KR20110112839A - 고압 전기 전송 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유기 매트릭스에 적어도 부분적으로 내재된 하나 이상의 강화 요소를 포함하는 적어도 하나의 합성 강화 요소(1); 상기 합성 강화 요소(1)를 둘러싸는 코팅(2)으로서 상기 합성 강화 요소 둘레 전체에 실링된 코팅(2); 및 상기 코팅(2)을 둘러싸는 적어도 하나의 도전 요소(3)를 포함하며, 상기 실링 코팅(2)의 두께는 3000 ㎛를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 전기 케이블(10)에 관한 것이다.

Description

고압 전기 전송 케이블{HIGH VOLTAGE ELECTRIC TRANSMISSION CABLE}

본 발명은 전기 케이블(electrical cable)에 관한 것이다. 전기 케이블은 비배타적이면서 전형적으로, 고압 전기 전송 케이블 또는 일반적으로 OHL(overhead line) 케이블로 불려지는 오버헤드 전력 전송 케이블(overhead power transport cable)에 적용된다. 최근의 전기 전송 케이블들은 전형적으로 비교적 높은 연속 작동 온도를 갖는데, 이는 90℃ 보다 더 클 수 있으며 200℃ 또는 그 이상에 도달할 수도 있다.

US 6 559 385 문헌은 중심의 합성 강화 부재(central composite strength member)를 포함하는 그러한 유형의 전기 전송 케이블을 개시하며, 상기 합성 강화 부재는 예로써, 에폭시-유형의 열경화성 매트릭스(epoxy-type thermosetting matrix)에 내재된 복수의 카본 섬유들, 상기 합성 강화 부재 둘레에 감겨진 알루미늄 금속 테이프 및 상기 금속 코팅을 둘러싸는 도전 요소(conducting element)를 포함한다.

그러나, 그러한 전기 전송 케이블이 계속적으로 고온에서(특히, 90℃ 이상의 작동 온도에서) 작동할 때, 그것의 합성 강화 부재의 상기 열경화성 매트릭스는, 특히 공기 중의 산소에 의해, 열 산화(thermal oxidation)를 겪을 수 있으며, 상기 열 산화는 화학적 열화 및 그에 따른 상기 매트릭스의 다공성(porosity) 증대를 유발한다. 따라서, 상기 합성 강화 부재의 기계적 성질들(특히 그것을 구성하는 유기 매트릭스의 기계적 성질들)이 심히 약화되어 전기 전송 케이블의 고장(fracture)이 초래될 수 있다. 게다가, 상기 유기 매트릭스는 상기 합성 강화 부재를 역시 열화시킬 수 있는, 공기 중의 산소 이외에, 다른 유형의 외부 요인(agent)에 영향받게 된다.

EP 1 821 318 문헌은 알루미늄 코팅에 의해 둘러싸인 합성 와이어들(composite wires)을 포함하는 전기 케이블을 개시하며, 상기 코팅 자체가 도전 요소들에 의해 둘러싸인다. 이러한 알루미늄 코팅은 그것이 합성 와이어들 사이의 간극들 안으로 침투하기 때문에 충진(filling) 유형에 해당한다. 이러한 알루미늄 코팅의 두께는 적어도 3.5 mm이다. 결과적으로, 각각의 합성 와이어는 열-저항성 보호층(heat-resistant protective layer)에 의해 둘러싸여질 수 있다.

그러나, 과도하게 큰 알루미늄 코팅의 두께(즉, 3.5 mm 이상)는, 전기 케이블의 중량(특히 그것이 OHL 유형일 경우) 및 케이블의 기계적 성질들(특히 그것의 유연성)이 최적화되는 것을 막는다. 더욱이, 상기 알루미늄 코팅은 상기 합성 와이어들의 열적 열화를 유발할 수 있는 실질적인 열 공급을 수반하며 적용된다.

본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 단점들을 완화하는 것이다.

본 발명의 대상은, 전기 케이블로서, 유기 매트릭스에 적어도 부분적으로 내재된 하나 이상의 강화 요소들을 포함하는 적어도 하나의 합성 강화 부재; 상기 합성 강화 부재를 둘러싸며 상기 합성 강화 부재의 둘레 전체에 실링된 코팅(sealed coating); 및 상기 코팅을 둘러싸는 적어도 하나의 (전기적) 도전 요소(conducting element);를 포함하며, 상기 실링 코팅의 두께는 최대 3000 ㎛인 것을 특징으로 하는 케이블이다.

즉, 본 발명의 상기 코팅은 결합(join) 및 개구(opening)를 전혀 갖지 않는다.

상기 실링 코팅(sealed coating)은 상기 합성 강화 부재가 민감할 수 있는 모든 유형의 공격으로부터, 그것의 성질을 막론하고 상기 합성 강화 부재를 이롭게 보호하는데, 그러한 공격은 전기 케이블을 둘러싸는 외부 요인(agent)들로부터 오는 것이다. 따라서, 상기 전기 케이블의 동작 상황에서, 상기 실링 코팅은 상기 코팅의 외부로부터 상기 합성 강화 부재 안으로 상기 외부 요인들이 침투하는 것을 방지한다.

상기 외부 요인은 예로써 공기 중의 산소일 수 있다. 이러한 경우, 상기 실링 코팅은 상기 합성 강화 부재의 상기 유기 매트릭스의 열적 산화를 방지한다. 상기 외부 요인은 습기, 오존 또는 UV 복사선을 포함할 수도 있고, 전기 케이블의 제조 도중 특히 상기 합성 강화 부재 둘레에 상기 도전 요소를 배치할 때의, 코팅 물질들 또는 와이어-인발 오일 잔류물(wire-drawing oil residue)로부터 기인할 수도 있다.

상기 실링 코팅은, 접합(junction) 또는 정착(anchoring) 지점들과 같은 부속물(accessory)들의 배치 도중 또는 상기 케이블의 도전 요소의 절단시에 상기 합성 강화 부재를 보호하는 이점을 가지기도 하며, 마모(abrasion)로부터 그것을 보호하는 이점을 가지기도 한다.

마지막으로, 상기 실링 코팅의 두께는 기껏해야 최대 3000 ㎛이기 때문에, 본 발명에 따른 상기 전기 케이블은, 한편으론 OHL 케이블로서의 사용에 최적화된 중량을 가지며, 다른 한편으론 매우 양호한 기계적 성질들(특히 유연성)을 갖는다: 따라서 본 발명의 상기 실링 코팅은 상기 전기 케이블의 유연성을 약화시키지 않으며, 그 유연성은 상기 합성 강화 부재(들)에 의해 제공된다.

본 발명의 전기 케이블(특히, OHL 케이블)의 유연성(flexibility)은, 한편으론 케이블이 케이블의 운송을 위한 드럼에 감겨질 때, 그리고 다른 한편으론 케이블이 두 개의 철탑(pylon) 사이에 장착시 케이블이 인출(pay-out)/정지(breaking) 장치들 및/또는 풀리들(pulleys)을 지나갈 때, 그 케이블의 손상 방지를 가능케 한다.

추가적으로, 상기 케이블의 제조 도중, 상기 실링 코팅의 적용은 상당히 수월할 뿐만 아니라, 그것에 의해 상기 합성 강화 부재의 열적 열화(thermal degradation)가 회피될 수도 있다.

본 발명의 상기 실링 코팅은 유리하게는, 금속 물질 및/또는 중합체 물질(polymeric material)의 열 처리(heat treatment)에 의해 얻어질 수 있다.

제1 실시예에서, 상기 실링 코팅은 중합체 물질의 열 처리에 의해 얻어지는 적어도 하나의 금속층을 포함하며, 상기 열 처리는 상기 코팅을 실링(seal)하는 것을 가능하게 한다.

유리하게는, 이러한 실링된 "금속(metallic)" 코팅은, 실링된 금속 코팅이 상기 도전 요소와 접촉될 경우, 작동 중의 전기 케이블의 에너지 이송에 참여한다. 따라서 후자(도전 요소)에 흐르는 전류는 각각의 전기 전항들에 따라 상기 실링 코팅과 상기 도전 요소 간에 공유될 것이다.

"적어도 하나의 금속층(at least one metallic layer)"은 금속 또는 금속 합금으로 이루어진 하나 이상의 층들을 의미하는 것으로 이해된다. 상기 코팅이 적어도 하나의 금속층 및 적어도 하나의 중합체층을 포함할 때, 상기 코팅은 복합 코팅(complex coating)으로 지칭된다.

제1 실시예에 따르면, 상기 금속층은 스트립(strip) 형상의 금속 물질을 따르는 용접에 의해 얻어지며, 따라서 상기 용접은 그것을 실링하는 것을 가능하게 한다.

제2 실시예에 따르면, 상기 금속층은 테이프 형상의 상기 금속 물질에 대한 나선 용접(helical welding)에 의해 얻어지며, 따라서 상기 용접은 그것을 실링하는 것을 가능하게 한다.

제1 실시예이건 또는 제2 실시예이건 간에, 상기 금속 스트립 또는 상기 금속 테이프의 용접은 당업자들에게 잘 알려져 있는 기술에 의해, 즉 레이저 용접 또는 가스-쉴드(gas-shielded) 아크 용접(즉, TIG(텅스텐 불활성 가스) 용접 또는 MIG(금속 불활성 가스) 용접에 의해, 수행될 수 있다.

이들 두 가지 실시예들에 따르면, 상기 실링 코팅의 매우 작은 두께(즉, 최대 3000 ㎛)는 용접 이전에 상기 합성 강화 부재 둘레에 상기 금속 물질을 감는 것을 용이하게 한다는 점에서 유리하다.

더욱이, 한편으론 작은 양의 공급 에너지에 의해, 다른 한편으론 용접에 의해 발생하는 제한적인 가열 면적에 의해, 상기 합성 강화 부재의 열적 저하(thermal degradation)가 방지된다.

따라서 이러한 두 가지 실시예들은, 특히 압출이 "충진(filling)" 타입일 때 압출 물질과 합성 강화 부재 간의 직접적인 접촉을 포함하는, 합성 강화 부재(들) 둘레에 금속 물질이 압출됨으로써 얻어지는 금속층보다 더 유리하다. 이는 금속 물질의 압출이 매우 높은 공정 온도를 요구하기 때문이며 그러한 높은 공정 온도는 상기 합성 부재를 손상시킬 수 있다.

본 발명의 다른 하나의 특징에 따르면, "금속(metallic)" 코팅(또는 금속 층)은, 특히 상기 코팅의 더 나은 유연성을 얻기 위해, 환형이거나(annulate) 주름진(corrugated) 형상이다. 즉, 상기 실링된 금속 코팅은 금속 코팅의 외측 표면 상에서 평행한 또는 나선형 굴곡들(undulations)을 갖는다.

본 발명의 실링된 금속 코팅의 일 특징에 따르면, 상기 금속 물질은 금속 또는 금속 합금이며, 보다 특정적으로는 강철, 강철 합금들, 알루미늄, 알루미늄 합금들, 구리 및 구리 합금들로부터 선택될 수 있다.

제2 실시예에 따르면, 상기 실링 코팅은 적어도 하나의 중합체 물질의 열처리에 의해 얻어지는 적어도 하나의 중합체층을 포함하며, 상기 열처리는 상기 코팅을 실링하는 것을 가능하게 한다.

보다 특정적으로, 상기 중합체층은 상기 중합체 물질을 연화(softening)시킴으로써 얻어진다.

상기 "연화"라는 용어는, 중합체층을 실링하기 위해, 상기 중합체 물질을 가단성있게(malleable) 만들 수 있는 온도(또는 연화 온도)를 적용하는 의미로 이해된다. 예를 들어 결정(crystalline) 또는 준결정(semicrystalline) 열가소성수지에 대해, 연화 온도는 상기 중합체 물질의 용융점 이상의 온도이다.

상기 중합체 물질은 폴리이미드(polyimide), 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE), 플루오르화 에틸렌 폴리머(fluorinated ethylene polymer: FEP) 및 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene: POM), 또는 그것들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.

예로써, FEP 테이프는 영(zero)이 아닌 중첩도(degree of overlap)로 상기 합성 물질(들)을 나선형으로 둘러싸기 위해 사용될 수 있다. 이후 이러한 FEP 테이프는, 상기 테이프를 실링하기 위해, 그것을 약 250℃의 온도(즉, 그것의 용융점 이상의 온도)로 가열함으로써 열처리된다.

하지만, 상기 제1 실시예는 상기 제2 실시예에 비해 보다 더 바람직하다. 이는 상기 금속층 테이프의 실링 코팅이 상기 중합체층 테이프의 실링 코팅보다 더 나은 실링(sealing) 및 보호(protection)를 보장하기 때문이다.

제3 실시예에서, 상기 실링 코팅은 중합체 물질 및 금속 물질을 각각 열처리함으로써 얻어지는 적어도 하나의 중합체층 및 적어도 하나의 금속층을 포함한다. 즉, 상기 실링 코팅은 복합 코팅이다. 상기 제1 실시예 및/또는 상기 제2 실시예에 대해 앞서 설명된 여러 특징들이 여기에 적용된다.

본 발명에 따르면, 상기 합성 물질(들)을 둘러싸는 상기 실링 코팅은 튜브(tube) 형상일 수 있다.

상기 튜브는 통상적으로, 상기 튜브를 따라 실질적으로 일정한 두께를 갖는 중공 실린더(hollow cylinder)이다. 상기 튜브의 내측 직경은 상기 튜브의 길이를 따라 일정할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.

이러한 튜브 형상은 OHL-타입의 전기 케이블의 설치 도중 상기 도전 요소들 및/또는 상기 실링 코팅의 압축에 의해 발생될 수 있는 기계적 힘들을 균일한게 분배시킴으로써 상기 전기 케이블의 기계적 강도 특성들을 개선하는 것을 돕는다는 점에서 이롭다.

이러한 유형의 케이블을 철탑(pylon)으로부터 매달기 위해, 정착 부속물들(anchoring accessories)이 필요하다. 이러한 부속물들은 상기 전기 케이블들이 설치될 철탑에 그것을 기계적으로 연결하는 역할을 한다. 마찬가지로, 본 발명에 따른 전기 케이블의 두 개의 길이들을 연결하기 위해, 결합 부속물들(jointing accessories)이 사용된다.

이러한 부속물들은, 도전 요소(들) 상에 압축됨으로써, 상기 실링 코팅 및/또는 강화 부재(들) 상에 위치된다.

상기 튜브는 상기 합성 강화 부재(들)이 새겨지는(inscribed) 외측 직경과 같거나 그보다 더 큰 내측 직경을 가질 수 있다. 이러한 내측 직경이 상기 합성 강화 부재(들)가 새겨지는 외측 직경보다 더 크다면, 상기 튜브는 특히 금속 튜브이다. 따라서, 상기 외측 직경과 실질적으로 동일한 금속 튜브 내측 직경을 얻기 위해, 상기 금속 튜브를 얻는 단계에 이어서, 상기 금속 튜브의 내측 직경을 수축시키도록(또는, 다시 말해서 감소시키도록) 의도된 단계가 후속될 수 있다.

본 발명의 실링 코팅의 일 특징에 따르면, 상기 코팅의 두께는 최대 600 ㎛일 수 있으며 바람직하게는 최대 300 ㎛일 수 있다.

상기 실링 코팅이 본 발명에 따른 금속층 유형일 때, 상기 코팅의 두께는 바람직하게는 150 ㎛ 내지 250 ㎛의 범위일 수 있다.

상기 실링 코팅이 본 발명에 따른 중합체층 유형일 때, 상기 코팅의 두께는 바람직하게는 150 ㎛ 내지 600 ㎛의 범위일 수 있다.

더욱이, 상기 합성 강화 부재의 유기 매트릭스(organic matrix)와 관련하여, 이것은 열가소성 매트릭스 및 열경화성 매트릭스, 또는 이것들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 상기 유기 매트릭스는 열경화성 매트릭스이다.

예로써, 상기 열경화성 매트릭스는 에폭시들(epoxies), 비닐 에스테르들(vinyl esters), 폴리이미드들(polyimides), 폴리에스테르들(polyesters), 시아네이트 에스테르들(cyanate esters), 페놀릭스들(phenolics), 비스말레이미드들(bismaleimides) 및 폴리우레탄들(polyurethanes), 또는 이들의 혼합물들로부터 선택될 수 있다.

상기 합성 강화 부재의 상기 강화 요소들은 섬유들(연속 섬유들), 나노섬유들 및 나노튜브들, 또는 그것들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.

예로써, 상기 연속 섬유들(continuous fibers)은 탄소, 유리, 아라미드(aramid)(케블러: Kevlar), 세라믹, 티타늄, 텅스텐, 흑연, 붕소, 폴리(p-phenyl-2,6-benzobisoxazole)(질론: Zylon), 현무암(basalt) 및 알루미나 섬유들로부터 선택될 수 있다. 상기 나노섬유들은 카본 나노섬유들로부터 선택될 수 있으며 상기 나노튜브들은 카본 나노튜브들일 수 있다.

본 발명의 합성 부재를 이루는 상기 강화 요소(들)는 성질이 같거나 다를 수 있다.

따라서 상기 강화 요소들은 전술한 유기 매트릭스들의 적어도 하나에 부분적으로 통합될 수 있다. 바람직한 합성 강화 부재들은 에폭시, 페놀, 비스말레이미드 또는 시아네이트 에스테르 레진 유형의 열경화성 매트릭스에 적어도 부분적으로 내재된 탄소 또는 유리 섬유들이다.

상기 강화 요소(들)는 강화 요소들을 둘러싸는 상기 실링 코팅에 의해 경계지어진 영역 내에 배치된다. 바람직하게는, 상기 영역은 광섬유들을 포함하지 않는다. 이는 상기 합성 강화 부재(들) 안에서의(또는 다시 말해서 상기 실링 코팅에 의해 경계지어진 내부 영역 안에서의) 광섬유들의 존재가 상기 전기 케이블의 기계적 강도 성질들을 크게 제한할 뿐이며 따라서 OHL 전기 케이블들에 대해 요구되는 성질들을 갖지 않기 때문이다. 더욱이, 광섬유들은 그것들에 작용하는 기계적 응력들에 매우 민감하기 때문에 이러한 기계적 응력들은 가능한 제한되어야 한다. 따라서 그러한 광섬유들은 그것들이 중합체 레진에 내재된다 하더라도 본 발명에 따른 전기 케이블의 합성 강화 부재들로 간주될 수 없다.

물론, 특별한 경우들에 있어서 본 발명의 전기 케이블은 그럼에도 불구하고 하나 이상의 광섬유들을 포함할 수 있으며, 이때 이러한 광섬유들은 상기 실링 코팅 둘레에 배치된다.

상기 실링 코팅을 둘러싸는 본 발명의 전기 도전 요소와 관련하여, 이는 바람직하게는 금속일 수 있으며, 특히 알루미늄에 기초한 금속, 다시 말해서, 단지 알루미늄으로 제조된 것 또는 예로써 알루미늄/지르코늄 합금과 같은 알루미늄 합금으로 제조된 것일 수 있다. 특히 구리와 비교하여, 알루미늄 또는 알루미늄 합금은 상당히 최적화된 전기 도전성/밀도 쌍(conductivity/density pair)을 갖는다는 이점을 지닌다.

본 발명의 도전 요소는 통상적으로 금속 와이어들(또는 스트랜드들: strands)의 조립체일 수 있으며, 그 단면은 라운드(round) 형상 또는 비-라운드(non-round) 형상, 또는 그 둘의 조합일 수 있다. 와이어들이 라운드 형상이 아닐 때, 이 와이어들의 단면은 예로써 사다리꼴 형상 또는 Z-형상일 수 있다. 다양한 형상들인 IEC 62219 표준에 정의되어 있다.

특정한 일 실시예에서, 상기 전기 케이블은 상기 실링 코팅과 상기 합성 강화 부재(들) 사이에 불활성 가스(예로써 아르곤)를 또한 포함할 수 있다. 이러한 불활성 가스는 합성 강화 부재(들)에 접촉하는 산소의 양을 최소화하는 기능을 한다.

특정한 일 실시예에서, 상기 전기 케이블은 상기 실링 코팅과 상기 합성 강화 부재(들) 사이에 배치되는 전기 절연 층을 더 포함할 수 있다. 이러한 층은 예로써 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone)과 같은 열-저항성 중합체 물질로 이루어진 층일 수 있으며, 특히 상기 합성 부재들 중 적어도 하나를 둘러쌀 수도 있고 상기 합성 부재들 전체에 의해 형성되는 조립체를 둘러쌀 수도 있다.

이러한 전기 절연 층은 실링 코팅이 금속성일 때 상기 합성 강화 부재와 상기 실링 코팅 사이에서 DC 전류의 발생을 방지하는 이점이 있다.

상기 합성 강화 부재(들)에 의해 형성되는 상기 조립체를 둘러싸는 전기 절연 층을 사용하는 것이 바람직할 수 있으며, DC 전류의 발생을 방지하기에 이러한 전기 절연 층 만으로도 충분하다. 더욱이, 모든 합성 강화 부재들을 둘러싸는 이러한 층의 사용은 재료를 절감하면서 상기 층이 구현되는 것을 보다 용이하게 한다.

더욱이, 본 발명의 전기 케이블은 상기 합성 강화 부재(들)과 상기 도전 요사 사이에 배치된 접착층을 필수적으로 포함하지 않는다.

특히 바람직한 일 실시예에서, 본 발명의 전기 케이블은 상기 도전 요소(들)를 둘러싸는 외층을 포함하지 않으며, 그 외층은 전형적으로 전기 절연 층 또는 보호 자켓(protection jacket)일 수 있다.

따라서 상기 도전 요소(들)는 본 발명의 전기 케이블의 최외곽 요소(들)로 고려될 수 있다. 따라서, 이후 상기 도전 요소(들)는 그것의 외부 환경(예로써, 주위 공기)과 직접 접촉한다.

상기 도전 요소(들) 둘레에 외측 층의 부재(absence)는 그러한 전기 케이블이 가능한 가장 낮은 설치 장력(installation tension)을 갖는 것을 보장하는 이점이 있으며, 이러한 설치 장력은 전기 케이블의 중량에 비례한다. 즉, 가능한 가장 낮은 기계적 하중을 나타내는 전기 케이블을 갖는 것이 이로우며, 이러한 기계적 하중은 그것이 매달려지는 두 개의 철탑 상에 상기 케이블에 의해 작용된다.

결과적으로, 두 개의 철탑들 간의 전기 케이블의 폭(span)이 500 m에 이를 수 있으며, 심지어 2000 m까지 이를 수도 있다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 주석달린 도면들이 참조되는 이하의 예들로부터 분명해질 것이다. 상기 예들 및 도면들은 예시적인 의도로 주어진 것이지 어떠한 제한도 내포하지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 케이블을 개략적으로 그리고 사시도로 도시한다.
도 2는 본 발명에 다른 전기 절연 층이 추가된 도 1의 전기 케이블을 개략적으로 그리고 사시도로 도시한다.
명확성을 위해, 본 발명의 이해를 위한 본질적인 요소들이 개략적으로 도시되었으며 비례적 크기로 도시되지는 않았다.

도 1에 도시된 전기 케이블(10)은 OHL 타입의 고압 전기 전송 케이블에 대응한다.

이 케이블(10)은 중심의 합성 강화 부재(central composite strength member: 1), 이러한 합성 부재(1)를 동축으로 둘러싸고 있는 알루미늄 재질의 금속 튜브(2), 및 전기 도전 요소(electrical conducting element: 3)를 포함한다. 도전 요소(3)는 금속 튜브(2)와 직접적으로 접촉하며, 금속 튜브는 합성 강화 부재(1)와 직접적으로 접촉한다.

합성 강화 부재(1)는 에폭시 열경화성 매트릭스에 내재된 복수의 탄소 섬유 스트랜드(strand)들을 포함한다.

이러한 예에서, 도전 요소(3)는 알루미늄-지르코늄 합금으로 제조된 스트랜드들의 조립체이며, 도전 요소의 각 스트랜드의 단면은 사다리꼴 형상을 가지며, 이러한 스트랜드들은 함께 트위스트 되어진다. 따라서 상기 도전 요소는 외부 환경으로부터 실링된(sealed) 방식이 아니며, 도전 요소를 구성하는 스트랜드들도 열을 받으면 상기 도전 요소의 열팽창으로 인해 따로 움직인다.

금속 튜브(2)는 성형 툴을 사용하여 종방향 슬릿을 지닌 튜브로 변환되는 금속 스트립(metal strip)으로부터 얻어질 수 있다. 이후 종방향 슬릿은, 상기 스트립의 가장자리들이 서로 접촉되어 용접되기 위한 배치에서 고정된 후, 특히 레이저 용접 장치 또는 가스-쉴드(gas-shielded) 아크 용접 장치를 사용하여, 용접된다. 이러한 용접 단계 도중, 상기 합성 강화 부재는 튜브로 변환되는 금속 스트립의 내측에 있을 수 있다. 형성된 튜브의 직경은 이후 당업자들에게 잘 알려진 기술들을 사용하여 상기 합성 강화 부재 둘레에서 수축된다(튜브의 단면적이 감소됨).

전술한 바와 같이, 이러한 금속 튜브의 다른 실시예들이 가능하다. 금속 튜브(2)는 상기 합성 강화 부재 또는 그 대체물 둘레에 나선형으로 감겨지는 금속 테이프로부터 얻어질 수 있다. 이후 이러한 금속 테이프의 나선형 슬릿은, 그 테이프의 가장자리들이 서로 접촉되고 용접되기 위한 배치에 고정된 이후, 특히 레이저 용접 장치 또는 가스-쉴드 아크 용접 장치를 사용하여, 용접된다.

도 1의 케이블도 외측 자켓을 포함하지 않는다: 따라서 도전 요소(3)는 도전 요소의 외부환경(즉, 주위 공기)과 직접 접촉하도록 남겨진다. 그 케이블의 운용상의 배치에서(즉, 케이블이 두 개의 철탑 사이에서 일단 매달려진다면), 외측 자켓이 없다는 것은 두 개의 철탑 사이에서의 케이블의 폭이 증가되기에 유리하다.

도 2는 본 발명에 따른 하나의 전기 케이블(20)을 보이며, 이는 그 케이블(20)이 합성 강화 부재 둘레에 단일의 전기 절연 층(4)을 더 포함한다는 사실을 제외하고는 도 1의 전기 케이블(10)과 동일하다. 이러한 전기 절연 층(4)은 금속 튜브(2)와 합성 강화 부재(1) 사이에 배치된다. 상기 케이블(20)도 도전 요소(3) 둘레에 외측 자켓을 포함하지 않는다.

예( Example )

본 발명에 따른 전기 케이블의 이점들을 보이기 위해, 전기 케이블 표본들에 대한 에이징(aging) 및 다공성(porosity) 테스트가 수행되었다.

"케이블 Ⅰ1"이라고 불려지는 제1 전기 케이블은 다음과 같이 제조되었다. 에폭시 레진 열경화성 매트릭스에 내재된 카본 섬유들의 조립체를 포함하는 합성 강화 부재가 PEEK로 이루어진 전기 절연층으로 코팅되었으며 실링 알루미늄 층(seald aluminum layer)이 그에 뒤따른다. 상기 실링 알루미늄 층은, 상기 합성 강화 부재를 둘러싸는 튜브를 생성하도록, 실링 알루미늄 층의 길이를 따라 용접된 알루미늄 스트립으로부터 제조되었다. 이후, 이러한 알루미늄 튜브는 상기 실링 알루미늄 층을 형성하도록 상기 합성 부재의 둘레에서 수축된다.

"케이블 C1"으로 불려지는 제2 전기 케이블은 상기 실링 알루미늄 층을 포함하지 않는다는 점을 제외하고는 상기 케이블 Ⅰ1에 대응된다.

케이블 Ⅰ1 및 C1에 대해 상기 수명 테스트가 각각 수행되었다. 이러한 수명 테스트는 다양한 온도에서 상기 케이블들 Ⅰ1 및 C1이 오븐 내에서 에이징(aging)되도록 두는 것으로 구성되었다. 그 케이블 표본들의 길이는 약 65 cm 내지 85 cm이다.

상기 실링 알루미늄 층과 상기 합성 강화 부재 사이에 산소가 침투하는 것을 방지하기 위해, 그 표본의 단부들의 실링되는 것이 보장되도록 케이블 Ⅰ1의 표본의 두 단부는 Kapton^®테이프 및 Teflon^®테이프를 사용하여 고정된 금속 캡(metal cap)들로 덮여졌다.

이러한 표본들은 이후, 가변 시간(10, 18, 32, 60, 180 및 600 일) 동안 다양한 온도(160, 180, 200 및 220 ℃)에서 등온으로 에이징되었다.

열경화성 매트릭스의 열화(degradation)와 관련된 중량 손실을 모니터링하기 위해 에이징된 표본들의 중량이 측정되었다. 상기 열경화성 매트릭스의 다공성(porosity)이 또한 측정되었다.

에이징된 표본들로부터 약 2cm 길이를 가진 3개의 케이블 부분이 절단되었다: 가장자리로부터 약 2-3 cm 떨어진 양단부 각각에서 한 부분 및 케이블 표본의 중앙에서 한 부분.

이후 상기 케이블 부분들은 연마(polishing) 공정을 보다 용이하게 하기 위해 레진 내에 넣어졌으며, 그리고는 매우 평탄한 표면을 얻기 위해 연마되었다.

이후 그 표면은, 광학 현미경으로 관찰되었고, 촬영되었으며, 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 분석되었는데, 상기 이미지 분석 소프트웨어에 의해 상기 표본의 면적에 대한 기공(pore)들의 면적이 측정될 수 있다. 따라서 그로부터 표본의 기공 정도가 도출되었다.

얻어진 결과들을 참조할 때, 본 발명에 따른 전기 케이블은 상기 실링 금속 코팅의 존재로 인해 상당히 개선된 수명 성질들(aging properties)을 가졌다.

Claims (17)

1. 유기 매트릭스에 적어도 부분적으로 내재된 하나 이상의 강화 요소들을 포함하는 적어도 하나의 합성 강화 부재(1);
   상기 합성 강화 부재(1)를 둘러싸며 상기 합성 강화 부재(1)의 둘레 전체를 실링하는 코팅(2); 및
   상기 코팅(2)을 둘러싸는 적어도 하나의 도전 요소(3);를 포함하는 전기 케이블(10, 20)에 있어서,
   상기 실링 코팅(2)의 두께는 최대 3000 ㎛인 것을 특징으로 하는 전기 케이블.
2. 제1항에 있어서,
   상기 실링 코팅(2)은 금속 물질의 열 처리에 의해 얻어지는 적어도 하나의 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블.
3. 제2항에 있어서,
   상기 금속층은 스트립 형상의 상기 금속 물질을 따라 용접에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 케이블.
4. 제2항에 있어서,
   상기 금속층은 테이프 형상의 상기 금속 물질에 대한 나선형 용접에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 케이블.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 금속층은 환형인 것을 특징으로 하는 케이블.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 금속층은 강철, 강철 합금들, 알루미늄, 알루미늄 합금들, 구리 및 구리 합금들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 케이블.
7. 제1항에 있어서,
   상기 실링 코팅(2)은 중합체 물질의 열 처리에 의해 얻어지는 적어도 하나의 중합체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블.
8. 제7항에 있어서,
   상기 중합체층은 상기 중합체 물질을 연화(softening)시킴으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 케이블.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 중합체 물질은 폴리이미드, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 플루오르화 에틸렌 폴리머(FEP), 폴리옥시메틸렌(POM) 또는 그것들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 케이블.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실링 코팅(2)은 튜브 형상인 것을 특징으로 하는 케이블.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실링 코팅(2)의 두께는 최대 600 ㎛인 것을 특징으로 하는 케이블.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합성 강화 부재의 상기 매트릭스는 열가소성 매트릭스 및 열경화성 매트릭스, 또는 그것들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 케이블.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합성 강화 부재(1)의 상기 강화 요소들은 섬유들, 나노섬유들 및 나노튜브들, 또는 그것들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 케이블.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 케이블(20)은 상기 실링 코팅(2)과 상기 합성 강화 부재(1) 사이에 배치된 적어도 하나의 전기 절연 층(4)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블.
15. 제14항에 있어서,
    상기 전기 절연 층(4)은 상기 합성 강화 부재(1)에 의해 형성된 조립체를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 케이블.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전 요소(3)는 알루미늄에 기초하는 것을 특징으로 하는 케이블.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 케이블(10, 20)은 상기 도전 요소(3)를 둘러싸는 어떠한 외층도 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 케이블.

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