KR20110087043A - 고온 내압성을 갖는 전력케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전력케이블은 케이블의 중심으로부터 바깥쪽으로 가면서 도체선, 내부 반도전층, 절연층, 외부 반도전층, 금속차폐층, 방식층이 차례대로 구비되고, 상기 금속차폐층과 방식층 사이에는 상기 금속차폐층과 방식층을 상호 접착시키는 접착층이 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

고온 내압성을 갖는 전력케이블{POWER CABLE HAVING PRESSURE-RESISTANT PROPERTY IN HIGH TEMPERATURE CONDITION}

본 발명은 전력케이블에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 케이블 내부에 전력전송용 도체선이 구비되고 케이블의 최외곽에는 방식층이 구비된 구조를 가진 전력케이블에 관한 것이다.

초고압 전력전송용으로 사용되는 전력케이블은 도 1에 도시된 바와 같이 케이블 중심에 도체선(10)이 배치되고 바깥쪽으로 가면서 내부 반도전층(Inner semiconductive layer)(11), 절연층(12), 외부 반도전층(Outer semiconductive layer)(13), 금속차폐층(14), 방식층(15)이 차례대로 구비된 구조를 포함한다.

통상적으로 도체선(10)은 구리 또는 알루미늄 선재에 의해 형성된다. 도체선(10)이 여러 가닥으로 구성될 경우에는 소정의 바인더에 의해 묶인 형태로 제공된다.

도체선(10)의 외부에는 도체선(10) 표면의 전계를 완화시키기 위한 내부 반도전층(11)이 형성되고, 내부 반도전층(11)의 외부는 절연층(12)에 의해 피복된다.

또한, 절연층(12)의 외곽에는 전계 완화와 절연체 보호를 위하여 외부 반도전층(13)이 구비되고, 외부 반도전층(13)의 바깥에는 금속차폐층(14)이 구비된다. 금속차폐층(14)은 알루미늄이나 구리, 납 등으로 이루어진 금속관이나 와이어 편조체 형태로 구성된다.

방식층(15)은 전력케이블의 최외곽에 구비되어 시스체로 사용된다. 방식층(15)은 주로 폴리비닐클로라이드(PVC)나 폴리에틸렌(PE) 재질로 구성되어 케이블 내부를 보호한다.

전력케이블에 있어서, 특히 금속차폐층(14)은 압출 공정이나 성형/용접 공정에 의해 형성되는데, 어떤 공정을 거치더라도 금속차폐층(14)에는 핀홀(Pin Hole)과 같은 형태로 결함이 존재할 가능성이 있다.

금속차폐층(14)의 결함은 기밀성을 저하시켜 케이블 내부의 압력 상승을 초래함으로써 안전사고를 유발할 수 있다. 즉, 통상적으로 고압 송전 중에 전력케이블의 내부 온도는 90℃ 정도까지 상승하고 압력은 1kgf/㎠ 정도까지 상승하게 되는데, 이로 인해 전력케이블의 내부 압력이 상승하여 방식층(15)이 부풀어 오르거나 터지는 사고가 발생할 수 있다. 방식층(15)이 PVC 재질로 이루어진 경우에는 40~50℃ 정도의 온도에서도 방식층(15)이 연화되어 내압성이 현저히 감소하게 된다.

상기와 같이 전력케이블의 방식층(15)이 부풀어 오르거나 터지는 것은 매우 위험한 상황이므로 전력케이블의 내부 압력 상승 시 방식층(15)의 변형을 방지하기 위한 대책이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 금속차폐층과 방식층 사이의 결합구조 개선을 통하여 고온 내압성이 향상된 전력케이블을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 다른 전력케이블은 전력전송용 도체선; 상기 도체선을 둘러싸는 내부 반도전층; 상기 내부 반도전층을 감싸는 절연층; 상기 절연층을 둘러싸는 외부 반도전층; 상기 외부 반도전층을 둘러싸는 금속차폐층; 상기 금속차폐층의 바깥에 위치하는 방식층; 및 상기 금속차폐층과 방식층 사이에 형성되어 상기 금속차폐층과 방식층을 상호 접착시키는 접착층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 방식층은 PVC 재질로 이루어지고, 상기 접착층은 TPU 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 접착층은 바이켓 연화점 90℃ 이상, 용융점 130℃ 이상, 인장강도 30MPa 이상, 층 두께 0.1~2mm의 물성을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 고압 송전 시 케이블 내부의 온도가 상승하더라도 금속차폐층과 방식층 간의 접착성이 양호하게 유지되므로 방식층이 부풀거나 터지는 사고를 방지할 수 있다.

또한, 케이블의 내부 온도가 상승하더라도 방식층, 즉 시스의 표면이 평활하게 유지될 수 있으므로 전기적 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 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 전력케이블의 주요 구성을 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력케이블의 주요 구성을 도시한 단면도이다.

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 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력케이블의 주요 구성을 도시한 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력케이블은 중심으로부터 바깥쪽으로 가면서 도체선(100), 내부 반도전층(101), 절연층(102), 외부 반도전층(103), 금속차폐층(104), 접착층(105), 방식층(106)이 차례대로 구비된 구성을 갖는다.

도체선(100)은 구리나 알루미늄과 같은 도전성 선재에 의해 형성되어 전력전송용 선로로 사용된다. 비록 도면에는 단일한 가닥의 도체선(100)이 도시되어 있으나, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않고 둘 이상의 가닥으로 이루어진 도체선을 포함할 수도 있다. 도체선(100)은 케이블의 중심에 구비되는 것이 바람직하나, 필요에 따라서는 중심으로부터 벗어난 위치에 배치될 수도 있음은 물론이다.

내부 반도전층(101)은 도체선(100)을 둘러싸도록 형성되어 도체선(100) 표면의 전계를 완화하는 작용을 하게 된다.

내부 반도전층(101)은 절연층(102)에 의해 덮혀서 외부와 절연된다. 절연층(102)의 재료로는 예컨대, EPR(에틸렌프로필렌고무)이 채용 가능하다.

외부 반도전층(103)은 절연층(102)을 둘러싸도록 형성되어 전계 완화와 아울러 절연체를 보호하는 작용을 하게 된다. 비록 도면에는 도시되지 않았으나, 필요에 따라 외부 반도전층(103)의 외부에는 소정의 반도전성 테이프층이 더 구비될 수 있다.

금속차폐층(104)은 외부 반도전층(103)의 바깥에 배치되어 전기적 차폐기능을 제공한다. 금속차폐층(104)은 알루미늄이나 구리, 납 등으로 이루어진 금속관이나 와이어 편조층 형태로 구성될 수 있다.

방식층(106)은 전력케이블의 최외곽에 구비되어 외부환경으로부터 가해지는 충격이나 부식 작용으로부터 케이블을 보호한다. 방식층(106)은 폴리비닐클로라이드(PVC)나 폴리에틸렌(PE) 재질로 구성되는 것이 바람직하나, 이러한 예에 한정되지 않고 그밖에 다양한 폴리머 물질이 채용될 수 있음은 물론이다.

접착층(105)은 금속차폐층(104)과 방식층(106) 사이에 형성되어 금속차폐층(104)과 방식층(106) 간의 접착성을 향상시키는 기능을 제공한다.

접착층(105)이 TPU(Thermoplastic Polyurethane) 재질로 이루어질 경우에는 PVC로 이루어진 방식층(106)과 금속차폐층(104)을 효과적으로 접착시킬 수 있다. TPU는 연화점이 PVC에 비해 높아서 고온 환경에서 우수한 내압성을 나타낸다. 이에 따라 0.1~2mm 정도의 얇은 두께로 접착층(105)을 형성하더라도 케이블 내부의 온도 및 압력 상승에 성공적으로 대응하여 방식층(106)의 변형을 방지할 수 있다.

TPU로 이루어진 접착층(105)은 바이켓 연화점(Vicat softening point) 90℃ 이상, 용융점 130℃ 이상, 인장강도 30MPa 이상의 물성을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 따르면, 예컨대 금속차폐층(104)에 0.5mm 정도의 핀홀이 존재하여 케이블의 내부 온도가 90℃, 압력이 1kgf/㎠ 정도가 되더라도, 0.5mm 두께의 접착층(105)을 구비하여 방식층(106)이 부풀어 오르는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 전력케이블은 내부 반도전층(101), 절연층(102), 외부 반도전층(103), 금속차폐층(104) 등에 의해 고압에서 절연파괴 현상이 방지되며, 금속차폐층(104)에 결함이 존재하여 케이블 내부의 온도 상승으로 압력이 증가하더라도 접착층(105)에 의해 방식층(106)의 변형이 억제되므로 케이블의 기계적, 전기적 특성이 안정적으로 유지될 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.

<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>
100: 도체선 101: 내부 반도전층
102: 절연층 103: 외부 반도전층
104: 금속차폐층 105: 접착층
106: 방식층

Claims (3)

1. 케이블의 중심으로부터 바깥쪽으로 가면서 도체선, 내부 반도전층, 절연층, 외부 반도전층, 금속차폐층, 방식층이 차례대로 구비된 전력케이블에 있어서,
   상기 금속차폐층과 방식층 사이에 형성되어 상기 금속차폐층과 방식층을 상호 접착시키는 접착층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
2. 제1항에 있어서,
   상기 방식층은 PVC 재질로 이루어지고,
   상기 접착층은 TPU 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전력케이블.
3. 제2항에 있어서,
   상기 접착층은 바이켓 연화점 90℃ 이상, 용융점 130℃ 이상, 인장강도 30MPa 이상, 층 두께 0.1~2mm의 물성을 갖는 것을 특징으로 하는 전력케이블.

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