KR20010079398A - 고조파와 선로 손실을 최소화한 고전압용 케이블과 그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 출원인이 특허청 출원번호 10-1998-0039720 로써 특허 사정 등록한 저압전원/신호제어전선과 그 제조방법을 이용한 고전압용 케이블에 적용하기 위한 것으로 조 단위의 전기 도선과 접지선이 트위스트로 배선된 후에 그 내부의 해당되는 위치에 설치시킴으로써 고조파의 파고치 최소화 및 노이즈의 방류/제거효과가 탁월하며 제조 공정이 용이하도록 된 고전압 전원 전선과 그 제조방법에 관한 것으로 전력의 전송이 효과적으로 수행될 수 있도록 된 전기 도선을 갖으며 도선은 3상의 도선군이 함께 트위스트형상으로 축 방향으로 밀착되어 형성되며, 상기 전기 도선군이 선 형상으로 연장되는 단일의 접지선이 각각 밀착되어 전기적으로 접촉됨으로써 상기 전기 도선에서 발생되는 고조파와 노이즈가 자체 소멸되거나 대지에 방류될 수 있도록 배치되고, 상기 전기 도선과 상기 접지선이 한개의 조를 이루는 전기 도선군의 외측에 그 외부와 전기적으로 차폐시키기 위한 외장이 피복 되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

고조파와 선로 손실을 최소화한 고전압용 케이블과 그 제조방법 {The minimum of high-frequency radio waves and transmission loss in the power cable, and the techniques of it's manufacture}

본 발명은 고조파와 선로 손실을 최소화한 고전압용 케이블과 그 제조방법에관한 것으로, 보다 상세하게는 고전압 전원용 케이블의 소정위치에 도선과 도전성 접지 선을 병행하여 트위스트 하여 배치시킴으로써 선로 상에서 발생되는 고조파와 노이즈를 흡수하여 고조파와 선로 손실을 최소화한 고전압용 케이블과 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 종래의 고전압 케이블은 구성을 3상 3선식 또는 3상 4선식의 고전압 전송용으로 주로 직선배치 형태의 원형케이블이 사용되고 있다.

이러한 케이블은 3선 또는 4선을 배선시 서로 상간 평형 상태를 유지하며 일직선으로 배치하여, 고전압을 전송하므로 내부에서의 케이블 상호간에 발생되는 상호 전자유도와, 상호 정전유도, 그리고 유입되는 외부 고조파 등에 의한 유도장애와 케이블의 귀로에 발생되는 인덕턴스 등이 접지전위와 전기적으로 접속됨으로써 대지로 방류시키는 시스템이 원활하지 않아, 각종 신호의 오류와 유도 장해및 선로 정전 용량 증대로 인한 문제점등을 내재한 상태로 고전압의 전원을 전송하고 있었다.

현재는 일부 고전압 외장 케이블의 외부 측에 차폐용으로 금속 테이프 또는 금속 망이 층을 이루며 전송 시에 발생하는 상호유도에 의한 노이즈의 일부를 종단부 접지로써 대지에 방류하여 일부 노이즈에 의한 장애를 경감시키고 있는 실정으로, 케이블의 길이가 길어질수록 전원 전송시 정전유도, 전자유도, 고주파 등의 장애에 의한 영향이 심각하여져 이러한 각종 장애에 대한 보완처리 대책이 필요하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 중심 축선을 갖으며 양질의 고전압의 전력의 전송이 수행될 수 있도록 된 전기 도선을 갖는 상별 도선군으로 트위스트 형상을 갖추며 축 방향으로 밀착되어 형성되며, 상기 조의 전기 도선의 자계군이 서로 작은 루으프 형상의 고리의 연속으로 이루어지며 병행한 접지 선에 각각 밀착되어 전자기적으로 접촉됨으로써 상별 전기 도선에서 발생되는 노이즈가 자체 소멸되거나 대지에 방류될 수 있도록 배치되고, 상기 고전압 도선군과 접지선이 함께 한조를 이루는 전원 도선군으로 종단부분 에서 외부와 전기적으로 차폐시키기 위한 접지를 실시하도록 구성되는 고전압 전원 케이블이다.

종래의 고전압용 케이블은 한 케이블의 외부 측에 중성선용 도체로 동선 층을 이루고 있으나 다른 두 개의 상간에 나타나는 유도성 장해로써 정전유도, 전자유도 그리고 고주파의 간섭등이 그 선로의 길이가 길어질수록 커져서 문제가 야기 되고있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 상별 고전압 전원 선과 밀착시켜 도전성 선재(접지선)를 선 형상으로 형성하여 그 전원 선과 접지 선을 트위스트 배치함으로써 선로 상에 발생되는 노이즈를 자체 감쇄 시키고 잔여 노이즈성분을 대지에 방류하여 제거함으로 인해 노이즈를 방지하기 위한 고전압용 케이블을 제공함에 그 목적이 있다.

따라서, 상기한 고전압용 케이블의 제조 방법에는 상기 전기 도선군이 한 조가 되도록 배치되어 구성하는 본 발명에 따른 고전압용 케이블은 트위스트 형상으로 기 제작된 도선과 접지 선을 해당되는 위치에 밀착 배치하고 그 외부 측에 전기적으로 절연 가능하도록 각종의 절연 피복 층을 형성함으로써 전력의 전송 시 도선에서 발생되는 유도 손실장애와 노이즈를 자체 감쇄 시키거나 대지로 방류시키게 된다.

도 1은 종래의 일반적인 형상의 구성 케이블의 단면을 도시한 사시도.

도 2의 2a,2b,2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 구성 케이블의 단면을 도시한 예시도.

도 3a,3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 케이블 내부의 도선 별 위상 배치를 도시한 예시도

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

30 : 중심선, 34 : 도선 간 충전 부

36a∼36c : 상별 도선, 38 : 접지용 도선

40 : 제 1절연 피복 층, 46 : 전도 피복 층

48 : 바인더, 50 : 제 2절연 피복 층

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고전압용 케이블의 구성은 3 상의 전원 케이블이 서로 트위스트 형상을 이루며 도선과 접지 선이 밀착 배치하고 외부 측에 전기적 절연이 가능하도록 각종의 절연 피복 층을 형성하며 고전압을 공급하는 케이블로 구성 됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1의(가)와 (나)는 본 발명과 대조되는 종래의 고전압용 케이블 사시도 이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고조파와 선로 손실을 최소화한 고전압용 케이블 단면을 도시한 도면으로, 본 케이블은 축 방향으로 중앙 중심선 (30)를 포함하여 충진재로 충진하여 케이블의 중심 축 선(30)을 기준으로 연장되어 있다.

이때, 상기한 중심선(30)은 생략 가능하며, 그 재질은 다양하고 적절한 형질로 제공된다.

상기 중심선(30)을 기점으로 일정간격이 떨어진 상태에서 축을 따라 각 상별 고전압 전원용 케이블과 도전성 선재(접지선)를 선 형상으로 형성하여 트위스트 배치함으로써 선로 상에 발생되는 노이즈를 자체 감쇄 시키고 잔여 노이즈성분을 대지에 방류하여 제거함으로 인해 노이즈를 방지하기 용이하도록 구성하게 된다.

상기 도선 간 충전부(34)의 내부에는 상기 중심(30)에 축 방향으로 밀착되어3 ∼ 4개의 도선(36a∼36c,38)이 배치된다. 그 도선(36a∼36c,38)의 각각은 소정의 절연 자켓으로 둘러싸인 케이블을 포함한다. 본 실시 예에서는 3 ∼ 4개의 도선을 하나의 조로 형성하여 상기 도선 간 충전부(34)내에 한조를 형성되도록 설계하였다.

단, 상기한 형태의 설계상태는 사용용도나 사양에 따라 용이하게 변경 가능하다.

상기 도선 간 충전부(34)에 축 방향으로 형성되는 도선(36a∼36c,38) 이외의 공간에는 합성중합체 등으로 이루어진 충전재가 충진 되는 형태로 구성된다.

이때, 상기 중심선(30)에 밀착되어 형성되는 도선(36a∼36c,38)은 상기 도선간 충전부(34)의 내부에 메워진 상태인 상기 충전 제로서 그 중심선을 기준으로 충진 하며 중심선(30)은 반드시 실물체 로서 구성을 요구하는 것은 아니다.

또한, 개개의 도선(36,38)의 전선은 주석 도금된 연동 선이나 그 밖의 다른 전도성이 우수한 전선으로 이루어지며, 그 도선(36,38)의 절연 자켓(36E,38E)으로는 폴리올레핀 또는 플루오르카본 물질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 도선(36a∼36c)들의 절연 자켓(36E,38E)에 축 방향으로 밀착되어 접지선(38)이 구성되는 바, 그 접지선(38)은 나선(裸線)형태 또는 외장이 합성 수지제 등으로 이루어지므로 상기 도선(36)의 선로 상에서 발생되는 노이즈가 접지선(38)을 매개하여 그 접지선(38)내부에서 자체 소멸되거나, 대지로 방류될 수 있도록 밀착되어 형성된다.

이때, 각상의 선로(36a∼36c)에 대해서 그 각상의 도선(36a∼36c)에 대응되는 접지선(38)에 의해 노이즈가 대지로 방류될 수 있도록 한다.

또한, 이때 구성되는 접지선(38)은 1선을 배치시킴이 바람직 하나 본 발명의 고전압 전송용 케이블의 크기가 최소화 하기 위하여 도 2c 와 같이 분산 배치하여 근접시켜 위치 시킬수 있다.

한편, 절연체로 감겨져 구성되는 상기 외장(50)의 내부 면에는 알루미늄이나 금속성 테이프로 감겨지는 전도 피복층(46)이 형성되는 데, 이는 본 케이블의 종단부에서 접지전위와 전기적으로 접속되어 발생되는 잔여 노이즈성분을 대지로 방류시키도록 구성된다.

상기 전도 피복 층(46)의 외부에는 소정의 재질의 절연지가 둘러싸여 이루어진 절연 피복층(48)이 형성된다. 또한, 상기 절연 피복층(48)의 외측으로 폴리에틸렌시드 등과 같은 절연강도를 갖는 절연 피복층(50)이 형성된다.

이어, 도 3a,3b는 도 2a,2b,2c에 도시된 고조파와 선로 손실을 최소화한 고전압 전선 도선 들이 하나의 조를 이루며 트위스트 배치됨을 도시한 측 단면도이다.

도 3a,3b에 도시된 바와 같이, 하나의 조를 형성하는 각 도선(36)과 접지선(38)은 평형 병렬 배선방식으로 트위스트 배치되어 선로 상에서 발생되는 노이즈가 자체적으로 상쇄될 수 있도록 하며, 잔여 노이즈성분은 상기 접지선(38)을 매개체로 하여 대지로 방류될 수 있도록 한다.

먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 하나의 조를 이루는 구성요소가 세개의 도선(36a,36b,36c)과 접지선(38)이며, 그 도선(36a,36b,36c)과 접지선(38)은 각각120도의 위상 차를 유지한 채 트위스트 배치가 이루어진다. 예컨대, 제 1도선(36a)의 시점이 0도인 사인(sin)곡선 형태라면, 제 2도선(36b)은 120도가 시점이 되는 사인(sin)곡선, 제 3도선(36b)은 240도가 시점이 되는 사인(sin)곡선, 상기 접지선(38)은 이들과 평형의 등위상 벡터 값을 유지시키며 트위스트 배치하여 벡터값의 평형을 이루는 형태를 취하여 배치되어진다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고조파와 선로 손실을 최소화한 고전압 전선을 구성하는 데 요구되는 단계들은 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 그 변경이 가능한 바, 예컨대 상기 내/외측 외장 들의 재질의 변경이 가능하고 또한, 상기 전도 피복 층, 제 1절연 피복 층, 제 2절연 피복 층 등의 제조과정은 그 단계의 일부를 생략하거나 필요에 따라 추가함이 가능하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 고조파와 선로 손실을 최소화한 고전압용 케이블과 그 제조방법에 의하면 조별로 도선 들과 접지 선을 기 제작한 후에 해당되는 위치에 제공한 후 본 발명의 케이블은 전체 도선 들을 한꺼번에 트위스트상태로 제작하므로 제작 공정이 획일화되고 도선의 구성시 접지용 도선이 함께 제공되므로 각 조에서 발생되는 노이즈의 방류가 용이하게 실시되어 전기적인 성능 또한, 기존의 케이블에 비하여 우수하다.

또한, 상기 전선의 종단 부에서 접지선의 종단 부 접지를 수행할 때 그 접지선이 박막형태가 아닌 선 형태로 구성되므로 용이하게 종단 부 접지를 수행할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명의 에 따라 제작된 고전압용 케이블의 현장 시공은 맨홀 내에서의 연가를 위한 1회 이상의 용 틀음이 이 필요치 않으며 이로 인한 와류 손실등도 발생하지 않게 된다. 또한 구내 전력 전송 구간을 포함하여 장거리 전송 구간에서 필히 검토 되어야할 정전 유도 장해와 전자 유도 장해의 최소화와 고조파의 파고치 억제로 인한 전송 계통의 안정화를 가져오며, 그리고 전력선에 포함시키는 반송파의 주파수 안정을 가져올 수 있다.

Claims (4)

1. 중심 축 선을 갖고 고전압 전력의 전송이 고조파와 선로 손실을 최소화된 상태에서 수행될 수 있도록 된 전기 도선을 갖는 고전압 전선으로 ,

   상기 전기 도선은 복수의 선이 1조의 전기 도선군으로 선 형상으로 연장되는 단일의 접지선이 각각 밀착되어 전기적으로 접촉됨으로써 상기 전기 도선에서 발생되는 노이즈가 자체 소멸되거나 대지에 방류될 수 있도록 배치되어 트위스트형상으로 축 방향으로 밀착되어 형성되며, 상기 전기 도선과 접지선이 조를 이루는 전기 도선군의 외측에 그 외부와 전기적으로 차폐시키기 위한 외장이 피복 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 고조파와 선로 손실을 최소화한 고전압용 케이블.
2. 제 1항에 있어서, 고조파와 선로 손실을 최소화하여 전송과 전력의 전송이 동시적으로 수행되도록 된 전기도선을 그 내부에 갖는 고전압용 케이블의 제조방법으로, 상기 전기 도선을 소정의 개수로 묶어 1조와 전기도선을 형성시키고 그 조에 해당하는 전기 도선군에 대응되게 한 개이상의 접지선(38)을 밀착시켜 해당 전기 도선군과 함께 트위스트형상으로 배선이 이루어지도록 형성하는 고조파와 선로 손실을 최소화를 이루어지는 것을 특징으로 하는 고전압용 케이블 제조 방법.
3. 제 2항에 있어서, 전기 도선군이 복수개의 회선으로 다수 배치되어 다수개의 도선군으로 형성되도록 하고, 다수개의 도선군이 서로 도선군간 상호 전기적으로절연될 수 있도록 각 층사이에 내측외장을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고조파와 선로 손실을 최소화하여 고전압의 전력을 전송 하기 위한 케이블의 제조 방법.
4. 제 2항과 3항에 있어서, 절연물질로 구성되는 외장에서 상기 전기도선층의 외부에서 그 내측으로 압력을 가하면서 고전압 전송용 케이블의 크기가 최소화 하기 위하여 도 2c 와 같이 접지선을 분산 배치하여 트위스트 방법으로 근접시켜 밀착하여 제작하고 전도성이 우수한 재질로 구성되며 소정의 절연피복층이 제공되는등 전력 케이블의 외장 마감에 따라 그호칭을 달리하나 본 발명의 청구 제 1항과 같은 구성이 포함된 고조파와 선로 손실을 최소화하여 전송과 전력의 전송을 위한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 고전압용 케이블의 제조방법.