KR20120101770A - 절연성이 개선된 케이블 집합체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절연성이 개선된 케이블 집합체에 관한 것으로서, 복수 가닥의 케이블 소선 (21) 을 포함하고, 상기 케이블 소선 (21) 은 케이블 자켓 (9) 의 내부에 배치되며 지며, 상기 케이블 자켓 (9) 의 외주면은 내열 피복재 (30) 로 피복되며, 케이블 소선 (21) 과 커넥터 (10) 의 연결부위에는 케이블 소선 (21) 이 통과할 수 있는 관통구멍 (43) 이 형성된 절연디스크 (40) 가 구비되는 케이블 집합체에 관한 것이다.
이러한 케이블 집합체는 높은 온도 조건하에서도 케이블 자켓의 손상을 방지하고 케이블 집합체 내부에 배치된 케이블 소선의 단락을 방지함으로써, 종래의 케이블 집합체와 비교시 절연성 및 내열성이 개선되었다.

Description

절연성이 개선된 케이블 집합체 {CABLE ASSEMBLY WITH IMPROVED INSULATION}
본 발명은 절연성이 개선된 케이블 집합체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원자로 수위 감시용 열전대에 연결되는 케이블 집합체로서, 원자로의 사고와 같은 비정상적인 작동환경에서도 절연성을 안정적으로 확보할 수 있는 케이블 집합체에 관한 것이다,
커넥터를 포함하는 케이블 집합체가 연결된 기기에 있어서, 일반적으로 케이블 집합체의 소선들은 케이블 자켓에 의해 외부환경에 보호가 된다. 그러나, 종래의 케이블 집합체에서는 이러한 케이블 자켓이 고온, 고압의 가혹한 환경에 그대로 노출될 경우 케이블 자켓이 손상되어 케이블 소선간의 절연에 문제가 발생한다.
또한, 케이블 집합체에서는 케이블 소선들과 커넥터의 연결부분이 구조상 외부환경으로부터의 자극에 취약한 부분이다. 따라서, 종래의 기술에서는 그 연결부분을 에폭시를 채워 단단하게 경화시킴으로써, 물리적인 자극, 예를들어 각종 진동, 충격, 혹은 지진이 발생하더라도, 케이블 집합체 내부에 배치된 도선들의 절연성을 확보할 수 있도록 하였다. 그러나, 이러한 구조에서는 열적인 자극이 가해지는 경우, 즉 외부환경의 온도가 상승하여 열이 케이블 집합체의 상기 연결부분에 전달되는 경우에는 상기 연결부분을 채우고 있는 에폭시가 녹으면서, 케이블 소선을 감싸고 있는 절연체 역시 손상이 되고, 결과적으로 소선간의 단락이 발생하여, 소선간의 절연성이 확보되지 못하여 케이블 집합체에 연결되어 있는 제품이 오작동하게 된다. 이는, 특히 상기 케이블 집합체가 원자로 용기 내의 수위 측정을 위한 계측기로서 원자로 상부에 위치하는 원자로 수위 감시용 열전대에 사용되는 경우, 원자로의 작동 중 중대사고가 발생하여 큰 열이 발생할 때, 특히 문제가 된다. 특히, 최근의 원자력 발전소에서는 1400MW 급의 신형 원전이 사용됨을 고려할 때, 원자로 수위 감시용 열전대에 사용되는 케이블 집합체는 원자력 발전소의 중대 사고시에도 그 절연성이 확보되어, 정상적인 작동이 가능해야 함이 요구된다.
본 발명의 과제는 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구체적으로 비정상적인 작동환경, 혹은 사고의 발생시의 고온 조건하에서도 케이블 자켓의 손상을 방지하고 케이블 집합체 내의 케이블 소선간의 단락이 발생하지 않도록 하는 것이다.
더욱 구체적으로, 본 발명의 과제는, 원자로 수위감시용 열전대와 같은 계측기가 감지한 신호 전달 및 상기 계측기로의 전력 공급을 위한 케이블 집합체에 있어서, 상기 케이블 집합체가 위치하는 구조물 내에서 진동, 지진 환경 및 각종 사고 (냉각재 상실 사고, 주증기관 파단 사고) 가 발생하더라도 내열피복재를 이용함으로써 케이블 자켓의 손상을 방지하고, 절연디스크를 이용함으로써 케이블 집합체 내의 케이블 소선간의 단락을 방지하는 것이다.
특히, 본 발명의 과제는 원자로에서 사고가 발생하여, 가혹한 온도(580℃ 이상), 압력(105 psig 이상), 방사선(2×106 Gy 이상) 조건하에서도 케이블 자켓의 손상을 방지하고 케이블 집합체에서 소선간의 단락을 방지하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은 복수 가닥의 케이블 소선을 포함하고, 상기 케이블 소선은 케이블 자켓의 내부에 배치되며 지며, 상기 케이블 자켓의 외주면은 내열 피복재로 피복되는 것을 특징으로 하는 케이블 집합체를 제공한다.
또한, 본 발명은 추가적으로, 케이블 소선과 커넥터의 연결부위에는 케이블 소선이 통과할 수 있는 관통구멍이 형성된 절연디스크가 구비되는 것을 특징으로 하는 케이블 집합체를 제공한다.
또한, 본 발명은 추가적으로 상기 절연디스크의 반지름 방향 내측은 세라믹 재질이고, 상기 절연디스크의 반지름 방향 외측은 스테인리스 강인 것을 특징으로 하는 케이블 집합체를 제공한다.
또한, 본 발명은 추가적으로 상기 커넥터 측의 상기 절연 디스크의 축방향 단부는 상기 내열 피복재의 단부와 용접되는 것을 특징으로 하는 케이블 집합를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 절연 디스크 위의 상기 내열 피복재의 표면에는 내열피복재를 고정하기 위한 제 1 링 어댑터가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 케이블 집합체를 제공한다.
또한, 본 발명은 추가적으로 상기 케이블 소선과 커넥터의 연결부위는 백쉘에 의하여 둘러쌓이고, 상기 백쉘의 내부는 에폭시로 채워지며, 상기 백쉘의 상기 커넥터 반대측 단부는 백너트에 의해 밀봉되며, 상기 백너트 아래에 배치되는 상기 케이블 자켓과 내열 피복재 사이에는 제 2 링 어댑터가 설치되고, 상기 백너트 아래에 배치되는 내열 피복재 위에는 브레이드 어댑터가 설치되는 것을 특징으로 하는 케이블 집합체를 제공한다.
본 발명은 높은 온도 조건하에서도 케이블 자켓의 손상을 방지하고 케이블 집합체 내부에 배치된 케이블 소선의 단락을 방지함으로써, 종래의 케이블 집합체와 비교시 절연성 및 내열성이 개선되었다.
구체적으로, 본 발명은 케이블 자켓에 내열 피복재를 씌워 가혹한 환경하에서 케이블 절연체가 손상되는 것을 최소화하는 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 케이블 집합체의 케이블 소선들과 커넥터의 연결부분에 있어서, 그 외주면을 벡쉘 (back shell) 로 감싸고, 그 내부에 있어서 부도체인 세라믹 재질의 절연디스크를 배치함으로써, 케이블 집합체 내의 각각의 케이블 소선을 감싸고 있는 절연체가 손상되어도 케이블 소선간의 선간 단락을 방지할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예의 케이블 집합체의 외부와 내부를 도시하는 측면도이다.
도 2 는 본 발명의 케이블 집합체의 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 케이블 집합체의 절연디스크의 단면도 및 사시도이다.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시예의 케이블 집합체의 외부와 내부를 도시하는 측면도이다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 대하여 설명한다.
도 1 은 커넥터 (10) 를 포함하는 본원 발명의 실시예에 따른 케이블 집합체 (20) 의 내부 측면도이다. 상기 도 1 에 도시된 바와 같이 케이블 집합체 (20) 안에 배치된 케이블 소선 (21) 은 스플라이싱 어댑터 (22) 로 연결되어 있고, 스플라이싱 어댑터 (22) 는 커넥터 (10) 의 커넥터 핀 (11) 에 연결되어 있다.
본 실시예에서는, 총 6 가닥의 케이블 소선 (21) 이 스플라이싱 어댑터 (22) 를 통해, 커넥터 (10) 의 6 개의 커넥터 핀 (11) 에 각각 연결된다. 다만, 케이블 소선 (21) 의 가닥수와 커넥터 핀 (11) 의 핀수는 6 개에 제한되지 않고, 필요에 따라 변경될 수 있다.
이러한 케이블 소선 (21) 은 도 2 에 도시된 바와 같이, 절연체 (8) 에 의해 피복된 단선으로 이루어진 2 가닥의 크로멜 (Chromel) 선 (1, 2), 1 가닥의 알루멜 (Alumel) 선 (3), 연선으로 이루어진 2 가닥의 구리 (Copper) 선 (4, 5) 과 드레인 (Drain) 선 (6, 7) 으로 이루어져 있고, 이러한 케이블 소선 (21) 들은 케이블 자켓 (9) 내부에 배치되고, 이러한 케이블 자켓 (9) 은 스테인리스 스틸 재질의 내열 피복재 (30) 에 의해 피복된다. 이러한 내열피복재 (30) 는 편조망 혹은 컨듀잇 (conduit) 조직을 갖는다. 내열 피복재 (30) 는 중대사고 발생 시에 외부 충격과 고온의 환경에서 케이블 자켓 (9) 의 손상을 줄여주는 역할을 한다.
이러한 내열 피복재 (30) 의 효과와 관련하여, 케이블 자켓의 재질을 CSP (Chlord Sulfonated Polyethylene) 로 했을 때, 케이블 자켓의 표면에 본원 발명의 내열 피복재 (30) 를 피복한 케이블 집합체와 이에 대한 대조군으로서, 내열 피복재 (30) 가 피복되지 않은 케이블 집합체에 대하여, 가스 토치로 케이블의 온도를 700˚C 를 유지한 상태로 10분 동안 가열한 후 절연성을 테스트해 본 결과는 다음과 같다.
1) 본원 발명
가스 토치를 이용해 내열 피복재에 열을 가함에 따라, 내열 피복재가 붉게 달아오르나, 가열 후에는 케이블 소선간의 절연성에 대해서는 전혀 문제가 없음.
2) 대조군
가스 토치로 이용해 내열 피복재에 열을 가함에 따라, 온도가 상승되고, 가열 초반에 케이블 자켓의 연소로 인하여 연기가 발생하고, 가열 후, 케이블 자켓이 심하게 손상되었고, 케이블 소선간의 절연성에도 문제가 있음,
따라서, 내열 피복재 (30) 가 케이블 자켓 (9) 에 피복된 본원 발명의 케이블 집합체는 고온 환경에서도 케이블 소선간의 절연성을 안정적으로 유지할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 케이블 집합체 (20) 의 케이블 소선 (21) 과 커넥터 (10) 의 연결부분에서는 케이블 집합체 (20) 의 외측에 백셀 (23) 이 구비됨으로써, 케이블 소선 (21) 과 커넥터 (10) 의 연결부위가 보호되며, 벡셀 (23) 과 케이블 소선 (21) 사이의 내부 공간은 에폭시 (24) 로 채워진다.
케이블 소선 (21) 과 커넥터 (10) 의 연결부위에 절연디스크 (40) 가 설치된다. 도 1, 3 에 도시된 바와 같이, 절연디스크 (40) 는 원통형 형상을 가지며, 케이블 소선 (21) 의 가닥들이 통과할 수 있도록 축 방향으로 관통 구멍 (43) 이 형성되어 있고, 케이블 집합체 (20) 의 내열 피복재 (30) 의 내부에 배치되어 있다. 바람직하게는 상기 관통 구멍 (43) 의 개수는 6 개이나, 이는 필요에 의해 변경이 가능하다. 이러한 절연디스크 (40) 의 반지름 방향 내측 (41) 의 재질은 세라믹이 바람직하고, 반지름 방향 외측 (42) 의 재질은 스테인레스 스틸이 바람직하다. 이러한 절연디스크 (40) 는 각각의 케이블 소선 (21) 을 분리시켜 주는 역할과 동시에 내열 피복재 (30) 의 일단부와 용접됨으로써, 내열 피복재 (30) 의 일단부를 고정시키는 마감단의 역할을 한다. 또한, 케이블 소선 (21) 이 통과하는 관통 구멍 (43) 이 위치하는 절연디스크 (40) 의 내측 (41) 의 재질이 세라믹이기 때문에, 비정상적인 환경에서의 사용시 혹은 중대사고 발생시의 고온 환경에서 각각의 케이블 소선 (21) 을 구성하는 금속선들 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) 을 감싸고 있는 절연체 (8) 가 손상이 되어 금속선 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) 이 외부에 노출이 되어더라도, 각각의 금속선 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) 이 절연디스크 (40) 에 의하여 절연이 되기 때문에, 선간 단락사고를 방지할 수 있다. 또한, 절연디스크 (40) 의 반지름 방향 외측 (42) 은 스테인레스 스틸로 이루어져 있기 때문에, 스테인레스 스틸 재질의 내열 피복재 (30) 와 용접이 가능하다.
또한, 본원 발명의 제 1 실시예에서는 바람직하게는 링 형상의 제 1 링 어댑터 (50) 가 내열 피복재 (30) 와 절연디스크 (40) 의 단부에 배치되어 내열 피복재 한쪽 단부의 고정을 위한 용접 작업이 용이하게 할 수 있다.
또한, 본원 발명의 제 2 실시예에서는 도 4 에 도시된 바와 같이 백쉘 (23) 의 커넥터 (10) 반대측 단부 근방에 있어서, 내열 피복재 (30) 와 케이블 자켓 (9) 사이에 제 2 링 어댑터 (60) 가 설치되고, 이러한 제 2 링 어댑터 (60) 와 내열 피복재 (30) 는 백쉘 (23) 의 커넥터 반대측 단부 근방에서 내열 피복재 (30) 위에 배치된 브레이드 어댑터 (61) 와 함께 용접된다. 이러한 브레이드 어댑터 (61) 는 내열 피복재 (30) 와 제 2 링 어댑터 (60) 의 용접을 용이하게 한다. 또한, 에폭시 (24) 가 외부에 노출되지 않도록, 백셀 (23) 의 커넥터 반대측 단부에는 백너트 (62) 가 장착된다. 백너트 (62) 의 외측 직경은 벡셀 (23) 의 커넥터 반대측 단부의 내측 직경보다 같거나 크게 설정됨으로써, 상기 에폭시 (24) 를 외부로부터 보호할 수 있다. 이러한 백 너트 (70) 와 백셀 (23) 은 나사 결합함이 바람직하다. 또한, 본원 발명의 제 2 실시예에서는 바람직하게는 절연디스크 (40) 가 내열피복재 (30) 와 결합되지 않는 바, 절연디스크 (40) 는 세라믹 재질로만 이루어질 수도 있다.
상기와 같은 구성에 의하여, 본원 발명의 제 2 실시예에서는 케이블 집합체 (20) 가 휘어지는 경우 에폭시 (24) 에 가해지는 충격을 감소시키는 효과를 추가적으로 발휘할 수 있다. 구체적으로, 케이블 집합체 (20) 가 휘어지는 경우, 제 2 링 어댑터 (60) 가 백너트 (62) 근방의 케이블 집합체 (20) 의 부분이 휘어짐을 방지함으로써, 백너트 (62) 근방의 에폭시 (24) 가 충격을 받아 깨지는 것을 방지할 수 있다. 반면, 상기와 같은 제 2 링 어댑터 (60) 가 없다면, 케이블 집합체 (20) 가 휘어지는 경우, 백너트 (62) 근방에서도 휘어짐이 발생하여, 백너트 (62) 근방의 에폭시 (24) 가 충격을 받기 쉬워진다.
본원 발명의 케이블 집합체는 바람직하게 원자로 수위 감시용 열전대에 사용될 수 있고, 이러한 사용환경에서 중대사고가 발생하여 원자로 수위 감사용 열전대에 사용되는 케이블 집합체 (20) 가 높은 온도에 노출된다면, 1차적으로 내열 피복재 (30) 와 케이블 자켓 (9) 이 영향을 받고, 2차적으로 케이블 소선 (21) 과 커넥터 (10) 의 연결부위를 보호하기 위해 채워놓은 에폭시 (24) 가 영향을 받게 될 것이다. 그러나, 본원 발명의 케이블 집합체는 케이블 자켓 (9) 이 내열 피복재 (30) 으로 둘러쌓여 있기 때문에, 케이블 자켓 (9) 이 직접 열에 노출되는 것에 비해 손상을 비약적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 케이블 소선 (21) 과 커넥터 (10) 의 연결부위에서는 에폭시 (24) 가 녹고, 각각의 케이블 소선 (21) 의 금속선 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) 의 절연체 (8) 가 손상이 되어도 절연디스크 (40) 에 의해 금속선 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) 이 분리되어 있기 때문에, 금속선들간의 단락이 방지된다. 따라서 케이블 집합체 (20) 의 약간의 구조적인 변형이 있다 하더라도 전기적인 성능은 유지되는 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본원 발명의 케이블 집합체는 케이블 집합체 (20) 가 휘어지는 경우, 제 2 링 어댑터 (60) 가 백너트 (62) 근방의 케이블 집합체 (20) 의 부분이 휘어짐을 방지함으로써, 백너트 (62) 근방의 에폭시 (24) 가 충격을 받아 깨지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대해 전술한 내용은 설명 및 예시를 목적으로하는 것이다. 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하는 것은 아니다. 상기 기술의 관점에서 변형 또는 변경예가 가능하다.

Claims (6)

  1. 케이블 집합체 (20) 에 있어서,
    상기 케이블 집합체 (20) 는 복수 가닥의 케이블 소선 (21) 을 포함하고,
    상기 케이블 소선 (21) 은 케이블 자켓 (9) 의 내부에 배치되며 지며,
    상기 케이블 자켓 (9) 의 외주면은 내열 피복재 (30) 로 피복되는 것을 특징으로 하는 케이블 집합체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    케이블 소선 (21) 과 커넥터 (10) 의 연결부위에는 케이블 소선 (21) 이 통과할 수 있는 관통구멍 (43) 이 형성된 절연디스크 (40) 가 구비되는 것을 특징으로 하는 케이블 집합체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연디스크 (40) 의 반지름 방향 내측 (41) 은 세라믹 재질이고, 상기 절연디스크 (40) 의 반지름 방향 외측 (42) 은 스테인리스 강인 것을 특징으로 하는 케이블 집합체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 커넥터 (10) 측의 상기 절연 디스크 (40) 의 축방향 단부는 상기 내열 피복재 (30) 의 단부와 용접되는 것을 특징으로 하는 케이블 집합체.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연 디스크 (40) 위의 상기 내열 피복재 (30) 의 표면에는 내열피복재 (30) 를 고정하기 위한 제 1 링 어댑터 (50) 가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 케이블 집합체.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 케이블 소선 (21) 과 커넥터 (10) 의 연결부위는 백쉘 (23) 에 의하여 둘러쌓이고,
    상기 백쉘 (23) 의 내부는 에폭시 (24) 로 채워지며,
    상기 백쉘 (23) 의 상기 커넥터 (10) 반대측 단부는 백너트 (62) 에 의해 밀봉되며,
    상기 백너트 (62) 아래에 배치되는 상기 케이블 자켓 (9) 과 내열 피복재 (30) 사이에는 제 2 링 어댑터 (60) 가 설치되고,
    상기 백너트 (62) 아래에 배치되는 내열 피복재 (30) 위에는 브레이드 어댑터 (61) 가 설치되는 것을 특징으로 하는 케이블 집합체.


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