 절연 취약부로 작용할 수 있다. 케이블 통전시 고전계가 인가되는 부분인 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층을 세폭지 권취부 만으로 형성한 경우, 절연성능이 저하될 우려가 있다. 따라서, 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 이와 접하는 다른 절연지층 보다 체적저항률이 작은 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 크래프트지로 형성되고, 이와 접하는 다른 절연지층은 복합절연지로 형성되는 것이 바람직하다.

체적저항률에 따라 전계가 분포되는 저항성 전계분포 특성을 가지는 직류 전력전송의 특성상, 상대적으로 저항률이 낮은 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층 보다 이와 접하는 다른 절연지층에 큰 전계를 분담시킬수 있으므로, 절연성능을 향상시킬 수 있다.

상기 제1 보강절연층 내지 제2 보강절연층의 상기 세폭지 권취부는 단일 세폭지구간 및/또는 이종 세폭지구간으로 구성될 수 있다. 여기서 단일세폭지 구간은 세폭지 권취부(N) 중 폭이 일정한 세폭지만으로 지권된 구간이며, 이종 세폭지 구간은 폭이 서로 다른 2 이상의 세폭지로 지권된 구간이다. 이와 같이 폭이 서로 상이한 세폭지로 이루어진 이종 세폭지 구간을 형성하는 경우, 폭이 일정한 세폭지만으로 세폭지 권취부(N)를 형성하는 경우에 비해 절연지 사이의 틈이 감소하여 절연내력을 향상시킬 수 있으며, 작업성도 우수하다.

한편, 상기 케이블에 전류가 흐름에 따라 케이블내 도체가 가열되어 케이블 내의 절연유의 점도가 감소하여 도체 소선 사이에 있던 동분들이 중력방향으로 이동할 수 있다. 중력방향으로 이동하는 동분들은 상기 보강절연층으로 유출될 수 있으며, 특히 세폭지 권취부 만으로 구성된 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층으로 유출된 동분에서 절연파괴가 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 상기 도체 접속부는 상기 도체로부터 동분이 유출되는 것을 방지하는 동분유출방지부(PC)를 더 구비할 수 있으며, 상기 동분유출방지부(PC)는 상기 보강절연층과 상기 도체 사이에 형성될 수 있다. 이하 도 4 및 도 5를 참조하여 상기 동분유출방지부(PC)에 대하여 상세히 설명한다.

상기 동분유출방지부(PC)는 상술한 도체 압착슬리브와 상기 도체 사이에 배치되며, 상기 도체와 같은 계열의 금속 내지 합금으로 이루어진 동분유출방지판(211)과, 상기 도체 압착슬리브와 상기 도체 사이 또는 상기 보강절연층과 상기 도체 사이에 배치되며 상기 도체와 접하는 부분에서는 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되도록 반도전성 테이프를 횡권하여 형성된 제1 전계균일화층(212) 및 상기 보강절연층과 상기 도체압착슬리브 사이 또는 상기 보강절연층과 상기 제1 전계균일화층 사이에 배치되는 제2 전계균일화층(213)을 포함한다.

상기 도체 압착슬리브(1P)는 상술한 바와 같이 그 외면이 압착되어 한 쌍의 도체를 파지한다. 따라서, 압착에 의하여 내면에서 돌출되어 형성된 적어도 두 개의 주름산(1Pa’과 상기 주름산 사이에 형성되는 적어도 하나의 주름골(1Pb’을 갖는 몸체부를 포함할 수 있으며, 상기 주름산에서 가장 높은 곳을 산마루(T)로 정의할 수 있다.

상기 동분유출방지판(211)은 상기 도체 압착슬리브(1P)와 도체(11A, 11B) 사이에 배치될 수 있다. 즉 동분유출방지판(211)은 도체 압착슬리브(1P)의 내측에 배치되고, 도체 압착슬리브(1P)의 단부를 넘지 않을 수 있다. 다른 예로서 상기 동분유출방지판은 도체 압착슬리브(1P)와 도체(11A) 사이 뿐만 아니라 도체 압착슬리브(1P)의 양단을 넘어서까지 연장될 수 있다.

상기 동분유출방지판(211)은 동분이 투과할 수 없을 정도로 치밀한 조직을 가지는 재질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 압착슬리브의 압착시에 작용하는 힘에 견딜 수 있는 금속재질로 형성될 수 있다. 동분유출방지판(211)은 케이블(100A, 100B)의 도체(11A, 11B)의 재질에 대응하도록 구리, 알루미늄, 구리합금, 또는 알루미늄합금 재질로 이루어질 수 있다. 일 예로서 구리테이프를 종첨하고 납땜하여 이루어질 수 있다. 구리테이프의 양단을 납땜하여 동분유출방지판(211)을 형성하는 경우에는 납땜부를 매끈하게 처리하여 에지가 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 도체 압착슬리브(1P)와 도체(11A) 사이에서 동분유출방지판(211)이 종첨에 의해 케이블 도체(11A)를 감싸도록 형성되는바 도체(11A)에서 발생하는 동분의 유출경로가 최소화되고 이에 따라 동분은 상기 동분유출방지판(211)에 의해 차단될 수 있다.

상기 케이블 도체(11A)의 단부를 향하는 동분유출방지판(211)는 도체 압착슬리브(1P)의 압착에 의해 그 내측면에 형성되는 주름산(1Pa')을 넘어 주름골(1Pb')에 인접하는 위치의 일단부(a1)에서 시작하여 제1 케이블 절연층(14A1)을 향하는 타단부(a2)까지 연장됨으로써 도체 압착슬리브(1P)로부터 압착력을 받을 수 있다. 일 예로서 도 5에 도시된 바와 같이 동분유출방지판(211)은 주름산(1Pa')에서 가장 높은 지점인 산마루(T)를 넘어서까지 연장되는 것이 바람직하다. 또한 케이블의 제1 케이블 절연층(14A1)을 향하는 동분유출방지판(211)의 타단부(a2)는 도체 압착슬리브(1P)에서 돌출되어 에지로 작용하지 않을 수 있다.

상기 제1 전계균일화층(212)은 상기 도체 압착슬리브와 상기 도체 사이, 및 상기 보강절연층과 상기 도체 사이에 배치될 수 있다. 즉 제1 전계균일화층(212)은 상기 제1 보강절연층(2101)과 상기 도체(11A) 사이 뿐만 아니라 더 연장되어 도체 압착슬리브(1P)와 도체(11A) 사이에까지 이어질 수 있으며, 상기 주름산(도 5의 1Pa')에서 가장 높은 산마루(T)를 넘지 않고 그 직전까지 연장될 수 있다. 이와 같이 연장됨으로써 케이블의 도체(11A)와 도체 압착슬리브(1Pa) 간의 충분한 전류 경로를 확보할 수 있다.

상기 제1 전계균일화층(212)은 일 예로서 케이블(100A)의 내부반도전층이 연장됨으로써 이루어질 수 있다. 즉, 제1 전계균일화층(212)은 케이블(100A)의 내부반도전층 그 자체로서 형성될 수 있으며, 케이블 절연층과 함께 제거되지 않고 소정의 길이를 남겨 두고 제거되어 이루어지며, 상기 내부반도전층이 제거된 후에 도체(11A)가 노출된다.

상기 제1 전계균일화층(212)은 반도전성 테이프로 형성되어 상술한 케이블의 내부반도전층과 동일한 역할을 수행할 수 있으며, 동시에 상기 도체와 접하는 부분에서는 상기 반도전성 테이프가 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되도록 횡권하여 상기 동분의 유출을 방지할 수 있다.

구체적으로, 상기 도체와 접하는 부분에서는 적어도 한 매의 반도전테이프를 도체(11A) 상에 랩권, 즉 반도전성 1매를 상기 직류 전력 케이블(100A, 100B)의 길이방향으로 중첩시켜 횡권하여 형성할 수 있다. 또한, 복수 매의 반도전성 테이프를 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되도록 함께 횡권하는 공권으로 형성하여 작업성을 향상시킬 수 있다.

상기 동분유출방지판(211)과 상기 제1 전계균일화층(212)은 상기 도체압착슬리브의 주름산(T)에서 서로 중첩될 수 있으며, 바람직하게는 상기 도체 압착슬리브의 일단부와 상기 도체 압착슬리브의 일단부 측에 형성된 주름산(1Pa’의 산마루(T) 사이에서 서로 중첩될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 도체 압착슬리브의 일단부와 상기 도체 압착슬리브의 일단부 측에 형성된 주름산의 산마루(T) 사이에서 상기 동분유출방지판(211)과 상기 제1 전계균일화층(212)의 단부가 중첩될 수 있다. 즉, 상기 제1 전계균일화층(212)이 상기 주름산의 산마루(T)에 못 미쳐 그 직전까지 연장되어 형성되어 충분한 전류 경로를 확보할 수 있으며, 상기 제1 전계균일화층의 단부와 상기 동분유출방지판(211)이 상기 도체 압착슬리브의 일단부와 상기 도체 압착슬리브의 일단부 측에 형성된 주름산의 산마루(T) 사이에서 서로 중첩되어 상기 주름산의 형성시 작용한 힘에 의해 상기 동분유출방지판(211), 상기 제1 전계균일화층(212), 상기 도체 압착슬리브(1P) 및 상기 도체(11A)가 강하게 밀착된 바, 동분 유출경로를 최소화할 수 있다.

상기 제2 전계균일화층(213)은 반도전성 재질로 이루어지며, 상기 제1 보강절연층(2101A)과 상기 제1 전계균일화층(212) 사이 내지 상기 제1 보강절연층(2101A)과 상기 도체압착슬리브(1P) 사이에 형성된다. 특히, 상기 제2 전계균일화층(213)은 다듬질 후 불균일해진 상기 도체 압착슬리브의 외면을 평활화함으로써 상기 외면에서 작용하는 전계를 균일화 한다. 또한, 반도전성 테이프를 권취하여 형성할 수 있으며, 상기 반도전성 테이프가 상기 동분유출방지판(211), 상기 제1 전계균일화층(212), 상기 도체 압착슬리브(1P) 및 상기 도체(11A)를 가압하며 권취되는 바 동분 유출경로를 최소화할 수 있다.

상기 중간접속함 및 이를 이용한 중간접속 시스템은 접속함 외부반도전층(230)이 더 형성될 수 있다. 상기 접속함 외부반도전층(230)은 상기 보강절연층(210)을 둘러싸도록 형성되며, 상기 케이블의 외부반도전층(16) 내지 금속시스(22)와 통전된다.

상기 접속함 외부반도전층(230)은 제2 보강절연층(2102)의 슬로프부(2102B)의 외측면을 따라 형성되어 그 자체로 슬로프 형상을 가지는바, 케이블 절연층(14A)에서 중간접속함으로 연속되는 등전위선이 슬로프 형상을 갖는 상기 접속함 외부반도전층(230)의 기하학적인 형상에 따라 분포될 수 있다. 또한, 상기 접속함 외부반도층(230)은 케이블 절연층(14A, 14B), 보강절연층(210)에 비해 체적 저항이 낮을 수 있다. 즉, 접속함 외부반도전층(230)의 슬로프 형상 및 체적저항률을 이용하여 전계 분포를 제어할 수 있다.

상기 접속함 외부반도전층(230)은 상기 제2 보강절연층의 슬로프부(2102B) 외면에 반도전테이프를 권취함으로써 형성될 수 있으며, 상기 케이블의 외부반도전층(16)과 통전될 수 있다. 또한 상기 제2 보강절연층(2102)의 직선부(2102A)를 둘러싸도록 형성될 수도 있다.

이어서, 상기 케이블(100A)의 금속시스(22)와 통전되는 금속차폐층이 상기 보강절연층(210) 상에 복원되고, 스페이서(250) 및 보호동관(240)이 씌워진다.

상기 금속차폐층은 상기 제2 보강절연층의 슬로프부(2102B)와 직선부(2102A) 및 상기 접속함 외부반도전층(230)을 둘러싸도록 형성된다.

상기 제2 보강절연층의 슬로프부(2102B)를 둘러싸도록 형성되는 금속차폐층은 금속선재로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 금속선재는 상기 금속선재는 동선, 연동선 내지 주석도금연동선 등일 수 있으며, 상기 슬로프부(2102B)를 둘러싸도록 상기 금속선재를 권취하거나 상기 금속선재로 이루어진 편조체를 감아 형성할 수 있다. 상기 슬로프부(2102B)는 기울기가 일정하지 않을 수 있는 슬로프 형상의 외면을 가지므로 상기 금속선재 내지 편조체를 사용하여 상기 접속함 외부반도전층(230)과 상기 금속차폐층을 원활히 통전시킬 수 있다. 또한, 상기 금속선재 사이 사이로 절연유가 침투할 수 있으므로 후술하는 절연유 함침이 용이한 장점이 있다.

또한, 상기 중간접속함은 도 6에서와 같이 상기 제2 보강절연층의 직선부(2102A)를 둘러싸도록 형성되는 금속차폐층을 포함할 수 있으며, 상기 금속차폐층(250)은 금속테이프 내지 금속판으로 이루어질 수 있다. 비교적 평활한 외면을 가지는 상기 제2 보강절연층의 직선부(2102B)에는 금속판을 종첨하여 접합하거나, 금속테이프를 권취함으로써 작업성을 향상시킬 수 있다. 다만, 후술하는 절연유 함침이 용이하도록 하기 위하여 상기 금속테이프 내지 금속판은 천공이 되어 있을 수 있다.

상기 스페이서(250)는 내부에 관통공을 갖는 디스크 형상을 가지며, 알루미늄 등의 금속재질로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 보강절연층의 직선부에 형성된다. 상기 스페이서는 상기 관통공을 통해 보강절연층(210) 외측에 끼워져서 후술하는 동관(240)과 상기 보강절연층(210) 사이의 간격을 유지시킬 수 있다. 특히, 스페이서(250)는 도 6에 도시된 바와 같이 외측면에는 반경방향으로 복수 개의 오목부(251)가 서로 이격되어 형성될 수 있다. 상기 오목부(251)를 통해 동관(240) 내의 절연유가 통과하게 된다. 즉 절연유 함침시 상기 동관(240)에 주입되는 절연유가 상기 오목부(251)를 통해 중간접속함(200)의 길이방향으로 원활히 이동할 수 있다. 또한, 절연유의 유동에 의해 상기 스페이서(250)가 움직이는 것을 방지하기 위해 상기 스페이서(250) 양측에 금속선재를 감아 고정시킬 수 있다.

상기 금속차폐층(260)과 스페이서(250) 사이에 금속차폐층 보호부(270)가 더 형성될 수 있다. 상기 금속차폐층 보호부(270)은 절연지를 상기 금속차폐층(260) 상에 권취하여 형성되며, 상기 스페이서(250)에 의해 금속차폐층(260)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 상세하게, 상기 스페이서(250)가 보강절연층(210) 외측에 끼워질 때 상기 보강절연층(210) 상에 형성된 금속차폐층(260)의 표면에 스크레치가 발생하거나, 중간접속함의 하중이 작용하여 스페이서(250)에 의해 금속차폐층(260)이 눌려 에지부가 발생할 수 있다. 이에 따라 스페이서(250)와 금속차페층 사이에 상기 금속차폐층 보호부(270)를 형성하여 스페이서(250)에 의한 금속차폐층(260)의 손상을 방지하고, 에지부 발생 등과 같은 표면 손상 및 이에 의한 전계집중을 방지할 수 있다.

이어서, 보호동관(240)이 씌워진다. 상기 보호동관(240)은 외부로부터 접속함 내부를 보호하고, 상기 케이블(100)의 금속시스(22)와 통전되어 사고 전류의 통로 역할을 할 수 있다.

한편, 상기 중간접속 시스템은 상기 중간접속함에 절연유를 주유하여 절연성능을 담보할 필요가 있다. 구체적으로, 상기 보강절연층과 상기 보호동관 사이의 공간에 절연유를 충진하고, 특히, 반유침지를 권취하여 상기 보강절연층을 형성한 경우에는 상기 보강절연층을 절연유로 함침시켜 절연성능을 향상시킬 필요가 있다.

본 발명의 상기 보호동관(240)은 절연유 유입관과 절연유 배출관을 구비할 수 있다. 상기 유입관 및 배출관은 상기 보호동관(240)의 외면에 서로 반대방향으로 형성되며, 절연유가 이동하는 통로역할을 한다.

상기 유입관을 통해 상기 보호동관 내부로 공급되는 절연유가 상기 접속함 외부반도전층 및 금속차폐층을 통해 보강절연층(210)을 함침시키면서 상부의 배출관을 통해 외부로 배출된다. 또한, 질소 가스 등을 이용하여 상기 절연유를 가압함으로써, 보강절연층이 원활히 함침되도록 하여 절연성능을 향상시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 케이블
11: 도체
12: 내부 반도전층
14: 절연층
16: 외부 반도전층
200: 중간접속함
210: 보강절연층
230: 접속함 외부반도전층

Claims (18)

1. 도체, 내부반도전층, 케이블 절연층 및 외부반도전층을 구비하는 한 쌍의 직류 전력케이블과 상기 한 쌍의 직류 전력케이블을 서로 연결시키는 중간접속함을 포함하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템에 있어서,
   상기 한 쌍의 직류 전력케이블은 상기 도체, 내부반도전층, 절연유에 함침된 절연지를 포함하는 케이블 절연층 및 외부반도전층이 순차적으로 노출된 각 단부가 서로 대향하도록 구비되고,
   상기 중간접속함은,
   상기 노출된 한 쌍의 도체를 전기적, 기계적으로 연결하는 도체 접속부;
   상기 도체 접속부, 상기 노출된 내부반도전층 및 케이블 절연층을 둘러싸도록 절연지가 권취되어 상기 케이블 절연층 외경까지 형성되고, 길이방향에서의 양 단부에 경사면을 갖는 제1 보강절연층과, 상기 제1 보강절연층 및 상기 노출된 케이블 절연층을 둘러싸며 상기 케이블 길이방향으로의 폭이 일정한 직선부와 상기 직선부의 양단에 형성되며 상기 케이블 길이방향으로의 폭이 상기 케이블의 방사방향으로 감소하는 슬로프부를 구비한 제2 보강절연층을 포함하는 보강절연층; 및
   
   상기 제2 보강절연층의 슬로프부의 외측면을 따라 형성되어 그 자체로 슬로프 형상을 가지며, 반도전성 재질로 이루어진 접속함 외부반도전층을 구비하며,
   상기 제1보강절연층과 제2 보강절연층 각각은 방사방향으로 적층된 복수개의 절연지층으로 이루어지고,
   상기 제1보강절연층 또는 제2 보강절연층은 광폭지가 지권되어 형성되는 광폭지 권취부와 상기 광폭지 권취부에 접하며 상기 광폭지 권취부를 이루는 절연지에 비해 폭이 좁은 절연지로 이루어진 세폭지 권취부를 포함하고, 상기 세폭지 권취부 또는 상기 광폭지 권취부 사이로 절연유가 유동하며,
   상기 세폭지 권취부는 절연지가 동일한 세폭지 권취부 내에서 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되거나 이격되도록 횡권되어 형성되며, 상기 케이블의 방사방향으로 적층되는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 보강절연층의 복수개의 절연지층 중 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 작은 외경을 가지는 절연지층 각각은 적어도 하나 이상의 세폭지 권취부와 광폭지 권취부를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속시스템.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,
   상기 제2 보강절연층의 복수개의 절연지층 중 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 작은 외경을 가지는 절연지층 각각은 상기 세폭지 권취부의 양측면이 광폭지 권취부와 접하는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 보강절연층의 복수개의 절연지층 중 최내곽층을 이루는 절연지층 보다 큰 외경을 가지는 절연지층 각각은 적어도 하나 이상의 세폭지 권취부와 광폭지 권취부를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 케이블 절연층은 슬로프 형상의 단부를 구비하며,
   상기 제1 보강절연층은 상기 슬로프 형상의 단부에 대응하는 형태의 경사면을 구비하고,
   상기 경사면은 상기 세폭지 권취부의 외측면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 케이블 절연층은 슬로프 형상의 단부는 다단 슬로프 형상이며,
   상기 제1 보강절연층은 상기 슬로프 형상의 단부에 대응하는 복수개의 경사면을 구비하고,
   상기 복수개의 경사면 각각은 상기 세폭지 권취부의 외측면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
8. 제2항, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복수개의 절연지층 중 상기 제2 보강절연층의 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 작은 외경을 가지며 상기 제1 보강절연층의 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 큰 외경을 가지는 복수개의 절연지층 각각은 동일한 절연지층 내에서 서로 다른 광폭지 권취부가 접하여 형성되는 계면으로 이루어진 맞대기부를 구비하며, 동일한 절연지층 내에서의 상기 세폭지 권취부의 개수가 동일한 절연지층 내에서의 상기 맞대기부의 개수보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 세폭지 권취부만으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 이와 접하는 절연지층 보다 체적저항률이 작은 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 크래프트지로 이루어진 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 보강절연층의 상기 세폭지 권취부는 상기 슬로프부에는 위치하지 않고 상기 직선부에 위치하는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 보강절연층 또는 상기 제2 보강절연층의 상기 세폭지 권취부는 단일 세폭지구간 또는 이종 세폭지구간으로 이루어지며,
    상기 단일 세폭지구간은 상기 세폭지 권취부 중 폭이 일정한 세폭지만으로 지권된 구간이고,
    상기 이종 세폭지구간은 상기 세폭지 권취부 중 폭이 서로 상이한 2 이상의 세폭지로 지권되는 구간인 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
14. 제9항에 있어서,
    상기 도체접속부는,
    상기 한 쌍의 전력케이블의 도체를 파지하며 서로 전기적으로 연결하는 도체 압착슬리브; 및
    상기 보강절연층과 상기 도체 사이에 형성되어 상기 도체로부터 동분(銅粉)이 유출되는 것을 방지하는 동분유출방지부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
15. 제14항에 있어서,
    상기 동분유출방지부는,
    상기 도체 압착슬리브와 상기 도체 사이에 배치되며, 상기 도체와 같은 계열의 금속 내지 합금으로 이루어진 동분유출방지판;
    상기 도체 압착슬리브와 상기 도체 사이, 또는 상기 보강절연층과 상기 도체 사이에 배치되며, 상기 도체와 접하는 부분에서는 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되도록 반도전성 테이프를 횡권하여 형성되는 제1 전계균일화층; 및
    상기 보강절연층과 상기 도체 압착슬리브 사이, 또는 상기 보강절연층과 상기 제1 전계균일화층 사이에 배치되는 제2 전계균일화층을 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
16. 제15항에 있어서,
    상기 도체 압착슬리브는 내면에서 돌출되어 형성된 적어도 두 개의 주름산과 상기 주름산 사이에 형성되는 적어도 하나의 주름골을 갖는 몸체부를 포함하며,
    상기 동분유출방지판은 상기 몸체부와 상기 도체 사이에 배치되고, 적어도 하나의 상기 주름산을 가로지르도록 배치되는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
17. 제16항에 있어서,
    상기 동분유출방지부는 상기 도체 압착슬리브의 상기 주름산에서 상기 동분유출방지판의 적어도 일부와 상기 제1 전계균일화층의 적어도 일부가 중첩되는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
18. 제17항에 있어서,
    상기 동분유출방지부는 상기 도체 압착슬리브의 일단부와 상기 도체 압착슬리브 일단부 측에 형성된 주름산의 꼭지점 사이의 상기 동분유출방지판 내측 영역에 상기 제1전계균일화층의 단부가 배치되는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.

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