KR20100126312A - 절연 고전압 ｄｃ 케이블 또는 고전압 ｄｃ 단자 또는 조인트를 제공하는 방법 - Google Patents

절연 고전압 ｄｃ 케이블 또는 고전압 ｄｃ 단자 또는 조인트를 제공하는 방법 Download PDF

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에이비비 리써치 리미티드
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Abstract

절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법은, 합성 폴리머 조성물을 갖는 폴리머 기재 절연 시스템 (12) 을 제공하는 단계 (21); 및 그 후에 불균질한 분포로 폴리머 기재 절연 시스템에 존재하는 적어도 하나의 물질에 대하여 불투과성인 덮개에 의해 상기 폴리머 기재 절연 시스템의 외부면을 덮으면서 (24) 상기 폴리머 기재 절연 시스템을 열처리 과정에 노출시킴으로써 (25), 폴리머 기재 절연 시스템의 적어도 하나의 물질의 농도를 균등화하는 단계를 포함한다.

Description

절연 고전압 ＤＣ 케이블 또는 고전압 ＤＣ 단자 또는 조인트를 제공하는 방법 {METHOD FOR PROVIDING AN INSULATED ELECTRIC HIGH VOLTAGE DC CABLE OR A HIGH VOLTAGE DC TERMINATION OR JOINT}
본 발명은 일반적으로 고전압 전력 장비에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본 발명은 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법에 관한 것이다.
폴리에틸렌 또는 가교 결합된 폴리에틸렌 (XLPE) 기재의 압출된 솔리드 절연체는 거의 40 년 동안 AC 트랜스미션 및 분배 케이블 절연체에 사용되었다.
그리하여, DC 케이블 절연체에 대한 XLPE 사용 가능성은 수년 동안 조사되었다. 이러한 절연체를 구비한 케이블은, DC 트랜스미션에 대해서 회로 길이에 대한 제한이 없고 또한 이 케이블이 고온에서 작동되도록 하는 전위 (potential) 를 가지므로, 트랜스미션 부하를 증가시킬 수 있다는 점에서, 직류 해저 케이블 (mass impregnated cable) 과 동일한 장점을 가진다.
하지만, 풀 사이즈 케이블에 대한 이러한 재료의 풀 전위를 얻을 수 없다. 주요 이유 중의 하나는 DC 장을 받게 될 때 유전체에서의 공간 전하 (space charges) 의 발달 및 축적으로 여겨진다. 이러한 공간 전하는 응력 분포를 왜곡시키고 또한 폴리머의 높은 저항으로 인해 장기간 지속된다. 절연체내의 공간 전하는, DC 전기장의 힘을 받을 때, 커패시터와 유사한 편광 패턴을 형성하도록 축적된다.
공간 전하 축적의 극성이 상이한 2 가지 기본 유형의 공간 전하 축적 패턴이 있다. 공간 전하 축적은 상기 전기장에 대한 실제 전기장의 어떠한 지점에서 국부적으로 증가하게 되고, 이는 절연체의 기하학적 치수 및 유전 특성을 고려할 때 상정된다. 실제 전기장에서 나타나는 증가는 상정된 전기장의 5 배 또는 심지어 10 배일 수 있다.
따라서, 케이블 절연체에 대한 설계 전기장은, 이러한 케이블 절연체에 더 두껍고/두껍거나 더 값비싼 재료를 사용하게 하는 상당히 큰 전기장을 고려하는 안전 인자를 포함하여야 한다. 공간 전하 축적의 형성은 느린 공정이고, 그리하여 이러한 문제는 동일한 극성에서 장시간 작동된 후의 케이블의 극성이 역전될 때 현저하게 된다. 이러한 역전으로 인해, 용량성 전기장은 공간 전하 축적으로 인한 전기장과 겹쳐지고, 장 응력 최대 지점은 경계면으로부터 이동되어 절연체안으로 가게 된다. 다른 특성에 심각한 영향을 주지 않으면서 절연 저항을 저감시키도록 첨가제를 사용함으로써 상기 상황을 개선시키려는 노력이 있었다.
AC 케이블 절연체용의 압출된 수지 조성물은, 통상적으로 과산화물 가교 결합제, 스코치 지연제 (scorch retarding agent) 및 항산화제 또는 항산화제로 된 시스템 등의 다양한 첨가제로 보완된 기재 폴리머로서 폴리에틸렌 수지를 포함한다. 압출된 절연체의 경우에, 반전도성 쉴드는 통상적으로 압출되고 또한 기재 폴리머 및 전기 전도성 또는 반전도성 필러 이외에 본질적으로 동일한 유형의 첨가제를 가지는 수지 조성물을 포함한다. 절연 케이블에서의 다양한 압출된 층은 일반적으로 종종 폴리에틸렌 수지에 기초한다. 폴리에틸렌 수지는 일반적으로 이러한 적용에서 폴리에틸렌 또는 에틸렌의 코폴리머 기재 수지를 의미하고, 여기에서 에틸렌 모노머는 이러한 매스의 주요부를 구성한다.
따라서, 폴리에틸렌 수지는 에틸렌 및 이러한 에틸렌과 공중합가능한 1 개 이상의 모노머로 구성될 수 있다. 오늘날, 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 은 AC 케이블용으로 유력한 절연 기재이다. 압출된 절연체의 물리적 특성 및 이러한 케이블의 제조, 선적, 배치 및 사용시에 우세한 조건의 영향 하에서 열화 및 분해를 견디는 능력을 향상시키기 위해서, 폴리에틸렌 기재 조성물은 통상적으로 안정화 첨가제, 예를 들어 항산화제, 산화, 방사선 등으로 인한 분해를 방해하도록 하는 전자 포착제 (electron scavengers), 가공성을 증가시키도록 하는 윤활 첨가제, 예를 들어 스테아린산, 전기적 응력을 견디도록 증가된 능력, 예를 들어 증가된 워터 트리 저항 (water tree resistance) 을 위한 첨가제, 예를 들어 폴리에틸렌 글리콜, 실리콘 등의 첨가제, 및 가열시 자유 라디칼로 분해되고 또한 가교 결합 밀도를 향상시킬 수 있는 능력을 가진 불포화 화합물, 조기 가교 결합을 방지하도록 하는 스코치 지연제와 조합되어 종종 사용되는 폴리에틸렌 수지의 가교 결합을 개시하는 과산화물 등의 가교 결합제를 포함한다.
다양한 첨가제의 수는 많고 또한 이들의 가능한 결합도 본질적으로 비한정적이다. 첨가제 또는 첨가제의 조합 또는 그룹을 선택할 때, 1 개 이상의 특성이 개선되면서 다른 특성은 유지되거나 또는 가능하다면 향상되는 것을 중점으로 한다. 하지만, 실제로 항상 그 후에 첨가제로 된 시스템에서 변경에 대한 모든 가능한 부작용을 예상하는 것은 불가능할 수 있다. 다른 경우에 있어서, 추구하는 개선점은, 항상 이러한 부작용을 최소화하려고 하더라도, 일부 최소한의 부작용을 수용해야 하는 그러한 엄격성 (dignity) 이다.
XLPE 조성물의 사용으로 인한 일부 단점은 오랫 동안 알려져 있지만, 그 장점 (예를 들어, 스코치, 즉 조기 가교 결합을 방지하는 능력) 은 이러한 단점을 보충해준다. 더욱이, 이러한 유형의 XLPE 조성물은 DC 전기장 하에서 공간 전하를 형성하는 강한 경향을 나타내어, DC 케이블용 절연 시스템에 사용될 수 없는 것으로 잘 알려져 있다. 하지만, 연장된 탈가스처리 (degassing), 즉 장기간 동안 가교 결합된 케이블 절연체를 고온에 노출시킴으로써 DC 전압 응력하에서 공간 전하를 축적하는 경향이 저감된다. 일반적으로, 열처리는 절연체로부터 아세토페논 (acetophenone) 및 큐밀 알코올 (cumyl alcohol) 등의 과산화물 분해 생성물을 제거하고, 그럼으로써 공간 전하 축적을 저감시킨다. 탈가스처리는 종이 절연체의 함침에 비하여 시간 소모적인 일괄적인 공정이므로, 비용이 많이 든다. 그리하여, 탈가스처리에 대한 필요성을 없애는 것이 유리하다. AC 케이블에서 압출된 절연체로서 사용되는 대부분 공지된 가교 결합된 폴리에틸렌 조성물은 공간 전하 축적에 대한 경향을 나타내고, 이는 DC 케이블용 절연 시스템에 사용하기에는 적절하게 않게 된다.
따라서, 네트워크의 트랜스미션과 분배 케이블 및 전력의 DC 트랜스미션 및 분배를 위한 설치물로서 사용하는데 적합한 압출된 폴리머 기재 전기 절연 시스템을 갖춘 절연 DC 케이블을 제조하는 공정을 제공하는 것을 소망한다. 압출된 절연 시스템의 적용 및 처리 공정은, 바람직하게는 케이블의 어떠한 장기간의 시간 소모적인 일괄 처리 (예를 들어, 열처리) 에 대한 필요성이 없도록 하여 케이블 절연체의 안정적이고 일정한 유전 특성 및 높고 일정한 전기 강도를 보장하도록 실시된다. 그 결과 얻어진 케이블 절연체에서는 공간 전하 축적에 대한 낮은 경향, 높은 DC 파괴 강도, 높은 임펄스 강도 및 높은 절연 저항이 더 나타난다. 이러한 공정의 채택으로, 제조 시간 및 제조 비용이 저감되므로 종래 기술의 방법보다 기술적 및 경제적으로 진보하게 되고, 또한 케이블 절연 시스템의 적용 및 처리에 대한 본질적으로 연속적이거나 적어도 반연속적인 공정에 대한 가능성을 제공해준다. 또한, 이러한 공정은, 함침된 종이 기재 절연체를 포함하는 종래의 DC 케이블의 신뢰성, 낮은 유지 요건 및 긴 수명이 유지되거나 향상된다.
본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 절연 고전압 DC 케이블을 제조하는 방법을 제공한다. 또한, 본 발명의 목적은 유사한 특성을 가진 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 것이다.
이러한 목적은, 무엇보다도, 본원에 따라서 첨부된 청구항에 청구되는 방법에 의해 달성된다.
본원의 일 양태에서 따라서, 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 합성 폴리머 조성물, 바람직하게는 합성 폴리에틸렌 조성물을 갖는 폴리머 기재 절연 시스템을 제공하는 단계; 선택적으로, 상기 폴리머 조성물을 가교 결합하는 단계; 및 불균질한 분포로 폴리머 기재 절연 시스템에 존재하는 적어도 하나의 물질에 대하여 불투과성인 덮개에 의해 상기 폴리머 기재 절연 시스템의 외부면을 덮으면서 상기 폴리머 기재 절연 시스템을 열처리 과정에 노출시킴으로써, 폴리머 기재 절연 시스템의 적어도 하나의 물질의 농도를 균등화하는 단계를 포함한다. 상기 적어도 하나의 물질은, 통상적으로 전술한 바와 같은 상이한 종류의 첨가제 및 가교 결합 생성물을 포함하고, 이러한 물질은 통상적으로 전도성을 증가시킨다.
상기 방법을 제공함으로써, 폴리머 기재 절연 시스템의 경계면, 즉 내부면 및 외부면에서의 적어도 하나의 물질의 농도 및 그로 인한 전도성이 증가되어 이러한 경계면에서의 전기장 및 공간 전하를 저감시킬 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 전술한 열처리 과정은, 폴리머 기재 절연 시스템으로부터, 예를 들어 메탄 등을 제거하는 열처리 이후에 실시된다. 이러한 초기의 열처리로 인해 농도 프로파일은 포물선 형태에서 폴리머 기재 절연 시스템의 외부면쪽으로 단조롭게 감소하는 농도 프로파일로 변하게 된다. 그리하여, 불투과성 덮개에 대한 추후의 열처리는 폴리머 기재 절연 시스템의 외부면에 인접한 적어도 하나의 물질의 농도를 증가시키도록 실시되는 것이 바람직하다.
일 실시형태에 있어서, 상기 방법은 절연 고전압 DC 케이블을 제조하는 방법이고, 상기 폴리머 기재 절연 시스템을 제공하는 단계는 도체 주변에서 폴리머 기재 절연 시스템을 압출하는 것을 포함한다.
상기 적어도 하나의 물질에 불투과성인 덮개는 드럼상에 또는 용기 내에서 감겨짐에 따라 상기 압출된 DC 케이블의 롤 주변에 감겨지는 덮개일 수도 있다. 다른 방법으로, 납 시트, 금속 적층체 및/또는 외부 덮개 또는 외피에 의해 상기 압출된 DC 케이블을 덮은 후에 추후의 열처리를 하며, 이 때 상기 층은 압출된 절연 시스템에 존재하는 적어도 하나의 물질에 대하여 불투과성이다.
본원의 다른 특징 및 그 장점은 이하의 본원의 실시형태의 자세한 설명으로부터 명백할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 절연 고전압 DC 케이블을 제조하는 방법의 순서도,
도 2 는 도 1 의 순서도에 따라서 제조되는 고전압 DC 케이블의 개략적인 사시도,
도 3a ~ 도 3c 는, 폴리머 기재 절연 시스템으로부터 메탄을 제거하는 열처리 공정 이전에, 도 2 의 고전압 DC 케이블의 폴리머 기재 절연 시스템내의 반경방향 간격에 따른 농도, 전기장, 및 공간 전하의 선도, 및
도 4a ~ 도 4c 는, 폴리머 기재 절연 시스템으로부터 메탄을 제거하는 열처리 공정 이후에, 도 2 의 고전압 DC 케이블의 폴리머 기재 절연 시스템내의 반경방향 간격에 따른 농도, 전기장, 및 공간 전하의 선도.
본 발명의 일 실시형태에 따른 절연 고전압 DC 케이블을 제조하는 방법은, 이하 도 1 및 도 2 를 참조하여 설명된다. 도 2 에서는 절연 고전압 DC 케이블의 절단도를 도시한다. 이 DC 케이블은, 중심에서 외부쪽으로, 스트랜드형 다중 와이어 도체 (10), 이 도체 (10) 외측에 이를 중심으로 배치되는 제 1 압출된 반전도성 쉴드 (11), 이하 보다 설명되는 압출 및 가교 결합되는 조성물을 가진 압출된 폴리에틸렌 기재 도체 절연체 (12), 이 도체 절연체 (12) 외측에 배열된 제 2 압출된 반전도성 쉴드 (13), 금속 스크린 (14) 및 이 금속 스크린 (14) 외측에 배열된 외부 덮개 또는 외피 (15) 를 포함한다.
DC 케이블은, 적절하면, 다양한 기능성 층 또는 다른 특징으로 다양한 방법으로 더 보완될 수 있다. 예를 들어, 외부 압출된 쉴드 (13) 외측의 금속 와이어 형태의 보강물, 밀봉 화합물 또는 금속/폴리머 경계면에서 유도되는 수팽창성 분말 또는 예를 들어 내부식성 금속 폴리에틸렌 적층체에 의해 얻어지는 시스템, 및 수팽창성 재료에 의해 얻어지는 종방향 방수물 (water sealing), 예를 들어 외피 (15) 하부의 분말 또는 테이프로 보완될 수 있다. 도체는 스트랜드될 필요가 없지만 어떠한 원하는 형상 및 구성, 예를 들어 스트랜드형 다중 와이어 도체, 솔리드 도체 또는 세그먼트 도체일 수 있다.
절연 고전압 DC 케이블을 제조하는 방법에 따라서, 폴리머 기재 절연 시스템은, 단계 21 에서, 도체 (10) 를 중심으로 압출되고, 여기서 폴리머 기재 절연 시스템은 반전도성 쉴드 (11), 폴리에틸렌 기재 도체 절연체 (12), 및 제 2 반전도성 쉴드 (13) 를 포함한다. 다른 실시형태에 있어서, 폴리에틸렌 기재 도체 절연체 (12) 는 다른 폴리머 기재 도체 절연체로 교체될 수 있다.
압출을 실시하는 대표적인 일 방법에 대하여 이하 간단히 설명한다. 당업자는 본 발명에 사용될 수 있는 다른 압출 기술이 있음을 알고 있다.
대표적인 방법에 있어서, 상기 도체는, 도체 송출기 (pay-off) 로부터 압출 장비 및 다른 처리 및 조화 장치를 통하여 공급되고 또한 최종적으로 케이블 코어 권취기 (take-up) 에서 권취된다. 도체 송출기 및 케이블 코어 권취기는, 별도의 길이에 적절한 릴 또는 드럼일 수 있지만, 공급된 도체 및 생성된 케이블을 본질적으로 연속 처리하는 장치를 포함하는 어떠한 적절한 유형일 수 있다. 이 도체는 도체 예열기를 통하여 제 1 휠을 통과하고, 여기에서 도체는 압출에 의해 절연 시스템이 적용되기 전에 적절한 온도로 예열된다. 이러한 공정은 3 중 헤드 압출기 (triple head extruder) 가 사용되는 트루 (true) 3 중 압출에 적절하다. 2 개의 별도의 압출기를 사용하여 내부 및 외부 반전도성 층이 제공되며, 주요 절연체에 대해서는 다른 제 3 압출기를 사용한다.
이러한 압출 작업 후에, 압출된 폴리에틸렌 기재 도체 절연체 (12) 는 단계 22 에서 가교 결합되는 것이 유리하다. 이를 위해, 절연 DC 케이블은 가압 경화 및 냉각 챔버를 통과하게 되고, 여기에서 소망하는 가교 결합 정도 및 압출된 절연 시스템의 제어된 조화 및 냉각에 의해 영향을 받을 수 있는 다른 구조적 특징을 보장하도록 상기 조건이 제어된다. 통상적으로, 압출된 폴리에틸렌 기재 도체 절연체 (12) 는 다수의 첨가제, 그 중에서 디큐밀퍼옥사이드 (dicumylperoxide) 및 첨가제를 포함한다. 그 후, 이 케이블은 배출 캐터필러 (haul-off caterpillar) 를 통하여 또한 다른 처리를 위해 권취되기 전에 제 2 휠에 걸쳐 배출된다.
전술한 접근법은 압출된 절연 시스템의 적용 및 처리에 대한 본질적으로 연속적이거나 반연속적인 공정의 가능성을 제공해준다.
하지만, 이러한 공정으로 인하여, 가교 결합된 폴리에틸렌 기재 도체 절연체 (12) 내에는 메탄이 형성될 수 있다. 어떠한 메탄은, 단계 23 에서 압출된 DC 케이블을 열처리에 노출시킴으로써 제거될 수 있지만, 압출된 폴리머 기재 절연 시스템의 외부면이 어떠한 덮개 없이 유지되어 메탄이 날아가도록 한다.
다음으로, 단계 24 에서, 압출된 폴리머 기재 절연 시스템의 외부면은, 불균질한 분포로 압출된 절연 시스템에 존재하는 1 개 이상의 물질에 대하여 불투과성인 덮개에 의해 덮여진다.
상기 1 개 이상의 물질은 가교 결합으로부터의 1 개 이상의 잔류물 또는 부산물 및/또는 1 개 이상의 첨가제를 포함하는 것이 바람직하다. 잔류 생성물은 통상적으로 과산화물 분해 생성물, 예를 들어 아세토페논 및 큐밀 알코올을 포함하고, 첨가제는 통상적으로 1 개 이상의 항산화제 및 스코치 지연제를 포함한다. 하지만, 다른 첨가제는 동일하거나 더 크게 중요할 수 있다.
압출된 DC 케이블은 드럼상에 또는 용기내에 감겨질 수 있고, 이러한 압출된 DC 케이블의 전체 롤은 1 개 이상의 물질에 불투과성인 덮개에 의해 덮여질 수 있다. 바람직하게는, 얇은 금속 호일 등이 DC 케이블의 롤 주변에 감겨진다.
대안으로, 1 개 이상의 물질에 불투과성인 덮개는 금속 스크린 (14) 또는 이 금속 스크린 (14) 외측에 배열되는 외부 덮개 또는 외피 (15) 일 수 있다. 금속 스크린 (14) 은 납 시트 또는 금속 적층체일 수 있다.
다음으로, 압출된 DC 케이블을 불투과성 덮개로 덮은 후에, 이 압출된 DC 케이블은, 단계 25 에서, 압출된 절연 시스템내의, 특히 압출된 절연 시스템의 외부면에 인접한 1 개 이상의 물질의 농도를 균일하게 하도록 열처리 과정에 노출된다. 특히, 메탄을 제거하는 제 1 열처리는 통상적으로 포물선 형상의 농도 프로파일을, 압출된 절연 시스템의 내부면에서 볼 수 있는 바와 같이 단조롭게 감소하는 농도 프로파일로 이동시키기 때문에, 불투과성 덮개에 의한 제 2 열처리는 압출된 절연 시스템의 외부면에 인접한 1 개 이상의 물질의 농도를 증가시킨다.
이러한 열처리 과정은 특정 적용 및 사용되는 특정 가교 결합 첨가제에 따라서 실시될 수 있다. 하지만, 통상적으로 오늘날 사용되는 온도 및 처리 시간은 이하에 기재되어 있다.
열처리 과정은 바람직하게는 50 ~ 120℃, 보다 바람직하게는 70 ~ 90℃ 의 온도에서, 온도가 높아지면 짧아지는 시간, 바람직하게는 온도가 80℃ 일 때 24 ~ 72 시간 동안 실시된다.
마지막으로, 불투과성 덮개로서 이미 제공되지 않았다면 금속 스크린 (14) 및 외부 덮개 또는 외피 (15) 가 제공된다.
도 3a ~ 도 3c 에서는, 간단한 모델에 의해 산출되는 바와 같이, 압출된 절연 시스템으로부터 메탄을 제거하는 열처리 공정 이전에, 도 2 의 고전압 DC 케이블의 압출된 절연 시스템내의 반경방향 간격에 따른 농도, 전기장, 및 공간 전하의 선도를 나타낸다. 이 선도의 좌측은 압출된 절연 시스템의 내부면에 있는 위치에 대응하고, 우측은 압출된 절연 시스템의 외부면에 있는 위치에 대응한다. 보는 바와 같이, 농도 프로파일은 포물선 형태를 가진다 (도 3a). 전기장이 1 개 이상의 물질의 농도 프로파일을 따르지 않는다면, 단조롭게 감소하는 전기장이 얻어진다 (도 3b). 하지만, 전기장이 1 개 이상의 물질을 따르면, 압출된 절연 시스템의 내·외부에서 그곳의 높은 저항성으로 인해 전기장 레벨이 높은 전기장 프로파일을 얻게 된다 (도 3b). 공간 전하는 압출된 절연 시스템의 외부면 쪽으로 증가하는 분포를 가진다 (도 3c).
도 4a ~ 도 4c 는, 간단한 모델에 의해 산출되는 바와 같이, 압출된 절연 시스템으로부터 메탄을 제거하는 열처리 공정 이후에, 도 2 의 고전압 DC 케이블의 압출된 절연 시스템내의 반경방향 간격에 따른 농도, 전기장, 및 공간 전하의 선도를 나타낸다. 이 선도의 좌측은 전술한 바와 같이 압출된 절연 시스템의 내부면에 있는 위치에 대응하고, 우측은 압출된 절연 시스템의 외부면에 있는 위치에 대응한다. 여기에서, 농도 프로파일은 압출된 절연 시스템의 외부면 쪽으로 단조롭게 감소한다 (도 4a). 전술한 바와 같이, 전기장이 1 개 이상의 물질의 농도 프로파일을 따르지 않는다면, 단조롭게 감소하는 전기장이 얻어진다 (도 4b). 하지만, 전기장이 1 개 이상의 물질을 따르면, 압출된 절연 시스템의 외부면 쪽으로 증가하는 전기장 분포를 얻게 된다 (도 4b). 공간 전하는 압출된 절연 시스템의 외부면 쪽으로 약간 증가하는 분포를 가진다 (도 4c).
도 3 및 도 4 의 선도에서는, 온도 분포가 균일하고 또한 전도성의 전기장 의존성이 무시되는 것을 가정하여 형성한 것이다. 실제 상황에서는, 온도 구배 및 경계면에서의 전하 주입과 절연 재료내에서의 분해 등의 공정이 있을 수 있고 이는 전기장 분포에 영향을 줄 수 있다.
하지만, 본 발명에서, 압출된 절연 시스템의 내·외부면에 인접한 가교 결합 생성물의 큰 구배를 없애고 또한 이러한 가교 결합 생성물의 평균 농도에 덜 초점을 맞추면서, 압출된 절연 시스템내의 전기장 및 공간 전하 분포를 개선함이 매우 명확하다. 즉, 농도 프로파일을 제어하는 것이 전기장 및 공간 전하 분포를 제어하는데 있어서 가장 중요하지 않는 것으로 나타났다.
본 발명은 압출될 필요가 없는 고전압 DC 단지 및/또는 조인트에도 동일하게 적용될 수 있음을 이해해야 한다.
이러한 단자 및/또는 조인트는 폴리머 기재 절연 시스템을 성형함으로써 형성될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 폴리머 기재 절연 시스템은 미리 성형되어 본원의 열처리 과정에 노출된다. 이러한 성형된 단자 및/또는 조인트는 시장에서 팔릴 수 있다. 설치시, 전기 도체 둘레에 이러한 성형된 단자 및/또는 조인트가 제공된다.
다른 실시형태에 있어서, 성형된 폴리머 기재 절연 시스템은, 이러한 폴리머 기재 절연 시스템을 열처리 과정에 노출시키는 단계 이전에, 바람직하게는 압출 성형 또는 테이프 성형을 통하여, 도체 주변에 성형된다.

Claims (17)

  1. 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법으로서,
    - 합성 폴리머 조성물을 갖는 폴리머 기재 절연 시스템 (12) 을 제공하는 단계 (21) 를 포함하는 방법에 있어서,
    - 불균질한 분포로 폴리머 기재 절연 시스템에 존재하는 적어도 하나의 물질에 대하여 불투과성인 덮개에 의해 상기 폴리머 기재 절연 시스템의 외부면을 덮으면서 (24) 상기 폴리머 기재 절연 시스템을 열처리 과정에 노출시킴으로써 (25), 폴리머 기재 절연 시스템의 적어도 하나의 물질의 농도를 균등화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 절연 고전압 DC 케이블을 제조하는 방법이고, 상기 폴리머 기재 절연 시스템을 제공하는 단계 (21) 는 도체 (10) 주변에서 폴리머 기재 절연 시스템을 압출하는 것을 포함하는, 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 압출된 DC 케이블은 드럼상에 또는 용기 내에서 감겨지고, 이러한 압출된 DC 케이블의 롤은 상기 적어도 하나의 물질에 대하여 불투과성인 덮개, 바람직하게는 얇은 금속 호일에 의해 덮여지는, 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 압출된 DC 케이블은 납 시트, 금속 적층체 (14) 및/또는 외부 덮개 또는 외피 (15) 에 의해 덮여지고, 그 후에 DC 케이블을 열처리 과정에 노출 (25) 시키는, 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 압출된 폴리머 기재 절연 시스템의 외부면을 불투과성 덮개에 의해 덮지 않으면서 (23) 상기 압출된 DC 케이블을 열처리에 노출시켜서, 가교 결합 후에 상기 폴리머 기재 절연 시스템에 존재하는 제 2 물질을 제거하고,
    - 상기 제 2 물질을 제거한 후에, 상기 압출된 폴리머 기재 절연 시스템의 외부면을 덮개로 덮으면서 상기 압출된 폴리머 기재 절연 시스템을 열처리 과정에 노출시키는 것 (25) 을 실시하여, 상기 압출된 폴리머 기재 절연 시스템의 외부면에 인접한 적어도 하나의 물질의 농도를 증가시키는, 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 물질은 메탄인, 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법이고, 상기 폴리머 기재 절연 시스템을 제공하는 단계는 폴리머 기재 절연 시스템을 성형하는 것을 포함하는, 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 폴리머 기재 절연 시스템을 열처리 과정에 노출시키는 단계 이후에, 도체 (10) 주변에 상기 성형된 폴리머 기재 절연 시스템을 제공하는, 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 폴리머 기재 절연 시스템을 열처리 과정에 노출시키는 단계 이전에, 바람직하게는 압출 성형 또는 테이프 성형을 통하여, 도체 (10) 주변에 상기 성형된 폴리머 기재 절연 시스템을 제공하는, 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합성 폴리머 조성물은 합성 폴리에틸렌 조성물 (12) 인, 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 물질의 농도는 상기 압출된 폴리머 기재 절연 시스템의 외부면에 인접하여 균질화되는, 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합성 폴리머 조성물은 상기 폴리머 기재 절연 시스템을 열처리 과정에 노출시키는 단계 이전에 가교 결합되는 (22), 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 물질은 가교 결합으로 인한 잔류물 또는 부산물, 바람직하게는 과산화물 분해 생성물인, 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 물질은 첨가제를 포함하는, 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 첨가제는 항산화제인, 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열처리 과정은 50 ~ 120℃, 가장 바람직하게는 70 ~ 90℃ 온도에서 실시되는, 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열처리 과정은 이러한 열처리 과정이 실시되는 온도를 따르는 시간 동안 실시되는, 절연 고전압 DC 케이블 또는 고전압 DC 단자 또는 조인트를 제공하는 방법.
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