KR20060100654A

KR20060100654A - 전력케이블의 부분방전 검출을 위한 접속함 일체형감지장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20060100654A
Application number: KR1020050022370A
Authority: KR
Inventors: 김충식; 이전선
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2006-09-21
Also published as: KR100693634B1

Abstract

본 발명은 전력케이블의 부분방전을 측정하는 장치와 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 전력케이블이 삽입될 수 있는 중공을 가진 케이블 접속함용 동관; 상기 동관의 외주를 감싸는 유전체층; 상기 유전체층 위에서 상호 대향하는 전극쌍을 구비하여 상기 전력케이블의 부분방전 펄스를 커플링하는 커패시터 전극부; 상기 커패시터 전극부를 수밀되게 피복하는 자켓층; 및 상기 부분방전 펄스의 검출을 위해 상기 커패시터 전극부에 연결되는 임피던스 소자;를 포함하는 접속함 일체형 감지장치가 개시된다.

또한, 본 발명에 따르면, 케이블 접속함용 동관의 길이 방향을 따라 유전체판을 횡권하는 단계; 상기 유전체판 위에 커패시터 전극부를 고정하는 단계; 상기 동관을 건조로에 투입하여 예열하는 단계; 상기 동관을 고분자 유전체액에 디핑하는 단계; 상기 디핑처리로 고분자 자켓층이 형성된 동관을 다시 건조로에 투입하여 고분자 자켓층을 숙성시키는 단계; 및 상기 고분자 자켓층을 수냉하는 단계;를 포함하는 접속함 일체형 감지장치 제조방법이 개시된다.

케이블 접속함, 부분방전, 유전체, 임피던스, PVC, 커패시터, 커패시턴스

Description

전력케이블의 부분방전 검출을 위한 접속함 일체형 감지장치 및 그 제조방법{Sensor integrated at the cable joints for sensing partial discharge of cable and fabrication method therefor}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래기술에 따른 부분방전 감지장치의 구성을 도시하는 단면도.

도 2는 종래기술에 따른 부분방전 감지장치의 설치예를 도시하는 사시도.

도 3은 커패시터를 이용해 케이블의 부분방전을 감지하는 원리를 보여주는 회로도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접속함 일체형 감지장치의 외관을 도시하는 사시도.

도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ'선에 따른 단면도.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

101...동관 102...유전체층

103...커패시터 전극부 104...자켓층

105...인출단자

본 발명은 전력케이블의 부분방전(Partial Discharge; PD)을 검출하기 위한 감지장치에 관한 것으로서, 특히 케이블 접속함과 일체화된 구조를 가진 감지장치에 관한 것이다.

초고압 케이블의 절연상태에 대한 이상유무를 진단하기 위해 널리 사용되는 기술로는 도 1에 도시된 바와 같은 구성을 통해 케이블 접속함에서의 부분방전을 검출해 내는 기술을 들 수 있다.

도 1을 참조하면, 케이블 접속함에는 접속(17)이 이루어질 전력케이블(1)이 삽입될 수 있는 중공을 가진 동관(11)과, 동관(11)을 피복하는 고분자 자켓층(12)이 구비되고, 고분자 자켓층(12)의 외부에는 커패시터(Capacitor) 구조를 형성하기 위한 금속박 전극부(13)와, 금속박 전극부(13)를 감싸는 폴리염화비닐(PVC) 테이핑층(14)이 구비된다.

여기서, 금속박 전극부(13)는 도 2에 도시된 바와 같이 케이블 접속함(10)의 절연통(16)을 중심으로 양측에 각각 배치되는 방전검출용 커패시터 전극쌍(13a)과 캘리브레이션(Calibration)용 커패시터 전극쌍(13b)을 구비한다. 이때, 각 전극쌍 사이에는 유전체의 역할을 하는 고분자 자켓층(12)이 개재되므로 캐패시터 구조가 형성된다.

또한, 폴리염화비닐 테이핑층(14)은 20~40mm 정도의 폭을 가진 폴리염화비닐 테이프를 이용해 금속박 전극부(13)를 압박하면서 감아줌으로써 형성된다.

도 3의 회로도에 도시된 바와 같이, 방전검출용 커패시터 전극쌍(13a)에 의해 형성되는 커패시턴스(C3)와 캘리브레이션용 커패시터 전극쌍(13b)에 의해 형성되는 커패시턴스(C4)는, 전력케이블의 도전체(1a) 및 동관(11)에 의해 형성되는 커패시턴스(C1,C2)와 연결되어 부분방전 펄스를 커플링(Coupling)하게 된다. 따라서, 전력케이블(1)에서 부분방전이 일어날 경우 부분방전 펄스는 화살표로 표시된 경로를 따라 발생하게 되므로 방전검출용 커패시터 전극쌍(C3)과 캘리브레이션용 커패시터 전극쌍(C4) 사이에 소정의 임피던스(Zd)를 가진 임피던스 소자(15)를 연결하여 측정하면 부분방전을 검출해 낼 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 종래의 부분방전 감지장치는 고분자 자켓층(12)과 금속박 전극부(13)의 접촉면에 수분이 유입될 경우 접촉면이 들뜨거나 기포가 생성되어 측정 오류가 발생할 수 있으며, 장시간 사용시 폴리염화비닐 테이프의 접착력이나 바인딩력(Binding force)이 약화되어 케이블 접속함(10)에서 금속박 전극부(13)가 분리될 수 있는 취약점이 있다.

또한, 방재테이프 등에 의해 케이블 접속함(10)의 외부구조에 변형이 가해진 경우 커패시턴스를 일정하게 유지하는 것이 불가한 문제가 있고, 케이블 접속함(10)이 설치되어 있는 환경이 열악할 경우 금속박 전극의 설치작업이 번거롭고 안전사고가 발생할 수 있는 우려도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 전력케이블의 부분방전을 검출하기 위한 커패시터 구조가 케이블 접속함에 내장된 접속함 일체형 감지장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 접속함 일체형 감지장치에는 접속함 몸체를 이루는 동관과, 동관의 외부에 고정되는 커패시터 전극부와, 커패시터 전극부를 피복하는 자켓층이 구비된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접속함 일체형 감지장치는, 전력케이블이 삽입될 수 있는 중공을 가진 케이블 접속함용 동관; 상기 동관의 외주를 감싸는 유전체층; 상기 유전체층 위에서 상호 대향하는 전극쌍을 구비하여 상기 전력케이블의 부분방전 펄스를 커플링하는 커패시터 전극부; 상기 커패시터 전극부를 수밀되게 피복하는 자켓층; 및 상기 부분방전 펄스의 측정을 위해 상기 커패시터 전극부에 연결되는 임피던스 소자;를 포함한다.

상기 커패시터 전극부는, 동관 상에서 상호 이격되게 배치되는 방전검출용 커패시터 전극쌍과 캘리브레이션용 커패시터 전극쌍을 구비하는 것이 바람직하다.

바람직하게, 상기 유전체층은 운모판으로 이루어질 수 있다.

부가적으로, 상기 커패시터 전극부에는 인출단자가 연결되어 상기 자켓층 밖으로 연장된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전력케이블의 부분방전을 측정하는 장치의 제조방법에 있어서, 케이블 접속함용 동관의 길이 방향을 따라 유전체판을 횡권하 는 단계; 상기 유전체판 위에 커패시터 전극부를 고정하는 단계; 상기 동관을 건조로에 투입하여 예열하는 단계; 상기 동관을 고분자 유전체액에 디핑하는 단계; 상기 디핑처리로 고분자 자켓층이 형성된 동관을 다시 건조로에 투입하여 고분자 자켓층을 숙성시키는 단계; 및 상기 고분자 자켓층을 수냉하는 단계;를 포함하는 접속함 일체형 감지장치 제조방법이 제공된다.

상기 고분자 유전체액으로는 폴리염화비닐 용액이 사용되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 4에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접속함 일체형 감지장치의 외관이 도시되어 있으며, 도 5에는 그 내부 구성이 도시되어 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명은 케이블 접속함용 동관(101)과, 동관(101)의 외부에 고정되는 커패시터 전극부(103)와, 커패시터 전극부(103)를 피복하 는 자켓층(104)과, 부분방전의 측정을 위해 커패시터 전극부(103)에 접속되는 임피던스 소자(107)를 포함한다.

동관(101)은 접속작업이 이루어질 전력케이블(1)이 삽입될 수 있는 중공을 비롯하여 케이블 접속함(100) 몸체를 제공한다.

동관(101)의 외부에는 외주를 감싸도록 유전체층(102)이 형성되고, 유전체층(102) 위에는 커패시터 전극부(103)가 고정되어 커패시터 구조를 형성하게 된다. 유전체층(102)은 제조공정시 내열성을 갖도록 운모판으로 이루어지는 것이 바람직하나, 유전체층(102)의 재료가 이러한 물질에 한정되지 않음은 물론이다.

바람직하게, 동관(101)에는 절연통(106)이 개재되고, 커패시터 전극부(103)는 절연통(106)을 중심으로 양측에 상호 이격되게 배치되는 방전검출용 커패시터 전극쌍(103a)과 캘리브레이션용 커패시터 전극쌍(103b)을 구비한다. 방전검출용 커패시터 전극쌍(103a)에 의해 형성되는 커패시턴스는 0.5~1.5nF 정도의 값을 갖도록 설정될 수 있으나, 측정환경이나 케이블 접속함(100)의 구조에 따라 커패시턴스가 다양하게 변형 가능함은 물론이다. 여기서, 각 커패시터 전극쌍을 이루는 전극은 유전체층을 둘러싸도록 링형으로 이루어질 수 있으나, 전극의 형태가 이러한 구조에 한정되지 않음은 물론이다.

커패시터 전극부(103)는 예컨대, 폴리염화비닐(PVC)와 같은 고분자 물질의 자켓층(104)에 의해 수밀되게 피복된다. 자켓층(104)은 동관(101) 외부의 유전체층(102)에 견고히 밀착됨으로써 커패시터 전극부(103)를 고정하고, 습기 등 외부환경에 의해 커패시터 전극부(103)가 구조적 변형되는 것을 방지한다.

자켓층(104)의 외부에는 부분방전의 측정을 위해 커패시터 전극부(103)에 접속되는 임피던스 소자(107)가 구비된다. 임피던스 소자(107)는 부분방전의 측정이 가능하도록 소정의 임피던스를 갖는 한 어떠한 소자가 채용되어도 무방하다.

임피던스 소자(107)는 예컨대, 절연통(106) 위에 고정되며 커패시터 전극부(103)와 전기적으로 연결된다. 이를 위해, 본 발명에는 커패시터 전극부(103)로부터 자켓층(104) 외부로 연장된 인출단자(105)가 더 구비될 수 있다. 바람직하게, 인출단자(105)는 동(Copper) 등으로 제작된 볼트 취부방식의 단자가 채용될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접속함 일체형 감지장치 제조방법이 수행되는 과정을 설명하기로 한다.

먼저, 케이블 접속함용 동관(101)을 구비한 후 동관(101)의 길이 방향을 따라 유전체판을 횡권하는 과정이 수행된다. 여기서, 동관(101)으로는 통상의 케이블 접속함용 동관(101)과 마찬가지로 중간에 절연통(106)이 개재된 동관(101)이 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 유전체판으로는 하기의 예열 온도를 감안할 때 운모판이 채용되는 것이 바람직하다.

유전체판을 이용해 동관(101) 외부에 유전체층(102)을 형성한 후에는 유전체판 위에 커패시터 전극부(103)를 고정하는 과정이 진행된다. 커패시터 전극부(103)의 고정은, 동관(101)의 길이방향으로 상호 이격되게 배치되는 방전검출용 커패시터 전극쌍(103a)과 캘리브레이션용 커패시터 전극쌍(103b)을 고정함으로써 수행된다. 바람직하게, 각 커패시터 전극쌍에는 인출단자(105)가 하기의 디핑층의 두께를 초과하는 높이로 형성된다.

이어서, 커패시터 전극부(103)가 고정된 동관(101)을 건조로에 투입하여 예열한 다음 예컨대, 폴리염화비닐액에 해당하는 고분자 유전체액에 디핑하는 과정이 수행된다. 이때, 예열 온도는 500℃ 정도로 설정되는 것이 바람직하다.

고분자 유전체액의 디핑층이 5mm 정도 형성된 후에는 다시 동관(101)을 건조로에 투입하여 고분자 자켓층(104)을 숙성시키는 과정이 수행된다.

최종적으로, 상기 고분자 자켓층(104)을 수냉한 다음 인출단자(105)에 임피던스 소자(107)를 연결하면 케이블 접속함과 일체화된 부분방전 검지장치가 제작된다.

제작된 접속함 일체형 감지장치는, 상술한 바와 같이 커패시터 전극부(103)가 부분방전 펄스를 커플링하게 되므로 임피던스 소자(107)에 대한 측정을 통해 부분방전을 검출해 낼 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

이상의 설명과 같이 본 발명에 따른 접속함 일체형 감지장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 케이블 접속함의 내부에 커패시터 전극부가 설치되므로 수분 등에 의 한 커패시터 전극부의 구조적 변형을 방지할 수 있다.

둘째, 방재처리 등과 같은 접속함의 표면처리와는 무관하게 신뢰성이 있는 측정결과를 얻을 수 있다.

셋째, 방수특성이 우수하므로 물이 차는 맨홀구간이나 직접매설구간에도 사용이 가능하다.

넷째, 케이블 접속함과 부분방전 감지장치가 일체화되므로 시공이 편리하다.

Claims

전력케이블의 부분방전을 측정하는 장치에 있어서,

상기 전력케이블이 삽입될 수 있는 중공을 가진 케이블 접속함용 동관;

상기 동관의 외주를 감싸는 유전체층;

상기 유전체층 위에서 상호 대향하는 전극쌍을 구비하여 상기 전력케이블의 부분방전 펄스를 커플링하는 커패시터 전극부;

상기 커패시터 전극부를 수밀되게 피복하는 자켓층; 및

상기 부분방전 펄스의 측정을 위해 상기 커패시터 전극부에 연결되는 임피던스 소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 접속함 일체형 감지장치.
제1항에 있어서,

상기 커패시터 전극부는, 동관 상에서 상호 이격되게 배치되는 방전검출용 커패시터 전극쌍과 캘리브레이션용 커패시터 전극쌍을 구비하는 것을 특징으로 하는 접속함 일체형 감지장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 유전체층은 운모판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 접속함 일체형 감지장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 커패시터 전극부에 전기적으로 연결되고 상기 자켓층 밖으로 연장된 인출단자;를 더 포함하는 접속함 일체형 감지장치.
전력케이블의 부분방전을 측정하는 장치의 제조방법에 있어서,

케이블 접속함용 동관의 길이 방향을 따라 유전체판을 횡권하는 단계;

상기 유전체판 위에 커패시터 전극부를 고정하는 단계;

상기 동관을 건조로에 투입하여 예열하는 단계;

상기 동관을 고분자 유전체액에 디핑하는 단계;

상기 디핑처리로 고분자 자켓층이 형성된 동관을 다시 건조로에 투입하여 고분자 자켓층을 숙성시키는 단계; 및

상기 고분자 자켓층을 수냉하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 접속함 일체형 감지장치 제조방법.
제5항에 있어서,

상기 유전체판은 운모판인 것을 특징으로 하는 접속함 일체형 감지장치 제조방법.
제5항에 있어서,

상기 커패시터 전극부의 고정은, 동관의 길이방향으로 상호 이격되게 배치되 는 방전검출용 커패시터 전극쌍과 캘리브레이션용 커패시터 전극쌍을 고정함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 접속함 일체형 감지장치 제조방법.
제5항에 있어서,

상기 고분자 유전체액은 폴리염화비닐 용액인 것을 특징으로 하는 접속함 일체형 감지장치 제조방법.