KR102538198B1 - 2개의 전기 전력 케이블 사이의 가요성의 가황처리된 조인트와 상기 조인트를 제조하기 위한 공정 - Google Patents

2개의 전기 전력 케이블 사이의 가요성의 가황처리된 조인트와 상기 조인트를 제조하기 위한 공정 Download PDF

Info

Publication number
KR102538198B1
KR102538198B1 KR1020187017913A KR20187017913A KR102538198B1 KR 102538198 B1 KR102538198 B1 KR 102538198B1 KR 1020187017913 A KR1020187017913 A KR 1020187017913A KR 20187017913 A KR20187017913 A KR 20187017913A KR 102538198 B1 KR102538198 B1 KR 102538198B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
joint
semiconductor layer
flexible vulcanized
butylperoxy
layer
Prior art date
Application number
KR1020187017913A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180085001A (ko
Inventor
호세인 고르바니
에릭 레빌라르드
스베틀라나 즐라트코비치
소피 린달
Original Assignee
엔케이티 에이치브이 케이블스 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엔케이티 에이치브이 케이블스 게엠베하 filed Critical 엔케이티 에이치브이 케이블스 게엠베하
Publication of KR20180085001A publication Critical patent/KR20180085001A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102538198B1 publication Critical patent/KR102538198B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G1/00—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines
    • H02G1/14—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for joining or terminating cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0026—Apparatus for manufacturing conducting or semi-conducting layers, e.g. deposition of metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0036—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/008—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for manufacturing extensible conductors or cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06—Insulating conductors or cables
    • H01B13/14—Insulating conductors or cables by extrusion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/441—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from alkenes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G15/00—Cable fittings
    • H02G15/003—Filling materials, e.g. solid or fluid insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G15/00—Cable fittings
    • H02G15/08—Cable junctions
    • H02G15/18—Cable junctions protected by sleeves, e.g. for communication cable

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Cable Accessories (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Processing Of Terminals (AREA)

Abstract

본 발명은 두 전기 전력 케이블들 사이의 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로서, 접합될 두 케이블 단부들의 각각의 단부 (1, 1') 사이에 노출된 도체 조인트 (102) 를 제조하는 단계; 내부 반도체층 (104) 을 제조하여 노출된 도체 조인트 (102) 를 방사상으로 감싸고 커버하는 단계; 내부 반도체층 (104) 둘레에 유기 과산화물을 포함하는 절연 테이프를 권선하여, 내부 반도체층 (104) 을 방사상으로 감싸고 커버하는 단계; 절연 테이프를 경화시켜서 절연층 (106) 을 제조하는 단계; 및 외부 반도체층 (108) 을 제조하여 절연층 (106) 을 방사상으로 감싸고 커버하는 단계를 포함하고, 내부 반도체층 (104) 둘레에 절연 테이프를 권선하는 단계는 무산소 분위기 하에서 수행되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 이 방법에 의해 제조된 가요성의 가황처리된 조인트 (101), 및 이러한 조인트를 포함하는 전기 전력 케이블에 관한 것이다.

Description

2개의 전기 전력 케이블 사이의 가요성의 가황처리된 조인트와 상기 조인트를 제조하기 위한 공정
본 발명은 첨부된 청구항에 정의된 2개의 전기 전력 케이블 사이의 가요성의 가황처리된 조인트를 제조하기 위한 공정, 및 그 공정에 따라 제조된 2개의 전기 전력 케이블 사이의 가요성의 가황처리된 조인트에 관한 것이다. 본 발명은 또한 첨부된 청구항에 정의된 가요성의 가황처리된 조인트를 포함하는 전기 전력 케이블에 관한 것이다.
전기 전력 케이블은 중간 또는 고 전압에서 전기 전력을 전송하는데 사용된다. 다른 절연 재료는 종이 및 오일, 대량 함침된 케이블 및 중합성 재료를 포함한 전력 케이블 응용에 사용될 수 있다. 압출된 전력 케이블은 일반적으로 도체와, 적어도 2종의 반도체층 및 중합성 재료를 포함하는 1종의 절연층을 포함하는 방사상으로 감싸는 중합성 절연 시스템을 포함한다. 전기 전력 케이블은 접지에 매립될 수 있으며, 이에 의해 랜드 케이블로 불린다. 전기 전력 케이블은 또한 해저에 매립될 수 있거나 또는 해수에서의 2개의 고정 지점 사이에서 연장될 수 있으며 이러한 타입의 케이블은 잠수함, 해수 또는 수중 전력 케이블이라 불린다. 에너지가 한편에서는 필요하고 다른 한편에서는 생성되는 영역은 서로로부터 긴 거리에 위치할 수 있으며, 이는 안전한 전력 전달에 대한 필요성을 증가시킨다.
안전한 동력 전달에 대한 요구를 충족시키기 위해, 케이블에서의 절연 시스템은 전기 전력 전송 중에 올바른 전기적 및 기계적 동작을 보장할 수 있도록 고품질이어야 한다. 도체를 전기적으로 절연시키기 위해, 반도체 및 절연 중합체 층을 포함하는 절연 시스템이 도체를 감싸도록 배열된다. 전력 케이블이 적절하게 절연되어 있지 않으면, 도체에서 주변의 접지된 화면까지 케이블의 방사 방향으로 상당한 누설 전류가 흐를 수 있다. 이러한 누설 전류는 전기적 절연의 가열뿐만 아니라 상당한 전력 손실을 야기한다. 절연체의 가열은 온도 상승에 따른 저항의 감소로 인한 누설 전류를 더 증가시킬 수 있다. 따라서, 전력 손실과 가능한 열 폭주를 피하려면, 누설 전류를 가능한 작고 안정적으로 유지해야 한다.
지속적으로 제조할 수 있는 케이블의 길이에는 제한이 있다. 따라서, 필요한 큰 거리에서 전력을 전송할 수 있으려면, 별도의 길이의 케이블을 안전하고 효과적으로 연결할 수 있어야 한다. 케이블이 다른 케이블과 접합되거나 또는 이어질 때, 1개의 케이블의 모든 케이블 층은 다른 케이블의 해당 층에 접합되어야 한다. 본 발명은 이러한 케이블 조인트에서 케이블 절연에 관련된 특정 문제에 관한 것이다.
전기 전력 케이블의 일반적인 타입은, 짧게 XLPE 케이블이라고 보통 불리는, 가교 폴리에틸렌 절연 케이블이다. 이러한 타입의 케이블은 유기 과산화물 가교제를 포함하는 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 베이스 중합체의 압출에 의해 제조된 절연층을 갖는다. 그후, 압출된 절연층은 유기 과산화물을 균질하게 절단하여 폴리에틸렌의 가교 결합을 촉진하는 유리 라디칼을 형성하고 이로써 XLPE를 형성하기 위해 고온 및 고압 경화 조건으로 처리된다.
케이블은 다양한 방법을 사용하여 접합될 수 있다. 랜드 케이블은 사전제작된 조인트를 사용하여 일반적으로 접합되며, 이 사전제작된 조인트는 케이블 단부가 연결되어 있는 사전-성형된 디바이스이다. 해저 케이블은, 공장 조인트 또는 가요성의 가황처리된 조인트 (FVJ) 로 알려진, 바다 조인트를 사용하여 일반적으로 접합된다.
가요성의 가황처리된 조인트를 생산할 때, 무엇보다 먼저, 일반적으로 케이블 절연 시스템을 가늘게 하여 노출된 도체가 원뿔의 꼭대기로부터 돌출되는 원추형을 형성함으로써, 모든 도체 단부가 모든 외부층에 노출된다. 그 후 도체는 서로 전기적으로 및 기계적으로, 종종 용접, 납땜 또는 브레이징에 의해 서로 연결된다. 다음, 전기 절연 시스템이 체계적으로 복원된다. 이것은, 상기 도체 둘레에 압출된 반도체 테이프를 권선하고, 이어서 용융 및 경화함으로써 내부 반도체층을 먼저 복원함으로써 수행된다. 그 후, 절연층은 압출된 절연 테이프를 새롭게 생산된 내부 반도체층 둘레에 권선하고, 이어서 용융 및 경화함으로써 복원된다. 마지막으로, 외부 반도체층은 압출된 반도체 테이프를 새롭게 생산된 절연층 둘레에 권선하고, 이어서 용융 및 경화함으로써 복원된다. 목표는 내부를 밖으로 구축하여 조인트 내의 케이블을 재형성하고 이로써 조인트에서의 모든 층의 케이블을 복원하는 것이다.
불순물은 절연 특성의 손상, 응력 포인트의 발생 및 궁극적인 조인트 파괴로 이어질 수 있기 때문에, 조인트의 제조 동안 어떠한 불순물도 절연 시스템에 혼입되지 않도록하는 것은 필수적이다. 따라서, 절연 시스템의 층은 깨끗한 조건에서 생산된다. 압출된 테이프를 권선하는 각 단계는 오염물을 피하기 위해 깨끗한 공기의 양압하의 글러브 박스 내에서 수행된다. 그후, 부분적으로 제조된 조인트는, 질소 분위기에서 승온을 사용하여 경화되는 가황 튜브로 전달된다.
그러나, 사용되는 세심한 조건에도 불구하고, 이 방법으로 제조된 조인트는 여전히 압출된 XLPE 케이블보다 더 높은 누설 전류를 가지므로 열 폭주에 대한 위험이 증가하고, 궁극적으로 실패한다. 따라서, 견고성과 안정성이 보다 높은 가요성의 가황처리된 조인트를 제공하는 프로세스가 필요하다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 가요성 가황 조인트를 개선하는 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명의 목적은 당업계에 공지된 조인트와 비교하여 보다 낮은 전도도를 갖는 절연 시스템을 갖는 가요성의 가황처리된 조인트를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 당업계에 공지된 조인트와 비교하여 주어진 전압에서 보다 낮은 누설 전류를 갖는 가요성의 가황처리된 조인트를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 당업계에 공지된 조인트와 비교하여 보다 높은 도체 온도 및 보다 높은 전압 레벨에서 작동될 수 있는 가요성의 가황처리된 조인트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 당업계에 공지된 조인트와 비교하여 보다 짧은 탈기 시간을 필요로 하는 가요성의 가황처리된 조인트를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 접합된 케이블의 압출 케이블 절연 시스템에 대한 개선된 본딩을 갖는 절연 시스템을 갖는 가요성의 가황처리된 조인트를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 전술한 모든 특성을 갖는 가요성의 가황처리된 조인트를 제조하기 위한 간단하고 비용 효율적인 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 발명자들은 종래 기술의 가요성의 가황처리된 조인트에서 사용시 충분히 낮은 전도도 및 대응하는 낮은 누설 전류를 갖는 조인트 절연 시스템을 얻는 문제점이 있음을 알게 되었다. 본 발명자들은 이것이 절연 시스템 내의 물의 존재로 인하여 전도도를 증가시키고 고전압 DC (직류) 필드 하에서 시스템을 불안정하게 만든다는 것을 알게 되었다. 또한, 본 발명자들은, 이 물 형성이 유기 과산화물 가교제로부터 유도된 알코올 부산물의 탈수에 기인한다는 것을 알게 되었다. 또한, 본 발명자들은 이 탈수 반응이 조인트 둘레에 압출 테이프를 권선하는 동안 형성된 포획된 공기 포켓의 존재에 의해 촉진된다는 것을 알게 되었다. 이 발견으로부터 계속해서, 본 발명자들은 산소가 없는 상태에서 절연체 시스템 테이프를 권선하는 것이 수분 함량이 보다 낮고 이에 따라 전도도가 보다 낮은 가요성의 가황처리된 조인트를 제공한다는 것을 알게 되었다.
이로써 상기 목적은 2개의 전기 전력 케이블 사이의 가요성의 가황처리된 조인트를 제조하기 위한 공정에 의해 달성되며, 각각의 케이블은 금속 도체 및 도체를 방사상으로 감싸는 전기 절연 시스템을 포함하고, 전기 절연 시스템은 내부 반도체층, 절연층, 외부 반도체층을 포함하고, 공정은:
i) 접합되는 두 케이블 단부의 각 단부 사이에 노출된 도체 조인트를 제조하는 단계;
ii) 노출된 도체 조인트를 방사상으로 감싸고 커버하는 내부 반도체층을 제조하는 단계;
iii) 내부 반도체층 둘레에 유기 과산화물을 포함하는 절연 테이프를 권선하여, 상기 내부 반도체층을 방사상으로 감싸고 커버하는 단계;
iv) 절연 테이프를 경화시켜서 절연층을 제조하는 단계; 및
v) 절연층을 방사상으로 감싸고 커버하는 외부 반도체층을 제조하는 단계를 포함하고,
상기 내부 반도체층 둘레에 절연 테이프를 권선하는 단계 iii)는 무산소 분위기 하에서 수행된다.
유기 과산화물을 포함하는 절연 테이프를 무산소 분위기 하에서 내부 반도체층 둘레에 권선하는 단계 iii)를 수행함으로써, 많은 이점이 얻어진다. 종래 기술 방법 중에 발생하는 물을 형성하는 가교 부산물의 탈수는 억제된다. 따라서, 본 발명의 방법에 의해 얻어진 가요성의 가황처리된 조인트의 절연 시스템은 거의 무시할 수 있는 양의 물을 함유한다. 절연 시스템은 물이 실질적으로 없기 때문에, 종래 기술의 조인트와 비교하여 주어진 전압에서 보다 낮은 전도도 및 보다 낮은 누설 전류를 갖는다. 이로써 제조된 가요성의 가황처리된 조인트는 또한 그 절연 시스템에서 안정적인 화학 조성물을 가질 것이고, 이에 따라 고장 위험은 상응하여 최소화된다. 절연 시스템의 낮은 수분 함량 및 낮은 전도도는 보다 높은 도체 온도 및 보다 높은 전압 레벨에서 가요성의 가황처리된 조인트를 작동시키는 것을 가능하게 한다. 또한, 가요성의 가황처리된 조인트 절연 시스템에서 물의 형성을 제거함으로써, 절연 시스템에 필요한 탈기 시간이 감소된다. 또한, 조인트 절연 테이프를 무산소 분위기 하에서 권선함으로써, 케이블 절연 시스템의 노출된 표면의 산화가 방지되고, 따라서 조인트 절연 시스템과 케이블 절연 시스템 사이의 결합이 개선된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 무산소 분위기는 질소, 이산화탄소 또는 아르곤과 같은 희가스, 바람직하게는 질소이다. 이것은 무산소 분위기의 값싸고 쉽게 사용할 수 있는 소스의 제공을 보장하다. 내부 반도체층 둘레에 절연 테이프를 권선하는 단계 iii)은 주변 대기압을 초과하는 가스 압력의 글로브 박스 내에서 수행될 수 있다. 이러한 방식으로 프로세스는 비용 효과적으로 그리고 상대적으로 간단한 프로세스 장비에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 절연 테이프는 폴리올레핀, 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, EPDM 고무 또는 EPM 고무, 가장 바람직하게는 LDPE 폴리에틸렌을 포함한다. 이는 본 발명이 광범위한 전력 케이블 절연 시스템과 호환 가능하다는 것을 의미한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 절연층을 제조하기 위해 단계 iii)에서 사용된 유기 과산화물은 디쿠밀 퍼옥사이드, 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, n-부틸-4,4'-디(t-부틸퍼옥시)발레레이트, 1,1'-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 또는 이들의 혼합물, 바람직하게는 디쿠밀 퍼옥사이드로부터 선택된다. 이것은 본 발명이 넓은 범위의 경화 온도 및 매트릭스 상용성을 갖는 광범위한 가교제를 포함하는 절연층을 갖는 가요성의 가황처리된 조인트를 제조하는데 적용 가능하다는 것을 의미한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 내부 반도체층을 제조하는 단계 ii)는:
ii)a. 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, n-부틸-4,4'-디(t-부틸퍼옥시)발레레이트, 1,1'-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 유기 과산화물을 포함하는 반도체 필름을 노출된 도체 조인트 둘레에 권선하여 노출된 도체 조인트를 방사상으로 감싸고 커버하는 서브 단계;
ii)b. 반도체 필름을 경화시켜 내부 반도체층을 제조하는 서브 단계를 포함한다.
이로써 가요성의 가황처리된 조인트의 절연층에 대해 동일한 기술 및 장치를 사용하는 것에 의한 내부 반도체 필름의 제조가 촉진되고, 이로써 플랜트 자본 설비의 이용을 증가시킨다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 외부 반도체층을 제조하는 단계 v)는:
v)a. 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, n-부틸-4,4'-디(t-부틸퍼옥시)발레레이트, 1,1'-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 유기 과산화물을 포함하는 반도체 필름을 절연층 둘레에 권선하여 절연층을 방사상으로 감싸고 커버하는 서브 단계;
v)b. 반도체 필름을 경화시켜 외부 반도체층을 제조하는 서브 단계를 포함한다.
이로써 가요성의 가황처리된 조인트의 절연층에 대해 동일한 기술 및 장치를 사용하는 것에 의한 외부 반도체 필름의 제조가 촉진되고, 이로써 플랜트 자본 설비의 이용을 증가시킨다.
본 발명의 하나 이상의 특징에 따르면, 서브 단계 ii)a 또는 v)a 중 적어도 하나는 무산소 분위기 하에서 수행된다. 무산소 분위기는 질소, 이산화탄소 또는 희가스, 예컨대 아르곤, 바람직하게는 질소일 수 있다. 이것은 더 적은 양의 물을 포함하는 조인트 절연 시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 서브 단계 ii)a 또는 서브 단계 v)a 는 주변 대기압을 초과하는 가스 압력의 글로브 박스 내에서 수행될 수 있다. 이것은 절연 테이프가 무산소 분위기에서 권선되는 것을 보장하는 견고한 방법을 제공하면서, 종래 기술 장비의 이용을 허용한다.
상기 목적은 또한 금속 도체 및 도체를 방사상으로 감싸는 전기 절연 시스템을 포함하는, 상기 개술된 프로세스에 따라 제조된 가요성의 가황처리된 조인트에 의해 달성되며, 상기 전기 절연 시스템은,
a) 도체를 방사상으로 감싸는 내부 반도체층;
b) 내부 반도체층을 방사상으로 감싸는 절연층으로서, 절연층은 유기 과산화물을 포함하는 절연 테이프의 경화에 의해 제조되고, 그리고 절연층은 유기 과산화물로부터 유도된 알코올 부산물, 또는 알코올 부산물들로부터 유도된 탈수 생성물들과 함께 유기 과산화물로부터 유도된 알코올 부산물들을 포함하는, 상기 절연층; 및
c) 절연층을 방사상으로 감싸는 외부 반도체층을 포함하고;
절연층 내의 알코올 부산물의 총 w/w 농도는, 가요성의 가황처리된 조인트를 탈기하기 이전에 측정되는 경우, 절연층 내의 탈수 생성물의 총 w/w 농도를 초과한다. 따라서 절연층 내의 알코올 부산물의 총 w/w 농도는 절연층의 어떠한 탈수 생성물의 총 w/w 농도도 초과한다. 탈수 생성물의 농도는 제로이거나 거의 제로일 수 있다.
가요성의 가황처리된 조인트의 절연 시스템에 형성된 탈수 생성물의 농도는 가요성의 가황처리된 조인트의 절연 시스템의 물 농도와 상관된다. 상기에서 정의된 절연 시스템은 저농도의 탈수 생성물을 포함하며, 따라서 물이 없거나 또는 거의 무시할만한 양의 물이 있다. 절연 시스템은 물이 실질적으로 없기 때문에, 종래 기술의 조인트와 비교하여 주어진 전압에서 보다 낮은 전도도 및 보다 낮은 누설 전류를 갖는다. 상기에 정의된 가요성의 가황처리된 조인트는 또한 그 절연 시스템에서 안정적인 화학 조성물을 가질 것이고, 이에 따라 고장 위험은 상응하여 최소화된다. 절연 시스템의 낮은 수분 함량 및 낮은 전도도는 보다 높은 도체 온도 및 보다 높은 전압 레벨에서 가요성의 가황처리된 조인트를 작동시키는 것을 가능하게 한다. 또한, 가요성의 가황처리된 조인트 절연 시스템에서 물의 형성을 제거함으로써, 절연 시스템에 필요한 탈기 시간이 감소된다. 또한, 상기에 정의된 가요성의 가황처리된 조인트는 노출된 절연 표면의 산화로부터 손상되지 않기 때문에, 조인트 절연 시스템과 케이블 단열 시스템 사이의 향상된 결합이 달성된다.
본 발명의 하나의 특징에 따라, 절연층 내의 알코올 부산물의 총 w/w 농도는, 가요성의 가황처리된 조인트를 탈기하기 이전에 측정되는 경우, 절연층 내의 탈수 생성물의 총 w/w 농도의 적어도 5배이다. 이것은, 심지어 장시간의 경우에도, 절연 시스템에서의 물 형성에 대한 경향 감소를 보장한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 절연층은 폴리올레핀, 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, EPDM 고무 또는 EPM 고무, 가장 바람직하게는 XLPE 폴리에틸렌을 포함한다. 이는 본 발명이 광범위한 전력 케이블 절연 시스템과 호환 가능하다는 것을 의미한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 절연층에 사용되는 유기 과산화물은 디쿠밀 퍼옥사이드, 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, n-부틸-4,4'-디(t-부틸퍼옥시)발레레이트, 1,1'-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 또는 이들의 혼합물, 바람직하게는 디쿠밀 퍼옥사이드로부터 선택된다. 이는 본 발명이 넓은 범위의 경화 온도 및 매트릭스 상용성을 갖는 광범위한 가교제를 포함하는 절연층에 적용가능하다는 것을 의미한다.
본 발명의 특징에 따르면, 내부 및/또는 외부 반도체층은 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, n-부틸-4,4'-디(t-부틸퍼옥시)발레레이트, 1,1'-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 유기 과산화물을 포함하는 반도체 필름을 경화함으로써 제조된다. 이로써 가요성의 가황처리된 조인트의 절연층에 대해 동일한 기술 및 장치를 사용하는 것에 의한 내부 및/또는 외부 반도체 필름의 제조가 촉진되고, 이로써 플랜트 자본 설비의 이용을 증가시킨다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 내부 반도체층의 알코올 부산물의 총 w/w 농도는, 가요성의 가황처리된 조인트를 탈기하기 이전에 측정되는 경우, 내부 반도체층의 탈수 생성물의 총 w/w 농도를 초과한다. 따라서 내부 반도체층의 임의의 알코올 부산물의 총 w/w 농도는 내부 반도체층의 어떠한 탈수 생성물의 총 w/w 농도도 초과한다. 탈수 생성물의 농도는 제로이거나 거의 제로일 수 있다.
이것은 심지어 보다 작은 양의 물을 포함하는 가요성의 가황처리된 조인트 절연 시스템을 제공하며, 이는 내부 도체층이 탈기하기에 어렵고 긴 탈기 시간을 요구하기 때문에 이롭다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 외부 반도체층의 알코올 부산물의 총 w/w 농도는, 가요성의 가황처리된 조인트를 탈기하기 이전에 측정되는 경우, 외부 반도체층의 탈수 생성물의 총 w/w 농도를 초과한다. 이로써, 외부 반도체층의 임의의 알코올 부산물의 총 w/w 농도는, 가요성의 가황처리된 조인트를 탈기하기 이전에 측정되는 경우, 외부 반도체층의 임의의 탈수 생성물의 총 w/w 농도를 초과한다. 탈수 생성물의 농도는 제로이거나 거의 제로일 수 있다. 이것은 심지어 더 적은 양의 물을 포함하는 가요성의 가황처리된 조인트 절연 시스템을 제공한다.
상기 목적은 또한 상기 요약된 가요성의 가황처리된 조인트를 포함하는 전기 전력 케이블에 의해 얻어진다.
본 발명은 이제 첨부된 도면을 참조하여 더욱 설명될 것이다.
도 1은 디쿠밀 퍼옥사이드를 사용하여 예시된 유기 과산화물 가교제의 가교 반응 및 부산물을 개략적으로 도시한다.
도 2a는 본 발명에 따른 가요성의 가황처리된 조인트의 제조 방법의 흐름도를 도시한다.
도 2b는 단계 ii 및 v가 또한 서브 단계 ii)a, ii)b, v)a 및 v)b로 세분화되는 본 발명에 따른 가요성의 가황처리된 조인트를 제조하는 방법의 일 실시형태의 흐름도를 도시한다.
도 3a는 본 발명에 따라 접합을 위해 준비된 케이블 단부의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 3b는 본 발명에 따라 접합을 위해 준비된 케이블 단부의 반경 방향 단면을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 노출된 도체 조인트를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 조인트 내부 반도체층을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명에 따라 제조된 조인트 절연층을 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명에 따라 제조된 조인트 외부 반도체층을 개략적으로 도시한다.
도 8은 참조 및 실험 샘플에서 다양한 디쿠밀 퍼옥사이드 부산물의 기체 크로마토그래피 농도 측정치를 나타낸다.
추가적인 특징들 및 이점들은 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이다.
또한 전기 전송 전력 케이블로도 불리는 전기 전력 케이블은 전기 전력을 전송하기 위한 것이다. 종종, 특히 고전압 직류 (HVDC) 전송 시스템을 사용하여 장거리로 전력을 전송하는 것이 바람직하다. 한번의 압출 작업으로 20km 초과의 길이로 연속 케이블을 제조할 수는 있지만, 장거리로 전력을 전송하려면 여전히 별도의 케이블 길이를 함께 접합시켜야 한다.
접합되는 전기 전력 케이블은 바람직하게 일 타입 단상 전력 케이블의 것이 바람직하다. 예를 들어, 케이블은 고전압 직류 (HVDC) 케이블, 초고전압 케이블 (EHV), 중간 전압 케이블 또는 저전압 케이블일 수 있다. 케이블은 수중 전력 케이블일 수도 있고 케이블은 랜드 케이블일 수도 있다. 케이블은 바람직하게는 50 kV 이상의 정격 전압을 갖는 전원 전송 케이블이며, 이로써 고전압 전송 전력 케이블로서 사용하기에 적합하다. 바람직하게는, 케이블은 고전압 직류 (HVDC) 케이블이다. 그러나, 본 발명을 사용하여, 고전압 AC 케이블, 중간 전압 AC 케이블 및 저전압 AC 케이블과 같은 교류 (AC) 케이블도 접합될 수 있다. 접합될 AC 케이블은 싱글 코어 또는 트리플 코어일 수 있다.
접합되는 전기 전력 케이블은 일반적으로 주로 구리 또는 알루미늄 (알루미늄) 등의 금속으로 구성되는 도체를 포함한다. 도체는 스트랜드형, 분절형이거나 또는 키스톤 형상의 프로파일을 가질 수 있다. 도체는 내부 반도체층, 절연층 및 외부 반도체층을 포함하는 전기 절연 시스템에 의해 감싸진다. 절연층은 반도체층 사이에 위치한다. 단상 케이블은 하나의 도체를 포함한다.
통상적으로, 도체는 대체 형상이 생각될지라도 대체로 원형인 단면을 갖는다. 절연층 및 반도체층을 갖는 방사상으로 감싸는 전기 절연 시스템은 보통 도체의 외주 형상에 대응하는 외주 형상을 갖는 단면을 가지며, 일반적으로 원형 외주를 가지며, 그리고 절연 시스템은 도체를 방사상으로 및 동심원으로 감싼다. 이러한 방식으로 케이블의 균일한 절연을 얻을 수 있으며 케이블의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
본 개시에 따르면, 도체는 내부 반도체층, 절연층 및 외부 반도체층을 포함하는 전기 절연 시스템에 의해 감싸진다.
절연 시스템에서, 절연층은 절연 특성을 가져야 하며 본질적으로 전도성이 없거나 매우 낮은 전도도를 가져야 한다. 반도체층 또는 층들은 예를 들어 전도 특성을 갖는 충진제를 사용함으로써 반도전성으로 될 수 있다.
절연층이란 전기에 저항하는 물질 층을 의미한다. 절연 재료의 전도도는 전기장의 크기에 따라 20℃에서 약 1*10-8 내지 약 1*10-20 S/m일 수 있고, 전형적으로 약 1*10-9 내지 약 1*10-16 S/m일 수 있다.
반도체층이란 도체보다 낮은 전기 전도도를 갖지만 절연체는 아닌 재료의 층을 의미한다. 반도체 물질의 전도도는 통상적으로 20℃에서 10-5 S/m보다 클 수 있고, 예컨대 최대 약 10 또는 102 S/m일 수있다. 전형적으로, 전도도는 20℃에서 103 S/m 미만이다.
전도도란 전기를 전송하는 특성을 의미한다. 전도성 물질의 전도도는 20℃에서 약 103 S/m 초과이다. 예를 들어, 카본 블랙은 약 1000 S/m의 전도도를 갖는다. 이론적으로 상한선은 없지만 실용적인 해법상 상한선은 20℃에서 약 108 S/m이다.
전기 전력 케이블은 전형적으로 도체 위에 직접적으로 절연 시스템을 3중 압출하여 제조된다. 이러한 방식으로, 절연 시스템은 도체와 접촉하도록 직접 배치 및 배열될 수 있고, 이로써 효과적인 절연이 제공될 수 있다. 도체는 또한 중합체 절연 시스템에 의해 간접적으로 감싸질 수 있으며, 즉 전기 전력 케이블은 도체와 절연 시스템 사이에 적어도 하나의 재료 층을 포함할 수 있다. 이 방식으로 예를 들어 케이블을 커스터마이징할 수 있다.
도체 및 절연 시스템은 추가 재료 또는 재료의 층들에 의해 감싸질 수 있다. 추가 재료와 층은 상이한 케이블 부품을 함께 홀딩하는 것과 같은 상이한 업무를 가질 수 있으며, 케이블의 기계적 강도를 부여하고 부식과 같은 화학적 공격은 물론 물리적 공격으로부터 케이블을 보호할 수 있다. 이러한 재료 및 층은 당업자에게 일반적으로 공지되어 있다. 예를 들어, 이러한 추가 재료는 케이블용 물 장벽을 제공하기 위해 아머링 (armouring), 예를 들어 강철 와이어 또는 피복과 같은 장벽을 포함할 수 있다.
접합되는 전기 전력 케이블의 절연 시스템에서, 중합체 재료, 즉 반도체층 및 절연층의 베이스 중합체는 통상적으로 폴리올레핀계 중합체를 포함하거나 또는 구성될 수 있고, 그리고 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌, 폴리프로필렌의 공중합체 또는 삼중합체, 예컨대 EPDM 고무 및 EDM 고무로부터 선택될 수 있다. 사용하기 적합한 폴리에틸렌의 등급은 저밀도 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 초고밀도 폴리에틸렌 또는 이들의 혼합물이다. 바람직하게는, 베이스 중합체는 저밀도 폴리에틸렌이다. 그 중합체 재료는 효과적인 절연성을 얻으면서 절연체 시스템을 비교적 열 안정적으로 만든다. 절연 시스템의 모든 층에서 기본 중합체는, 제조 공정이 용이하게 제어될 수 있도록 동일한 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 상이한 가교 결합제, 충진제 및 첨가제만이 첨가될 필요가 있고, 베이스 중합체 그 자체는 개질될 필요가 없다.
상이한 첨가제 및 충진제를 베이스 중합체에 첨가하여 중합체 재료가 원하는 특성을 갖도록 할 수 있다. 첨가제는 예를 들어 항산화제, 핵화제, 무기 충전제, 가교 결합제, 2,4,6-트리알릴시아누레이트와 같은 가교 부스터, 스코치 지연제 및 난연제와 같은 안정화제일 수 있다. 안정화제, 특히 항산화제는 산화의 부정적인 영향을 줄인다.
반도체층 또는 층들은 반도체층을 원하는 전도도를 갖도록 하는 도전성 입자들을 포함할 수 있다. 도전성 입자는 금속 도전성 필러 입자, 카본 블랙, 흑연 또는 탄소 나노 재료와 같은 임의의 종류의 것일 수 있다. 입자의 함량은 반도체층의 총 중량을 기준으로 예를 들어 10 내지 40 중량%로 변할 수 있다. 카본 블랙은 고온에서도 그 안정성 때문에 종종 사용된다.
접합되는 2개의 케이블은 길이를 제외한 모든 특징에 대해 서로 동일할 수 있고, 즉 동일한 도체 재료, 도체 구조, 도체 직경, 절연 시스템, 절연 두께 등을 가질 수 있다. 2개의 케이블은 또한 다양한 양태에서 다를 수 있으며, 예를 들어 절연 시스템의 조성물이 다를 수 있다.
가요성의 가황처리된 조인트의 절연 시스템의 절연층은 XLPE를 제조하기 위해 가교 결합제로서 유기 과산화물을 사용하여 가교 결합된다. 절연층에 적합한 가교 결합제는 디쿠밀 퍼옥사이드 (Di-Cup®), 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠 (Vul-Cup®), t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드 (Luperox® D-16), 2,5-디(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산 (Luperox® 101), n-부틸-4,4'-디(t-부틸퍼옥시)발레레이트 (Luperox® 230), 1,1'-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 (Luperox® 231) 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 절연층에 사용되는 가교 결합제는 바람직하게는 디쿠밀 퍼옥사이드이다.
가요성의 가황처리된 조인트의 내부 및/또는 외부 반도체층의 각각은 또한 유기 과산화물을 사용하여 가교 결합될 수 있지만, 각각의 층은 또한 가교 결합되지 않고 유기 과산화물을 함유하지 않을 수도 있다. 절연층의 가교제 및 반도체층은 서로 상이할 수 있다. 이러한 방식으로, 가교 결합제는 층 내의 각각의 재료의 특정 요구에 맞게 조절될 수 있다. 반도체층으로 적합한 가교 결합제는 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠 (Vul-Cup®), t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드 (Luperox® D-16), 2,5-디(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산 (Luperox® 101), n-부틸-4,4'-디(t-부틸퍼옥시)발레레이트 (Luperox® 230), 1,1'-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 (Luperox® 231) 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 반도체층에 사용하기 위한 바람직한 접합 가교제는 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠이다.
각 층에서의 가교 결합제의 양은, 충분한 가교 결합을 위해, 베이스 중합체의 중량을 기준으로 0.1 ~ 2.0 중량%일 수 있다.
물 및 가교 부산물과 같은 극성 화학물질은 절연성 중합체 재료의 전도도에 영향을 준다는 것이 알려져 있다. 따라서, 전력 케이블의 절연 시스템에서 그러한 화학물질의 양을 제한하고자 한다.
조인트 절연층에서 베이스 중합체를 형성하는 폴리올레핀의 가교 결합은 유기 과산화물을 사용하여 달성된다. 유기 과산화물 가교 결합 반응의 반응 생성물 및 부산물을 도 1에 나타낸다. 반응은 디쿠밀 과산화물 (A) 을 사용하여 예시되었지만, 임의의 다른 유기 과산화물을 사용하는 경우에도 유사한 반응 및 문제가 발생한다는 점에 유의해야 한다. 경화 온도로 가열시, 유기 과산화물 (A) 은 균질한 분해 (해리) 되어 2 개의 알콕시 라디칼 (B) 을 형성한다. 알콕시 라디칼은 β-절단을 거쳐 아세토페논 (F) 및 메틸 라디칼 (G)을 형성할 수 있거나, 또는 중합체 사슬 (C) 에서 수소 원자를 추출하여 쿠밀 알코올 (D) 및 중합체 라디칼 (E) 을 형성할 수 있다. β-절단과 수소 원자 추출 사이의 비율은 반응 조건에 의존한다. 또한 메틸 라디칼 (G) 은 중합체 사슬로부터 수소 원자 (C) 를 추출하여 중합체 라디칼 (E) 및 메탄 (H) 을 형성한다. 중합체 라디칼 (E) 은 라디칼 종결 반응에서 조합하여 중합체 사슬 (J) 사이에 가교 결합을 제공한다. 따라서 가교 결합 반응의 최종 생성물은 이상적인 조건 하에서 가교 결합된 중합체 (J), 아세토페논 (F), 쿠밀 알코올 (D) 및 메탄 (H) 이다. 아세토페논 및 쿠밀 알코올은 극성이고 메탄은 가연성이며, 따라서 이들 부산물은 가요성의 가황처리된 조인트를 탈기시킴으로써 바람직하게 제거된다.
그러나, 특정 조건하에서, 예를 들어 산성 환경에서, 쿠밀 알코올 (D) 은 탈수를 거쳐 α-메틸 스티렌 (K) 및 물을 형성할 수 있다. 이는 케이블 절연 시스템을 3번 압출할 때 거의 이상적인 조건에서 발생하지 않으므로, 케이블 절연 시스템의 α-메틸 스티렌 및 수분 함량은 거의 무시할 수 있다. 그러나, 절연 테이프를 감음으로써 가요성의 가황처리된 조인트를 제조하기 위한 종래 기술의 조건 하에서, 이러한 탈수 반응이 일어난다.
이론에 구애됨이 없이, 발명자들은 절연 테이프의 권선 동안 트랩된 공기 포켓이 절연 테이프에 존재하는 베이스 중합체 및/또는 임의의 항산화제의 산화를 야기한다고 믿는다. 이러한 산화 생성물, 예를 들어 카르보닐기 및 카르복실산은 산화 생성물이 없는 환경과 비교하여 쿠밀 알코올에 대해 상이한 비교적 산성인 화학적 환경을 초래한다. 이러한 산화된 산성 환경은 쿠밀 알코올이 α-메틸 스티렌과 물로 탈수되는 것을 촉매하는 것으로 생각된다. 이 효과는 압출된 절연 테이프의 표면에 결정질 항산화제가 존재할 경우 악화될 수 있다 (아래 참조). 탈수 반응은 70℃의 낮은 온도에서 일어날 수 있으므로, 이 반응은 쿠밀 알코올이 탈수되지 않는 한 절연 시스템의 열처리 동안 뿐만 아니라 가요성의 가황처리된 조인트의 동작 수명 전반에 걸쳐 발생할 수 있다. 이것은 절연 시스템의 절연층에서 물의 축적으로 이어진다.
물로 인해 전도도가 증가하고 물의 형성으로 인해 HVDC 분야에서 절연 시스템이 불안정해지는 것은 잘 알려져 있다. 따라서, 전술한 메커니즘에 의한 시간이 지남에 따른 물의 형성은 종래 기술의 방법에 의해 제조된 DC 케이블 가요성의 가황처리된 조인트에 대한 낮은 견고성을 초래한다.
AC 케이블 시스템에서, 절연 시스템에서의 아주 작은 양의 물의 존재는 절연 재료의 가속 노화 및 물 트리 성장으로 이어지는 절연 시스템에서의 부분 방전을 유발 또는 강화할 수 있다. 처리하지 않고 남겨두면, 물 트리는 성장하여 절연 시스템의 전체 두께를 브릿지하여, 고전압 도체를 접지에 연결하고 케이블의 고장을 일으킬 수 있다. 그러므로, 종래 기술의 방법에 의해 제조된 AC 케이블 공장 가황처리된 조인트에서 물의 존재는 조인트의 파손 위험을 증가시킨다. 또한 절연 시스템의 절연 손실은 물의 존재로 인해 증가한다.
본 발명의 발명자는 절연 테이프 및 선택적으로 반도체 필름 중 하나 또는 모두를 무산소 분위기에서 권선함으로써 다수의 이점이 얻어짐을 발견했다. 무산소 분위기란 산소가 실질적으로 없으며, 즉 최대 약 5 %의 산소 가스 v/v, 바람직하게는 1% 이하의 산소 가스 v/v를 함유하는 분위기를 의미한다. 이러한 분위기는, 예를 들어, 질소 분위기, 이산화탄소 분위기, 또는 아르곤 분위기와 같은 희가스 분위기 또는 다른 불활성 가스와 같은 분위기일 수 있다.
얻어진 주요한 이점은 상기 기술된 탈수 반응이 진행되지 않으며, 따라서 거의 무시할 수 있을 정도의 양의 α-메틸 스티렌과 물 및 물을 함유하는 절연 시스템을 갖는 가요성의 가황처리된 조인트가 얻어진다. 수분 함량은 예를 들어 Karl Fischer 적정에 의해 결정될 수 있다. α-메틸 스티렌 함량은 예를 들어 가스 크로마토그래피 방법으로 결정될 수 있다. 동일한 방법, 예를 들어 가스 크로마토그래피를 사용하여 α-메틸 스티렌과 쿠밀 알코올의 농도를 결정하는 것이 편리하다. 쿠밀 알코올에 대한 α-메틸 스티렌의 농도는 탈수 반응이 진행되는 정도의 척도로서 사용될 수 있다.
앞에서 언급했듯이, 삼중 압출 케이블 절연 시스템은 α-메틸 스티렌을 거의 형성하지 않거나 또는 필수적으로 형성하지 않는다. 절연 테이프가 대기 중에 권선된 조인트 케이블 절연 시스템에서, 쿠밀 알코올은 거의 완전히 탈수되어 α-메틸 스티렌이 될 수 있다. 본 발명에 따르면, 케이블 조인트의 탈기 이전에 측정되는 경우, 절연층 내의 알코올 부산물 (예를 들어, 쿠밀 알코올) 의 총 w/w 농도는, 가능하다면, 절연층 내의 탈수물 (예를 들어, α-메틸 스티렌) 의 총 w/w 농도물를 초과한다. 그러나, 절연층 내의 알코올 부산물의 총 w/w 농도는, 케이블 조인트를 탈기하기 이전에 측정되는 경우, 절연층 내의 탈수 생성물의 총 w/w 농도의 적어도 5배인 것이 바람직하다. 보다 더 바람직하게는, 조인트 절연층 내의 탈수 생성물의 총 w/w 농도는 본질적으로 무시할 만하다.
이와 같이 제조된 가요성의 가황처리된 조인트는 절연층에서, 즉 절연 시스템에서 안정적인 화학 조성물을 가질 것이고 그 고장 위험은 상응하게 최소화된다.
절연층에서, 즉 절연 시스템에서 수분 함량이 낮고 절연 시스템의 전도도가 낮으면 더 높은 도체 온도 및 더 높은 전압 레벨에서 가요성의 가황처리된 조인트를 작동할 수 있다.
가요성의 가황처리된 조인트 절연 시스템에서의 물의 형성을 제거함으로써, 가장 높은 유전율을 갖는 부산물이 제거되고, 따라서 종래 가요성의 가황처리된 조인트에 요구된 탈기 시간이 감소될 수 있다.
케이블 절연 시스템의 노출된 표면에 산화된 표면이 형성되면 케이블 절연 시스템과 조인트 절연 시스템 사이의 결합이 열악해진다. 이론에 구속되기를 바라지 않고, 이것은 산화가 중합체 사슬 말단 상의 반응성 화학기를 비활성화시키고, 이에 따라서 이들 사슬 말단이 과산화물과 반응할 수 없기 때문일 수 있으며, 이것은 중합체 사슬 사이의 양호한 접착을 얻는데 필요하다. 조인트 절연 테이프를 권선하기 이전에 케이블 절연층의 노출된 표면의 일부를 쉐이빙함으로써 이 문제를 해결하는 것은 당업계에 공지되어 있다. 무산소 분위기하에서 조인트 절연 테이프를 권선함으로써, 노출된 표면의 산화가 방지되고 산화된 표면을 쉐이빙할 필요없이 조인트 절연 시스템과 케이블 절연 시스템 사이의 결합이 개선된다.
본 발명에 따른 2개의 케이블 사이에 가요성의 가황처리된 조인트를 제조하는 방법이 이제 기술될 것이다. 가요성의 가황처리된 조인트를 제조하는 방법에 대한 흐름도를 도시한 도 2a 및 프로세스의 단계들 ii 및 v가 서브 단계들 ii)a, ii)b, v)a 및 v)b로 추가 세분화되는 도 2b를 참조한다.
가요성의 가황처리된 조인트의 제조 방법의 단계 i에서, 접합되는 2개의 케이블 단부의 각 말단 사이에 노출된 도체 조인트가 제조된다.
프로세스의 단계 ii에서, 노출된 도체 조인트를 방사상으로 감싸고 커버하는 내부 반도체층이 제조된다.
단계 ii)는 서브 단계들 ii)a 및 ii)b로 더 세분화될 수 있다. 서브 단계 ii)a에서, 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, n-부틸-4,4'-디(t-부틸퍼옥시)발레레이트, 1,1'-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 유기 과산화물을 포함하는 반도체 필름이 노출된 도체 조인트 둘레에 권선되고, 이로써 노출된 도체 조인트를 방사상으로 감싸고 커버한다.
서브 단계 ii)b에서, 반도체 막을 경화하여, 내부 반도체층을 제조한다.
단계 iii)에서, 유기 과산화물을 포함하는 절연 테이프를 내부 반도체층 둘레에 감싸며, 이로써 내부 반도체층을 방사상으로 감싸고 커버한다. 본 발명에 따르면, 이 단계는 무산소 분위기 하에서 수행된다.
단계 iv)에서, 절연 테이프가 경화되고, 그에 의해 절연층이 제조된다.
단계 v)에서, 절연층을 방사상으로 감싸고 커버하는 외부 반도체층이 제조된다.
단계 v)는 도 2a에 도시된 바와 같이 서브 단계 v)a 및 v)b로 더 세분화될 수 있다. 서브 단계 v)a에서, 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, n-부틸-4,4'-디(t-부틸퍼옥시)발레레이트, 1,1'-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 유기 과산화물을 포함하는 반도체 막이 절연층 둘레에 권선되며, 이로써 절연층을 방사상으로 감싸고 커버한다.
서브 단계 v)b에서, 반도체 막을 경화하여, 외부 반도체층을 제조한다.
이하, 가요성의 가황처리된 조인트를 제조하기 위한 전체 프로세스가, 제조 프로세스의 다양한 단계에서 부분적으로 제조된 조인트를 도시하는 도 3 내지 도 7을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
2개의 전기 전력 케이블 사이의 가요성의 가황처리된 조인트를 제조하는 경우, 접합되는 케이블 단부는 먼저 적합하게 준비되어야 한다. 이는 접합되는 각 단부에 인접한 절연 시스템을 벗겨내어 도체 코어를 노출시킴으로써 수행된다. 각 케이블 단부의 절연 시스템은 조인트 절연 시스템이 접합할 수 있는 보다 넓은 표면적을 제공하기 위해 통상적으로 테이퍼링된다.
도 3a는 가요성의 가황처리된 조인트를 제조하기 이전에 준비된 전기 전력 케이블의 단부 (1) 의 측면도이다. 도 3b는 그 반경 방향 단면을 도시한다. 케이블 단부 (1) 는 도체 (2), 도체 (2)에 방사상으로 가장 안쪽이고 가장 가까운 내부 반도체층 (4), 내부 반도체층 (4) 을 방사상으로 감싸고 접촉하는 절연층 (6) 및 도체로부터 방사상으로 가장 바깥쪽에 있고 절연층과 접촉하는 외부 반도체층 (8) 을 포함한다. 내부 반도체층 (4), 절연층 (6) 및 외부 반도체층 (8) 은 전송 전력 케이블을 위해 함께 절연 시스템 (10) 을 형성한다. 절연 시스템 하나 초과의 절연층이 있을 수 있고 하나 초과의 반도체층이 있을 수 있으며, 예를 들어 1-4개의 절연층 및 1-4 반도체층이 있을 수 있다. 가요성의 가황처리된 조인트를 제조하기 위해 제조된 케이블 단부 (1) 는 도체 (2) 를 노출시키도록 벗겨진 절연 시스템 (10) 을 갖고 있다. 절연 시스템 (10) 은 가요성의 가황처리된 조인트의 절연 시스템이 결합될 적절한 표면을 제공하기 위해 테이퍼링된다. 따라서 케이블 단부 (1) 는 도체 (2) 가 돌출하는 원추형으로 형상화된다. 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 접합될 양쪽 케이블 단부 (1,1') 는 이러한 방식으로 준비된다.
도 4는 제조된 노출된 도체 조인트를 도시한다. 양쪽 케이블 단부 (1, 1') 가 상술한 바와 같이 제조되면, 2개 단부 (1, 1') 의 도체 (2, 2') 는 2개의 도체 (2, 2') 를 기계적으로 및 전기적으로 연결하기 위해 접합되고, 이로써 노출된 도체 조인트 (102) 를 제조한다. 도체는 솔리드 용접, 라인 용접, 스폿 용접, 와이어 바이 와이어 용접, 납땜, 브레이징과 같은 당업계에 공지된 임의의 기술을 사용하여, 또는 플러시 압축 슬리브 (flush compression sleeve) 를 사용하여 접합될 수 있다.
일단 노출된 도체 조인트 (102) 가 제조되면, 조인트 절연 시스템 (110) 은 층별로 제조된다 (도 4-7 참조).
조인트 절연 시스템 (110) 에 사용되는 재료는 바람직하게 접합되는 케이블의 절연 시스템 (10, 10') 에 사용된 것과 동일한 것이 바람직하다. 각각의 케이블이 상이한 절연 시스템 (10, 10') 을 갖는 경우, 조인트 절연 시스템 (110) 의 재료는 케이블 절연 시스템 (10, 10') 중 적어도 하나와 동일한 것이 바람직하다. 그러나, 조인트 절연 시스템 (110) 에 사용되는 재료는, 조인트 절연 시스템이 각각의 케이블 절연 시스템 (10, 10') 과 양립할 수 있는 한 케이블의 절연 시스템 (10, 10') 모두에서 사용되는 재료와 다를 수 있다. 이것은 절연 시스템이 서로 결합할 수 있고 충분히 유사한 기계적, 열적 및 전기적 특성을 가질 수 있음을 요구한다.
도 4 및 도 7에 도시된 반도체층 (104, 108) 은 케이블 반도체층 (4, 4', 8, 8') 에 사용된 동일한 재료로 이루어지는 압출된 박막으로부터 제조된다. 반도체층 재료는 바람직하게 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, n-부틸-4,4'-디(t-부틸퍼옥시)발레레이트, 1,1'-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 또는 이들의 혼합물, 즉 XLPE 전구체로부터 선택된 유기 과산화물을 포함하는 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 이다. 유기 과산화물은 상표명 Vul-Cup®으로 공지된 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠인 것이 바람직하다. 반도체층 재료는 바람직하게는 원하는 반도체 특성을 제공하기 위해 카본 블랙을 포함한다. 반도체층 재료는 상술된 바와 같이 전기 전력 케이블에서 일반적으로 발견되고 당업계에 공지된 추가의 첨가제를 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 절연층 (106) 은 전형적으로 케이블 절연층 (6, 6') 에 사용된 것과 동일한 재료로 구성된 압출된 절연 테이프로부터 제조된다. 절연층 재료는 바람직하게는 유기 과산화물, 즉 XLPE 전구체를 포함하는 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 이다. 절연층에 적합한 가교 결합제는 디쿠밀 퍼옥사이드 (Di-Cup®), 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠 (Vul-Cup®), t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드 (Luperox® D-16), 2,5-디(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산 (Luperox® 101), n-부틸-4,4'-디(t-부틸퍼옥시)발레레이트 (Luperox® 230), 1,1'-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 (Luperox® 231) 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 유기 과산화물은 Di-Cup®라는 상표명으로 공지된 디쿠밀 퍼옥사이드인 것이 바람직하다. 반도체층 재료는 상술된 바와 같이 전력 케이블에서 일반적으로 발견되고 당업계에 공지된 추가의 첨가제를 포함할 수 있다.
당업계에서 압출된 절연 테이프 및 반도체 필름은 종종 표면에 결정화된 항산화 재료를 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 이는 테이프 또는 필름의 압출 이후 보관 중에 중합체 매트릭스로부터 확산하는 항산화제로 인한 것이다. 압출된 절연 테이프 및 반도체 필름은 일반적으로 사용하기 전에 최대 6 개월 동안 차가운 조건에 보관된다.
제조될 조인트 절연층의 제 1 층은 도 5에 도시된 내부 반도체층 (104) 이다. 이것은 전형적으로 노출된 도체 조인트 (102) 둘레에 전술한 바와 같은 반도체 박막을 권취함으로써 수행된다. 이는 청정 공기의 양압을 사용하는 글로브 박스에서 수행될 수 있으며, 즉, 글로브 박스 내의 임의의 누출이 글로브 박스 안으로가 아니라 글로브 박스 밖으로의 가스 유동으로 이어지도록 글로브 박스 내의 압력은 주위의 주변 압력을 초과한다. 대안적으로, 반도체 박막의 권선은 질소, 이산화탄소, 또는 아르곤과 같은 희가스, 바람직하게는 질소인 무산소 분위기에서 수행될 수 있다. 분위기는 예를 들어 글로브 박스를 질소, 이산화탄소 또는 아르곤 등의 불활성 가스로 충진함으로써 얻어진다. 하지만, 이것은 내부 반도체층 (104) 이 조인트 절연층 (106) 에 비해 훨씬 더 얇아 비교적 소량의 수분 형성을 차지하기 때문에 엄밀하게는 반드시 필요한 것은 아니다.
권선 이후에, 부분적으로 제조된 조인트는, 조인트 내부 반도체 층 (104) 을 제조하기 위해서 130℃ 내지 300℃의 승온에서 가황 튜브 내에서 경화된다. 경화 방법은 바람직하게 당업계에 알려져 있는 질소의 승압을 이용한 건조 경화인 것이 바람직하다.
대안적으로, 내부 반도체층 (104) 은 예를 들어 노출된 도체 조인트 (102) 를 방사상으로 감싸는 몰드를 사용하는 사출 성형과 이후의 경화에 의해 제조될 수 있다.
제조될 다음 층은 도 6에 도시된 바와 같이 조인트 절연체 층 (106) 이다. 이것은 항상 두 단계로 수행된다. 제 1 단계는 조인트 내부 반도체층 (104) 둘레에 전술한 절연체 테이프를 권선하는 것을 포함한다. 본 발명에 따르면, 권선은 무산소에서, 전형적으로 질소, 이산화탄소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스, 바람직하게는 질소의 양압을 사용하는 글로브 박스에서 수행된다. 분위기는 예를 들어 글로브 박스를 질소, 이산화탄소 또는 아르곤 등의 불활성 가스로 충진함으로써 얻어진다. 이는 글로브 박스 내의 불활성 가스 압력이 주위의 주변압력을 초과하여 글로브 박스 내의 임의의 누출이 글로브 박스 밖으로의 불활성 가스 유동을 유도하고 글로브 박스 안으로의 공기 유동을 유발하지 않는다는 것을 의미한다.
무산소 분위기란 산소가 실질적으로 없으며, 즉 최대 약 5 %의 산소 가스 v/v, 바람직하게는 1% 이하의 산소 가스 v/v를 함유하는 분위기를 의미한다. 이러한 분위기는, 예를 들어, 질소 분위기, 이산화탄소 분위기, 또는 아르곤 분위기와 같은 희가스 분위기 또는 다른 불활성 가스와 같은 분위기일 수 있다. 권선 이후, 부분적으로 제조된 조인트는 그후 조인트 절연층 (106) 을 제조하기 위해서 130℃ 내지 300℃의 승온에서 가황 튜브 내에서 경화된다. 경화 방법은 바람직하게 당업계에 알려져 있는 질소의 승압을 이용한 건조 경화인 것이 바람직하다.
제조될 조인트 절연 시스템 (110) 의 최종층은 도 7에 도시된 바와 같이 외부 반도체층 (108) 이다. 이것은 조인트 절연층 (106) 둘레에 전술한 바와 같은 반도체 박막을 권선함으로써 수행된다. 이는 청정 공기의 양압을 사용하는 글로브 박스에서 수행되며, 즉, 글로브 박스 내의 임의의 누출이 글로브 박스 안으로가 아니라 글로브 박스 밖으로의 가스 유동으로 이어지도록 글로브 박스 내의 압력은 주위의 주변 압력을 초과한다. 대안적으로, 반도체 박막의 권선은 질소, 이산화탄소, 또는 아르곤과 같은 희가스, 바람직하게는 질소인 무산소 분위기에서 수행될 수 있다. 분위기는 글로브 박스를 질소, 이산화탄소 또는 아르곤 등의 불활성 가스로 먼저 충진함으로써 얻어진다. 하지만, 이것은 외부 반도체층 (108) 이 조인트 절연층 (106) 에 비해 훨씬 더 얇아 비교적 소량의 수분 형성을 차지하기 때문에 엄밀하게는 반드시 필요한 것은 아니다. 더욱이, 외부 반도체층은 절연 시스템의 층의 최외곽에 있기 때문에, 부산물들은 탈기 동안 이 층으로부터 비교적 쉽게 제거된다.
권선 이후에, 부분적으로 제조된 조인트는 그후, 조인트 외부 반도체 층 (108) 을 제조하기 위해서 130℃ 내지 300℃의 승온에서 가황 튜브 내에서 경화된다. 경화 방법은 바람직하게 당업계에 알려져 있는 질소의 승압을 이용한 건조 경화인 것이 바람직하다.
대안적으로, 외부 반도체층 (108) 은 조인트 절연층 (106) 을 방사상으로 감싸는 몰드를 사용하는 사출 성형과 이후의 경화에 의해 제조될 수 있다.
일단 외부 반도체 층이 제조되면, 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 가 완료된다. 도 7은 점선이 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 의 내부에서의 도체 조인트 (102), 조인트 내부 반도체 층 (104) 및 조인트 절연층 (106) 의 존재를 나타내는 완전한 조인트를 도시한다.
이로써 제조된 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 는 선택적으로 필요한 경우 열 처리 및 탈기될 수 있다. 열 처리는 오븐에서 또는 당업계에 알려져 있고 당업자에게 명백한 임의의 다른 기술을 사용함으로써 수행될 수 있다. 이 방식으로, 조인트 절연 시스템 (11) 에서의 부산물의 양은 더욱 감소될 수 있다.
아래에 제공된 예는 무산소 분위기하에서 절연 테이프를 권선하는 효과를 나타낸다.
실험
우리의 HVDC 공장 가황처리된 조인트의 절연재 내의 쿠밀 알코올로부터 알파 메틸 스티렌과 물의 형성을 연구하기 위해 일련의 실험이 수행되었다.
연구된 중합체는 Borealis의 상용 중합체인 Borlink LS4258DCE 였다. 이 중합체는 통상적으로 케이블 및 공장 가황처리된 조인트의 절연층에 사용되고, 그리고 LDPE 베이스 중합체 및 디쿠밀 퍼옥사이드 (DiCup) 를 가교제로서 포함한다. 일부 샘플에서는, 추가 항산화제인 4,4'-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀) (Santonox) 을 첨가했다. 알루미늄 호일은 가압, 가황 및 열 처리 중에 확산 장벽으로 사용되었다. 그러나, BoPET (Mylar®) 필름도 또한 이러한 목적에 적합하다.
이 연구에서, 각각의 두께 1mm인 5 판 샘플은 LS4258DCE 테이프를 사용하여 가압 성형되었으며, FVJ 제조에서 사용된 것과 동일하고, 상이한 세팅은 다음과 같다:
- 샘플 1: 주변 공기 분위기에서 LS4258DCE 테이프 및 0.5 g Santonox 분말 (항산화제) 에 의해 제조되었다. 샘플이 가압된 후, 4시간의 긴 가황 시간으로 처리되었고, 이어서 80℃에서 확장 장벽 사이에서 샌드위칭되어 3일간 열 처리되었다.
- 샘플 2: 주변 공기 분위기에서 LS4258DCE 테이프 및 테이프 상부에 첨가된 0.5 g Santonox 분말 (항산화제) 에 의해 제조되었다. 그후 테이프는 가압 이전에 85℃에서 24시간 열처리되었다. 판 샘플은 30분의 긴 가황 시간으로 가압되었고, 그후 판 샘플은 80℃에서 확장 장벽 사이에서 샌드위칭되어 3일간 열 처리되었다.
- 샘플 3: 질소 충진된 글로브박스에 Santonox 첨가없이 LS4258DCE 테이프에 의해 제조되었다 (가압 동안 재료와 접촉되는 산소 없음); 30분의 가황 시간으로 가압되었고, 80℃에서 확장 장벽 사이에서 샌드위칭되어 3일간 열 처리되었다.
- 샘플 4: 질소 충진된 글로브박스에서 테이프 상에 Santonox 분말을 0.5 g 첨가한 LS4258DCE 테이프에 의해 제조되었다 (가압 동안 재료와 접촉되는 산소 없음); 30분의 가황 시간으로 가압되고 80℃에서 확장 장벽 사이에서 샌드위칭되어 3일간 열 처리되었다.
- 샘플 5: 주변 공기 분위기에서 테이프 상에 Santonox 분말을 0.5 g 첨가한 LS4258DCE 테이프에 의해 제조되었다; 30분의 가황 시간으로 가압되고 80℃에서 확장 장벽 사이에서 샌드위칭되어 3일간 열 처리되었다.
샘플 1은 긴 가황 시간의 효과를 시뮬레이션하는 것이고; 샘플 2는 테이프의 열 처리가 절연 재료의 수분 형성 문제를 해결하는데 도움이될지 여부를 확인하는 것이었다; 샘플 3과 샘플 4는 질소 환경에서 가압에 의한 산화 제거 효과를 보는 것이다; 샘플 5는 샘플 4와 비교하여 정상적인 공기에서 가압된다. 따라서, 샘플 1, 2 및 5는 참조 샘플이며 본 발명에 의한 것이 아닌 한편, 샘플 3 및 4는 본 발명의 샘플이며 본 발명에 의한 것이다.
모든 샘플은 보관 중에 조성물을 손상시키지 않기 위해 냉동실에 보관되었다. 마지막으로, 가스 크로마토그래피 (GC) 를 사용하여 샘플의 가교 결합 부산물 함량을 측정하였다. 샘플의 부산물 함량은 각각의 판 샘플 상에서 9개의 상이한 대각선 위치에서 측정하였고, 그 중 5개의 측정은 각각의 판 샘플의 중심에 있었다.
그 결과들은 도 8에 도시된다. 위치 1-9는 샘플 1로부터의 것이고; 샘플 10-18 은 샘플 2로부터의 것이고; 19-27은 샘플 3으로부터의 것이며; 28-36은 샘플 4로부터의 것이고; 그리고 37-45는 샘플 5로부터의 것이다.
샘플에서의 물 형성의 정도를 평가하기 위해, 샘플의 상대 쿠밀 알코올 (2-페닐-2-프로판올) 및 알파 메틸 스티렌 함량을 비교해야 한다.
샘플 1은 가장 높은 알파 메틸 스티렌 함량을 나타내며 쿠밀 알코올은 거의 완전히 분해된다. 이것은 산소가 있는 표면에서 Santanox와 함께 긴 가황 시간이 쿠밀 알코올 탈수 반응에 가장 큰 영향을 미친다는 것을 의미한다. 다음은 높은 상대 알파 메틸 스티렌의 함량이 가압된 판에서의 높은 물 형성과 상관된다는 것이다.
샘플 2 및 샘플 5는 또한 높은 알파 메틸 스티렌 함량을 나타내며 대부분의 쿠밀 알코올 함량은 탈수되고 분해된다.
가장 흥미로운 것은 샘플 3, 4 및 5에서 얻은 결과이다. 샘플 3 및 4에서 알파 메틸 스티렌 함량은 매우 낮으며 대부분의 쿠밀 알코올은 원래대로 보존된다. 샘플 3 및 4 모두는 산화가 지배적인 효과를 갖는다는 것을 나타낸 질소 환경에서 가압된다. 샘플 4는 센터에서 일부 낮은 알파 메틸 스티렌 함량을 나타내며, 이것은 Santonox의 존재가 반응에 다소 기여할 수 있다는 것을 의미한다. 그럼에도 불구하고, 산소의 존재는 탈수의 주된 이유이다. 샘플 4 및 5간의 유일한 차이는 가압 이전에 테이프 사이에서의 (산소를 포함한) 통상 공기의 존재이고; 이것은 최종 중합체의 화학적 조성에 대한 산소의 부정적인 영향을 확인한다.
이 연구는 명확하게 가황 단계 동안 테이프와 접촉하는 산소의 존재가 쿠밀 알코올 탈수의 화학적 반응 및 알파 메틸 스티렌 및 물의 현성으로 이어진다. 이러한 부정적인 효과는, 권선이 수행될 때 무산소 분위기가, 이 경우에는 질소가 사용되는 경우 회피된다.
바람직한 실시형태의 상기 설명은 본 발명을 예시하기 위해 이루진 것이고, 그리고 대안의 해결책은 설명 및 도면에 의해 지지되는 첨부 도면에 정의된 본 발명이 범위를 벗어나지 않고도 당업자에게 명백할 것이라는 것이 이해되어야 한다.

Claims (17)

  1. 두 전기 전력 케이블들 사이에 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 를 제조하는 방법으로서,
    각각의 케이블은 금속 도체 (2, 2') 및 상기 금속 도체를 방사상으로 감싸는 전기 절연 시스템 (10, 10') 을 포함하고, 상기 전기 절연 시스템은 내부 반도체층 (4, 4'), 절연층 (6, 6'), 및 외부 반도체층 (8, 8') 을 포함하고,
    상기 방법은:
    i) 접합되는 두 케이블 단부들의 각각의 단부 (1, 1') 사이에 노출된 도체 조인트 (102) 를 제조하는 단계;
    ii) 상기 노출된 도체 조인트 (102) 를 방사상으로 감싸고 커버하는 내부 반도체층 (104) 을 제조하는 단계;
    iii) 상기 내부 반도체층 (104) 둘레에 유기 과산화물을 포함하는 절연 테이프를 권선하여, 상기 내부 반도체층 (104) 을 방사상으로 감싸고 커버하는 단계;
    iv) 상기 절연 테이프를 경화시켜서 절연층 (106) 을 제조하는 단계; 및
    v) 상기 절연층 (106) 을 방사상으로 감싸고 커버하는 외부 반도체층 (108) 을 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 내부 반도체층 (104) 둘레에 절연 테이프를 권선하는 단계 iii)는 무산소 분위기 하에서 수행되는 것을 특징으로 하며, 상기 외부 반도체층 (108) 내의 알코올 부산물들의 총 w/w 농도는, 상기 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 를 탈기하기 이전에 측정되는 경우, 상기 외부 반도체층 (108) 내의 탈수 생성물들의 총 w/w 농도를 초과하는 두 전기 전력 케이블들 사이에 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 를 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무산소 분위기는 질소, 이산화탄소 또는 희가스인, 두 전기 전력 케이블들 사이에 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 를 제조하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 반도체층 (104) 둘레에 절연 테이프를 권선하는 단계 iii)은 주변 대기압을 초과하는 가스 압력의 글로브 박스 내에서 수행되는, 두 전기 전력 케이블들 사이에 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 를 제조하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 테이프는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, EPDM 고무, EPM 고무, 및 LDPE 폴리에틸렌의 군으로부터 선택된 폴리올레핀을 포함하는, 두 전기 전력 케이블들 사이에 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 를 제조하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층을 제조하기 위해 단계 iii)에서 사용된 상기 유기 과산화물은 디쿠밀 퍼옥사이드, 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, n-부틸-4,4'-디(t-부틸퍼옥시)발레레이트, 1,1'-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는, 두 전기 전력 케이블들 사이에 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 를 제조하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 반도체층 (104) 을 제조하는 단계 ii)는:
    ii)a. 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, n-부틸-4,4'-디(t-부틸퍼옥시)발레레이트, 1,1'-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 유기 과산화물을 포함하는 반도체 필름을 상기 노출된 도체 조인트 (102) 둘레에 권선하여 상기 노출된 도체 조인트 (102) 를 방사상으로 감싸고 커버하는 서브 단계;
    ii)b. 상기 반도체 필름을 경화시켜 내부 반도체층 (104) 을 제조하는 서브 단계를 포함하는, 두 전기 전력 케이블들 사이에 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 를 제조하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 반도체층 (108) 을 제조하는 단계 v)는:
    v)a. 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, n-부틸-4,4'-디(t-부틸퍼옥시)발레레이트, 1,1'-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 유기 과산화물을 포함하는 반도체 필름을 상기 절연층 (106) 둘레에 권선하여 상기 절연층 (106) 을 방사상으로 감싸고 커버하는 서브 단계;
    v)b. 상기 반도체 필름을 경화시켜 외부 반도체층을 제조하는 서브 단계를 포함하는, 두 전기 전력 케이블들 사이에 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 를 제조하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 서브 단계 ii)a 는 무산소 분위기하에서 수행되고, 상기 무산소 분위기는 질소, 이산화 탄소 또는 희가스인, 두 전기 전력 케이블들 사이에 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 를 제조하는 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 서브 단계 ii)a 는 주변 대기압을 초과하는 가스 압력의 글로브 박스 내에서 수행되는, 두 전기 전력 케이블들 사이에 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 를 제조하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 따라 제조된 두 전기 전력 케이블들 사이의 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 로서,
    금속 도체 (102) 및 상기 금속 도체 (102) 를 방사상으로 감싸는 전기 절연 시스템 (110) 을 포함하고,
    상기 전기 절연 시스템 (110) 은,
    a) 상기 금속 도체 (102) 를 방사상으로 감싸는 내부 반도체층 (104);
    b) 상기 내부 반도체층 (104) 을 방사상으로 감싸는 절연층 (106) 으로서, 상기 절연층 (106) 은 유기 과산화물을 포함하는 절연 테이프의 경화에 의해 제조되고, 그리고 상기 절연층은 상기 유기 과산화물로부터 유도된 알코올 부산물들, 또는 상기 알코올 부산물들로부터 유도된 탈수 생성물들과 함께 상기 유기 과산화물로부터 유도된 알코올 부산물들을 포함하는, 상기 절연층 (106); 및
    c) 상기 절연층 (106) 을 방사상으로 감싸는 외부 반도체층 (108) 을 포함하고;
    상기 절연 층 (106) 내의 상기 알코올 부산물들의 총 w/w 농도는, 상기 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 를 탈기하기 이전에 측정되는 경우, 상기 절연층 (106) 내의 탈수 생성물의 총 w/w 농도를 초과하고, 상기 외부 반도체층 (108) 내의 알코올 부산물들의 총 w/w 농도는, 상기 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 를 탈기하기 이전에 측정되는 경우, 상기 외부 반도체층 (108) 내의 탈수 생성물들의 총 w/w 농도를 초과하는 것을 특징으로 하는 두 전기 전력 케이블들 사이의 가요성의 가황처리된 조인트 (101).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 절연층 (106) 내의 상기 알코올 부산물들의 총 w/w 농도는, 상기 가요성의 가황처리된 조인트를 탈기하기 이전에 측정되는 경우, 상기 절연층 (106) 내의 탈수 생성물의 총 w/w 농도의 적어도 5배인, 두 전기 전력 케이블들 사이의 가요성의 가황처리된 조인트 (101).
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 절연층 (106) 은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, EPDM 고무, EPM 고무, 및 XLPE 폴리에틸렌의 군으로부터 선택되는 폴리올레핀을 포함하는, 두 전기 전력 케이블들 사이의 가요성의 가황처리된 조인트 (101).
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 절연층에 사용되는 상기 유기 과산화물은 디쿠밀 퍼옥사이드, 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, n-부틸-4,4'-디(t-부틸퍼옥시)발레레이트, 1,1'-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는, 두 전기 전력 케이블들 사이의 가요성의 가황처리된 조인트 (101).
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 내부 및/또는 외부 반도체층은 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, n-부틸-4,4'-디(t-부틸퍼옥시)발레레이트, 1,1'-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 유기 과산화물을 포함하는 반도체 필름을 경화함으로써 제조되는, 두 전기 전력 케이블들 사이의 가요성의 가황처리된 조인트 (101).
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 내부 반도체층 (104) 내의 알코올 부산물들의 총 w/w 농도는, 상기 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 를 탈기하기 이전에 측정되는 경우, 상기 내부 반도체층 (104) 내의 탈수 생성물들의 총 w/w 농도를 초과하는, 두 전기 전력 케이블들 사이의 가요성의 가황처리된 조인트 (101).
  16. 제 10 항에 기재된 가요성의 가황처리된 조인트 (101) 를 포함하는, 전기 전력 케이블.
  17. 삭제
KR1020187017913A 2015-11-23 2015-11-23 2개의 전기 전력 케이블 사이의 가요성의 가황처리된 조인트와 상기 조인트를 제조하기 위한 공정 KR102538198B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2015/077333 WO2017088899A1 (en) 2015-11-23 2015-11-23 Flexible vulcanized joint between two electric power cables and process for producing said joint

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180085001A KR20180085001A (ko) 2018-07-25
KR102538198B1 true KR102538198B1 (ko) 2023-05-30

Family

ID=54695732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187017913A KR102538198B1 (ko) 2015-11-23 2015-11-23 2개의 전기 전력 케이블 사이의 가요성의 가황처리된 조인트와 상기 조인트를 제조하기 위한 공정

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10770873B2 (ko)
EP (1) EP3381040B1 (ko)
JP (1) JP6737886B2 (ko)
KR (1) KR102538198B1 (ko)
CN (1) CN108780676B (ko)
AU (1) AU2015415509B2 (ko)
CA (1) CA3005922C (ko)
WO (1) WO2017088899A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102499648B1 (ko) * 2017-05-31 2023-02-14 엘에스전선 주식회사 초고압 직류 전력케이블의 중간접속시스템
DE102018116399A1 (de) * 2018-07-06 2020-01-09 Nkt Gmbh & Co. Kg Verbindungsmuffe
KR102604898B1 (ko) * 2018-11-15 2023-11-21 엘에스전선 주식회사 초고압 직류 전력케이블의 시스템
EP4084247A1 (en) * 2021-04-30 2022-11-02 Nexans Joint for electrical cables and method for jointing
EP4160838A1 (en) * 2021-09-30 2023-04-05 NKT HV Cables AB Method of jointing a power cable
EP4164075A1 (en) 2021-10-06 2023-04-12 Nexans Cable joints in wet or semi-wet cable systems
EP4336687A1 (en) * 2022-09-07 2024-03-13 NKT HV Cables AB A method of building an insulation system of a power cable

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100211443B1 (ko) * 1990-09-13 1999-08-02 후루까와 준노스께 고무/플라스틱 절연 전력 케이블 및 그의 접속부

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0669260B2 (ja) * 1985-07-03 1994-08-31 住友電気工業株式会社 ゴム、プラスチツク絶縁電力ケ−ブルの押出モ−ルド型接続部の形成方法
JPS6356108A (ja) * 1986-08-22 1988-03-10 日立電線株式会社 ゴム・プラスチツク電力ケ−ブル用終端接続箱の油密モ−ルド部のモ−ルド成形方法
JPH066925A (ja) * 1992-06-18 1994-01-14 Showa Electric Wire & Cable Co Ltd ケーブル接続部の形成方法
JP2999670B2 (ja) 1994-06-10 2000-01-17 株式会社フジクラ 架橋ポリエチレンケーブルのモールドジョイント方法
JPH1042418A (ja) * 1996-07-19 1998-02-13 Showa Electric Wire & Cable Co Ltd 補強絶縁体の架橋処理方法
JP3919278B2 (ja) * 1997-02-05 2007-05-23 株式会社フジクラ 架橋剤入りテープの製造方法
CN100424948C (zh) * 2005-02-18 2008-10-08 夏云杰 现场交联聚乙烯熔接电缆接头工艺方法
CN100555784C (zh) 2007-05-22 2009-10-28 宁波东方电缆股份有限公司 一种交联聚乙烯电缆软接头的制备方法
EP2197080A1 (en) * 2008-12-09 2010-06-16 ABB Research Ltd. Flexible joint with resistive field grading material for HVDC cables and method for connecting same to HVDC cables
CN102593764B (zh) * 2012-03-16 2014-05-21 江苏亨通高压电缆有限公司 一种大长度海缆软接头制作方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100211443B1 (ko) * 1990-09-13 1999-08-02 후루까와 준노스께 고무/플라스틱 절연 전력 케이블 및 그의 접속부

Also Published As

Publication number Publication date
CA3005922C (en) 2023-01-17
JP6737886B2 (ja) 2020-08-12
US10770873B2 (en) 2020-09-08
AU2015415509A1 (en) 2018-06-28
KR20180085001A (ko) 2018-07-25
CN108780676A (zh) 2018-11-09
AU2015415509B2 (en) 2020-12-03
JP2019502343A (ja) 2019-01-24
WO2017088899A1 (en) 2017-06-01
EP3381040B1 (en) 2020-02-12
EP3381040A1 (en) 2018-10-03
US20180287354A1 (en) 2018-10-04
CA3005922A1 (en) 2017-06-01
CN108780676B (zh) 2020-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102538198B1 (ko) 2개의 전기 전력 케이블 사이의 가요성의 가황처리된 조인트와 상기 조인트를 제조하기 위한 공정
KR102005113B1 (ko) 절연 조성물 및 이를 포함하는 전기 케이블
CA3001513C (en) Joint for electric cables with thermoplastic insulation and method for manufacturing the same
KR20180019722A (ko) 전기 파워 케이블 및 이 전기 파워 케이블의 제조 방법
NO324358B1 (no) Anvendelse av polyetylenbasert kompound som isolasjonssystem for elektrisk likestromskabel
CA2898837A1 (en) Method in the manufacturing of an insulated electric high voltage dc termination or joint
WO2017084709A1 (en) Electric power cable and process for the production of electric power cable
WO2012073303A1 (ja) 走水防止型電力ケーブル
JP6659829B2 (ja) 送電ケーブルおよび送電ケーブルの生産のためのプロセス
EP3670601A1 (fr) Câble comprenant une couche semi-conductrice facilement pelable
CA1047135A (en) Medium and high voltage electric cable with readily peelable outer screen
WO2016131478A1 (en) Electric power cable and process for the production of electric power cable
CN110999004B (zh) 电力电缆及其制造方法及电力电缆的连接构造
JPH1118270A (ja) ケーブル接続部及び終端部
KR20170035774A (ko) 도체 압착슬리브 및 이를 이용한 초고압 직류 전력 케이블 시스템
KR20170053695A (ko) 절연된 전기 dc 케이블 또는 dc 터미네이션 또는 조인트를 제공하는 방법
KR20230171393A (ko) 전력 케이블을 제조하는 방법
JPH08306243A (ja) 電力ケーブルと接続用テープ
JPS637408B2 (ko)
JPS5837038A (ja) 耐水トリ−性に秀れた架橋された電気絶縁組成物
JPH11205991A (ja) 電力ケーブル接続部
JP2001136628A (ja) 海底ｃｖケーブル用接続部
JPH06302226A (ja) 耐水トリー性電力ケーブル
JPH0452562B2 (ko)
JPH0452571B2 (ko)

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant