KR20140102307A

KR20140102307A - 전원 케이블용 단자 접속 장치

Info

Publication number: KR20140102307A
Application number: KR1020147019610A
Authority: KR
Inventors: 길리아노 볼카토; 옌스 바이히올드; 파스칼레 자놀리; 마르크 그라베르만; 마이클 스탈더; 홀게르 쿠르츠할스; 세바스티안 에거트; 크리스티안 바인만
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-08-21
Also published as: ES2445320T3; WO2013096424A1; PL2608338T3; CA2859901A1; DK2608338T3; JP6076372B2; CN104160283A; TW201340519A; JP2015506465A; CN104115358B; EP2698891B1; US9640904B2; TW201340135A; MX2014007613A; AU2012359265A1; CO7101195A2; US20140368221A1; CA2859973A1; JP2015509354A; AU2012359265B2

Abstract

중전압 또는 고전압 전원 케이블(42)의 단부를 접속점에 접속시키기 위한 단자 접속 장치(10)로서, 단자 접속 장치(10)는 내부 전도체(14) 및 전도성 또는 반전도성 층(18)을 포함하는, 제1 및 제2 단부 부분을 갖는 인터페이스 케이블(12)을 포함한다. 단자 접속 장치는 응력 제어 요소(38) 및 응력 제어 요소(38) 주변에 배열된 절연층(40)을 포함하는 제1 응력 제어 튜브(36)를 추가로 포함하고, 제1 응력 제어 튜브(36)는 인터페이스 케이블(12)의 제1 단부 부분 상에 장착된다.
단자 접속 장치는 인터페이스 케이블(12)을 전원 케이블(42)에 접속하기 위한 제1 케이블 커넥터(24)를 추가로 포함하고, 제1 케이블 커넥터(24)는 인터페이스 케이블(12)의 제2 단부 부분에 접속된다.
단자 접속 장치(10)는 응력 제어 요소(38) 및 응력 제어 요소(38) 주변에 배열된 절연층(40)을 포함하는 제2 응력 제어 튜브(36')를 추가로 포함하고, 제2 응력 제어 튜브(36')는 인터페이스 케이블(12)의 제2 단부 부분 및 제1 케이블 커넥터(24)의 적어도 일부 위에 장착된다.
단자 접속 장치는 하나 이상의 튜브형 수축가능 슬리브(52, 52', 52'')를 추가로 포함한다. 튜브형 수축가능 슬리브(52, 52', 52'') 중 하나의 적어도 일부가 제1 응력 제어 튜브(36)의 적어도 일부 위에 연장된다. 튜브형 수축가능 슬리브(52, 52', 52'') 중 하나의 적어도 일부가 제2 응력 제어 튜브(36')의 적어도 일부 위에 연장된다. 제1 응력 제어 튜브(36)의 적어도 일부 위에 연장된 튜브형 수축가능 슬리브(52, 52'')의 일부는 제1 응력 제어 튜브(36)의 적어도 일부 주변에서 수축된다.

Description

전원 케이블용 단자 접속 장치{TERMINAL CONNECTION DEVICE FOR A POWER CABLE}

본 발명은 전원 케이블용 단자 접속 장치, 상세하게는 중전압 또는 고전압 전원 케이블에 관한 것이고, 중전압 또는 고전압 전원 케이블의 단부를 접속점에 접속하는 방법에 관한 것이다.

다른 전기 케이블 또는 정지단(stop end)에 접속된 전기 케이블을 둘러싸기 위한 방사상 수축가능 슬리브(radially shrinkable sleeve)를 사용하는 것이 일반적으로 공지되어 있다. 케이블 커넥터 또는 정지단의 케이블 종단을 덮기 위한 공지된 방사상 수축가능 슬리브의 예가 유럽 특허 B-0 435 569호에 개시되어 있다. 수축가능 슬리브는, 중간 절연층으로서의 유전성 재료와, 부분적으로 코팅된 내부 전도성 층과 조합된 전기장 제어 내부층과, 전기 전도성 외부층을 포함한다. 그러한 다층 슬리브는 바람직하게는 압출에 의해 제조되고, 바람직하게는 실리콘 또는 EPDM을 포함한다.

공지된 방사상 수축가능 슬리브에 의해 케이블 스플라이스(splice) 또는 케이블 단부 종단을 만들 때, 수축가능 슬리브의 전체 길이에 해당하는 자유 공간(파킹 위치(parking position))이 커넥터의 일측에 구비될 필요가 있다. 케이블 접속부가 성립된 후에, 수축가능 슬리브는 케이블 접속부 위에 중심이 위치되고 나서, 열의 인가에 의해서 또는 수축가능 슬리브를 방사상 확장된 상태로 유지하는 외부 또는 내부 지지체의 제거에 의해서 수축된다. 유럽 특허 B-0 541 000호는 서로 인접하게 위치된 2개의 제거가능한 지지 코어에 의해서 방사상 확장된 상태로 유지되는 방사상 수축가능 슬리브를 개시하고 있다. 슬리브의 상이한 영역들에 대해 개별적인 지지 코어를 갖는 다른 방사상 수축가능 슬리브가 유럽 특허 B-0 966 780호에 개시되어 있다. 이러한 공지된 조립체에서, 슬리브의 상이한 영역들은 슬리브를 되접음으로써 동심으로 배열되는데, 개별적인 영역들은 제거가능한 지지 코어 또는 유사한 지지 요소에 의해 그들 각각의 방사상 확장 상태에서 유지된다.

국제 출원 공개 WO 90/13933호에는 플러그-인 접속부, 특히 케이블 단부 상에 밀착 끼워 맞춤되고 내부에 수용된 케이블 전도체 접속 요소를 감싸기 위한 전기 전도성 응력-제어 몸체를 갖는 전기 케이블 절연체, 응력-제어 몸체를 둘러싸는 절연 몸체, 및 절연 몸체를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸는 전기 전도성 외피를 포함하는 고전압 플라스틱 케이블용 슬리브가 개시되어 있다. 절연체에는 케이블 전도체 접속 요소를 위한 응력-제어 몸체 내의 공간 내에 병합된 축방향 밀착 끼워맞춤 통로가 구비된다. 케이블 전도체 접속 요소는 적어도 하나의 플러그부 및 적어도 하나의 카운터-플러그부와 플러그부 및 카운터-플러그부를 상호 고정시키는 수단을 포함한다.

국제 출원 공개 WO 96/10851호는 최대 400 KV 이상의 정격전압을 갖는 고전압 전원 케이블을 위한 단순한 접속 시스템, 특히 모든 부속품 및 상호접속을 위한 공통 케이블 접속 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 접속 시스템은 다수의 상이한 장치와의 상호접속을 위한 일반적으로 적용가능한 인터페이스를 사용하고, 탄성 중합체, 그에 일체로 된 응력 완화 장치, 커넥터 차폐체, 원추형 인터페이스 표면과 외부 전도성 스크린을 갖는 절연체, 및 케이블 종단의 인터페이스 표면에 대응하는 원추형 인터페이스 표면을 갖는 강성 절연체로 이루어진 케이블 종단을 포함한다.

기존의 케이블 종단이 기존의 전원 케이블을 교체할 필요 없이 (즉, 새로 장착하지 않고) (수리/유지보수 또는 특징부 업그레이드로 인하여) 새로운 것으로 교체되어야 하는 경우, 가장 어려운 작업은 기존의 케이블을 새로운 종단에 다시 접속하는 것이다. 케이블 종단을 교체하기 위해서는 기존의 케이블 종단을 그의 설치된 위치에서 절단할 필요가 있다. 전형적으로, 이는 스위치기어 엔클로져, 버스 바 캐비닛, 또는 인접한 발전기, 모터, 변압기 등이다. 기존의 케이블 종단이 제거되는 경우, 남아있는 전원 케이블은 표준 케이블 종단과 함께 종단되기에는 그리고 스위치기어 폴(switchgear pole), 버스 바(bus bar), 발전기, 등에 다시 재접속되기에는 충분히 길지 않다.

추가로, 수리가 요구되는 경우, 전원 케이블을 재접속시키는 데 걸리는 시간은 에너지 네트워크 관리를 위한 반사비용 및 운전 연속성에 대한 영향의 관점에서 중요하다.

따라서, 개선된 케이블 종단에 대한, 특히 매우 제한된 공간 내에서의 작업 및 신속히 설치되기에 적합한 구조적/치수적 해결책을 제공하는 중전압 또는 고전압 전원 케이블에 대한 필요성이 있다.

[발명의 개요]

본 발명은 중전압 또는 고전압 전원 케이블의 단부를 접속점에 접속시키기 위한 단자 접속 장치를 제공하는데, 상기 단자 접속 장치는

a) 내부 전도체 및 전도성 또는 반전도성 층을 포함하는, 제1 및 제2 단부 부분을 갖는 인터페이스 케이블;

b) 응력 제어 요소 및 응력 제어 요소 주변에 배열된 절연층을 포함하고, 인터페이스 케이블의 제1 단부 부분 상에 장착된 제1 응력 제어 튜브;

c) 인터페이스 케이블을 전원 케이블에 접속하기 위한 제1 케이블 커넥터 - 제1 케이블 커넥터는 인터페이스 케이블의 제2 단부 부분에 접속됨 -;

d) 응력 제어 요소 및 응력 제어 요소 주변에 배열된 절연층을 포함하고, 인터페이스 케이블의 제2 단부 부분 및 제1 케이블 커넥터의 적어도 일부 위에 장착된 제2 응력 제어 튜브; 및

e) 하나 이상의 튜브형 수축가능 슬리브 - 하나 이상의 튜브형 수축가능 슬리브 중 하나의 적어도 일부가 제1 응력 제어 튜브의 적어도 일부 위에 연장되고 하나 이상의 튜브형 수축가능 슬리브 중 하나의 적어도 일부가 제2 응력 제어 튜브의 적어도 일부 위에 연장되며, 제1 응력 제어 튜브의 적어도 일부 위에 연장된 튜브형 수축가능 슬리브의 일부가 제1 응력 제어 튜브의 적어도 일부 주변에서 수축됨 - 를 포함한다.

단자 접속 장치는 실질적으로 사이에 인터페이스 케이블이 있는 통합된 스플라이스 및 종단이다. 그의 통합된 특징부로 인하여, 단자 접속 장치는 한정된 공간 내에서 컷 오프 전원 케이블과 접속점 사이의 신속하고 간단한 접속이 이루어지는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 단자 접속 장치는 전원 케이블을 장치에 용이하게 접속하고 장치를 접속점에 용이하게 접속하는 것을 가능하게 한다. 더욱이, 그의 통합된 특징부는 또한, 케이블 및/또는 접속점에 부착되어야만 하는 많은 개별 요소를 갖는 종단에 잠재적으로 문제가 될 수 있는 설치 동안의 실수 가능성을 감소시킨다. 접속점은 발전기 또는 변압기와 같은 장비의 하나일 수 있거나 또는 스위치기어 폴 또는 버스 바일 수 있다. 특히, 단자 접속 장치는, 설치된 전원 케이블을 접속점에 접속하는 기존의 단자 장치가 설치된 전원 케이블의 일부를 절단함으로써 단자 장치가 제거될 때 유용하다. 이어서, 남아있는 설치된 케이블은 너무 짧아서 접속점에 닿지 않는다. 적합한 새로운 단자 장치가 설치되어야만 한다. 본 발명의 단자 접속 장치는 그의 인터페이스 케이블을 위한 구매가능한 케이블의 부품을 사용할 수 있기 때문에, 본 발명의 단자 접속 장치는 추가 제조 비용을 부가하지 않고 상이한 유형의 전원 케이블을 사용하여 많은 상이한 길이로 용이하게 제조될 수 있고, 따라서, 다양한 길이 및 크기 및 유형의 케이블 단자 장치에 대한 필요성을 수용할 수 있다.

본 발명의 단자 접속 장치에서, 전원 케이블은 제1 케이블 커넥터에 매우 용이하게 접속될 수 있다. 제1 케이블 커넥터는 단자 접속 장치 내에 고정 접속되어 배열된다. 정합하는 제2 케이블 커넥터에 부착된 전원 케이블은, 제2 케이블 커넥터를 제1 케이블 커넥터 내에 단순히 끼움으로써, 또는 그 역으로 함으로써 정합하는 제2 케이블 커넥터가 제1 케이블 커넥터와 전기적 접속을 이루도록 지지 코어에 의해 확장된 상태로 유지되는 제2 응력 제어 튜브 및 튜브형 슬리브의 부분 내로 삽입된다는 점에서 제1 케이블 커넥터에 용이하게 접속될 수 있다. 중간 커넥터가 사용되는 경우, 제2 케이블 커넥터는 중간 커넥터 내에 매우 용이하게 끼워질 수 있다. 더욱이, 강성 슬리브는 제1 케이블 커넥터 주변에 고정될 수 있고 제1 케이블 커넥터의 정합면을 지나서 충분히 연장되어 일단 제2 케이블 커넥터가 제1 케이블 커넥터에 정합되면 제2 케이블 커넥터를 덮을 수 있다. 따라서, 단자 접속 장치의 어느 부분도 파킹 위치를 필요로 하지 않거나 전원 케이블 상의 임의의 자유 공간을 필요로 하지 않는다.

본 발명의 특정 태양에서, 튜브형 수축가능 슬리브의 적어도 하나의 일부는 인터페이스 케이블의 일부 주변에서 수축된다.

다른 태양에서, 제2 응력 제어 튜브의 적어도 일부 위에 연장된 튜브형 수축가능 슬리브는 전원 케이블의 일부 주변에서 수축되도록 구성된 부분을 포함한다.

추가 태양에서, 인터페이스 케이블의 제1 단부 부분은 러그(lug)에 부착된다.

다른 추가 태양에서, 제1 및 제2 응력 제어 튜브의 하나 또는 둘 모두의 응력 제어 요소는 기하학적 응력 제어 요소 또는 용량성 응력 제어 요소이다.

본 발명의 특정 태양에서, 제1 응력 제어 튜브의 적어도 일부 위에 연장된 튜브형 수축가능 슬리브는 트랙킹 전류(tracking current)를 감소시키기 위한 하나 이상의 스커트를 외측 상에 포함한다.

다른 태양에서, 인터페이스 케이블은 내부 전도체의 적어도 축방향 섹션 주변에 동심으로 배열된 절연층을 추가로 포함하고, 단자 접속 장치는 인쇄 회로 기판 요소를 포함하는 용량성 전압 센서를 포함한다. 인쇄 회로 기판 요소는 전도성 또는 반전도성 재료의 전기적으로 절연된 편부 위에 배치될 수 있다. 전도성 또는 반전도성 재료의 전기적으로 절연된 편부는 인터페이스 케이블의 절연층 상에 배열될 수 있고 내부 전도체의 전압을 감지하기 위한 감지 커패시터의 전극을 형성하도록 작용가능할 수 있다. 절연층은 감지 커패시터의 유전체를 형성하도록 작용가능할 수 있다.

추가 태양에서, 단자 접속 장치는 전도성 또는 반전도성 재료의 전기적으로 절연된 편부의 어느 일측 상에 절연층의 적어도 축방향 섹션 주변에 동심으로 배열된 추가의 반전도성 재료를 추가로 포함한다. 추가의 반전도성 재료는 비전도성 축방향 섹션에 의해 전도성 또는 반전도성 재료의 전기적으로 절연된 편부로부터 전기적으로 절연된 두 개의 반전도성 축방향 섹션을 포함할 수 있다.

전도성 또는 반전도성 재료의 전기적으로 절연된 편부의 또는 추가의 반전도성 재료의 전부 또는 일부는 절연층에 접착식으로 고정될 수 있다.

특정 태양에서, 인쇄 회로 기판 요소는 전도성 또는 반전도성 재료의 전기적으로 절연된 편부와 전기 접촉된 패턴화된 금도금 구리 층을 포함한다.

본 발명의 다른 태양에서, 전도성 또는 반전도성 재료의 전기적으로 절연된 편부는 인터페이스 케이블의 반전도성 층의 일부를 포함한다.

본 발명은 또한 중전압 또는 고전압 전원 케이블의 단부를 접속점에 접속하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은

a) 전술된 바와 같은 단자 접속 장치를 제공하는 단계;

b) 중전압 또는 고전압 전원 케이블을 제공하는 단계;

c) 인터페이스 케이블을 제1 케이블 커넥터를 거쳐서 전원 케이블의 단부에 접속시킴으로써 단자 접속 장치를 전원 케이블의 단부에 접속시키는 단계; 및

d) 인터페이스 케이블의 제1 단부 부분을 접속점에 접속시킴으로써 단자 접속 장치를 접속점에 접속시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 제1 케이블 커넥터가 제2 케이블 커넥터에 정합된 후에, 제2 응력 제어 튜브는 정합된 커넥터 및 전원 케이블의 일부 주변에서 수축되고, 이어서 제2 응력 제어 튜브의 일부 위에 연장된 튜브형 슬리브의 일부가 제2 응력 제어 튜브 및 전원 케이블의 일부 위에서 수축된다. 단자 접속 장치는 통합된 스플라이스 부분 및 종단 부분을 포함하기 때문에, 이는 스플라이스 부분을 이용한 전원 케이블에 대한 용이한 접속 및 종단 부분을 이용한 접속점에 대한 용이한 접속을 가능하게 한다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 단자 접속 장치의 제1 케이블 커넥터는 소켓 또는 플러그로서 구성될 수 있다. 소켓 및 플러그 접속이 고 전류를 전달할 수 있음을 보장하기 위해서, 종래 기술은 예컨대 유럽 특허 A-0 716 474호, 독일 특허 A-38 13 001호 및 독일 특허 A-29 39 600호에 개시된 바와 같은 다양한 접촉 기술들을 제공하고 있다.

중간 커넥터가 사용되는 경우, 이는 가요성이거나, 부분적으로 가요성이거나 또는 강성일 수 있다. 가요성 또는 부분 가요성 중간 커넥터는 제1 케이블 커넥터에 접속되는 전원 케이블의 적용을 용이하게 하는 역할을 한다. 이는 좁은 공간에서 예비조립된 단자 접속 장치를 사용할 때 유리하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이후에 서로 접속되는 인터페이스 케이블과 제2 케이블과 그들 각각의 커넥터들 사이의 기계적 및 전기적 접속은 크림핑(crimping)에 의해 또는 체결 나사 또는 유사한 체결 요소에 의해 실현된다. 바람직하게는, 체결 나사는 전단 가능 나사(shearable screw)로서 구성된다. 케이블(또는 정지단 요소)과 제2 케이블 커넥터 사이의 접속에 적합한 체결 요소의 예가 국제 출원 공개 WO 95/25229호, 국제 출원 공개 WO 96/31706호, 유럽 특허 B-0 470 388호, 유럽 특허 B-0 688 960호, 유럽 특허 B-0 692 643호, 유럽 특허 A-0 769 825호, 유럽 특허 B-0 819 222호, 유럽 특허 B-0 984 176호 및 미국 특허 제6 045 373호에 개시되어 있다.

일반적으로, 열간 및 냉간 수축가능 요소 둘 모두가 본 발명에 따른 예비조립된 단자 접속 장치에 대해 사용될 수 있다. 그러나, 튜브 및 슬리브를 수축시키는 열의 인가를 피하기 위해서, 냉간 수축가능 재료가 바람직하다. 이들 재료는 본 기술 분야에서 대체로 공지되어 있고, 바람직하게는 실리콘 또는 EPDM이 사용된다. 냉간 수축가능 슬리브 또는 튜브의 경우, 슬리브 또는 튜브의 일부가 제거가능한 지지 코어에 의해 방사상 확장된 상태로 유지될 수 있다. 적합한 지지체들은 당업자에게 일반적으로 알려져 있다. 특히, 냉간 수축가능 슬리브 또는 튜브를 방사상 확장된 상태로 유지하기 위해 냉간 수축가능 슬리브 또는 튜브 내에 삽입되고 냉간 수축가능 슬리브 또는 튜브를 수축시키기 위해 슬리브 또는 튜브로부터 제거되도록 구성된 적어도 하나의 지지 코어를 사용하는 것은 공지되어 있다. 본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 지지 코어는 응력 제어 튜브의 일부를 방사상 확장된 상태로 유지하고, 나선형으로 권취된 리본을 포함하는데, 이 리본은 지지 코어의 제1 단부 상에서 시작하는 리본의 단부를 코어의 중심을 거쳐 코어의 제2 단부 외측으로 당겨서 리본의 당겨진 단부가 코어의 제1 단부로부터 시작하여 권취부 단위로 코어의 나머지 부분으로부터 분리되도록 함으로써 응력 제어 튜브로부터 제거되도록 구성된다. 제2 튜브형 부분을 방사상 확장된 상태로 유지하기 위한 다양한 코어 및 지지체에 대한 예는 독일 특허 A-39 43 296호, 독일 특허 A-42 33 202호, 국제 출원 공개 WO 95/11542호, 국제 출원 공개 WO 95/318 845호, 유럽 특허 A-0 291 213호, 유럽 특허 A-0 399 263호, 유럽 특허 A-0 500 216호, 유럽 특허 A-0 631 117호, 유럽 특허 A-0 631 357호, 유럽 특허 A-0 702 444호, 유럽 특허 B-0 966 780호, 미국 특허 제3 515 798호, 미국 특허 제4 135 553호, 미국 특허 제4 179 320호, 미국 특허 제4 503 105호, 미국 특허 제4 656 070호, 미국 특허 제5 098 752호, 및 미국 특허 제4 585 607호에 개시되어 있다.

제2 응력 제어 튜브는 단자 접속 장치가 전원 케이블에 접속되기 전에 제1 케이블 커넥터 및/또는 강성 슬리브를 지나 연장되도록 배열될 수 있고, 그에 따라서, 앞서 논의된 바와 같이 방사상 확장된 상태로 유지된다. 대안적인 실시예에서, 제2 응력 제어 튜브는 제1 케이블 커넥터 위에 되접힐 수 있고, 냉간 수축가능 재료로 제조된 경우, 방사상 확장된 상태로 유지될 수 있다.

응력 제어 튜브는 그의 장착된 상태에서 응력 제어 요소인 내부 층 및, 예를 들어 실리콘 또는 에틸렌 프로필렌 다이엔 단량체 고무(EPDM)로 된 외부 유전체 층을 포함한다. 응력 제어 요소는 하이 K(High K) 재료와 같은 특정 재료의 사용에 의해 또는 기하학적 응력 제어 형상의 사용에 의해 응력 제어를 달성할 수 있다. 스플라이스 부분의 응력 제어 튜브는 전형적으로 응력 제어 요소의 일부의 내측에 얇은 전기 전도성 또는 반전도성 층을 그리고 유전체 층 외측에 얇은 전기 전도성 또는 반전도성 층을 추가로 포함한다. 푸시-온(push-on) 유형일 수 있거나 또는 열간 또는 냉간 수축가능 재료로 제조될 수 있는 이러한 응력 제어 튜브는 당업자에게 통상 공지되어 있다. 이는 성형 공정 또는 압출성형 공정에 의해 제조될 수 있다. 두 개의 층을 갖는 응력 제어 튜브를 얻기 위하여, 표준 공압출 공정이 사용될 수 있는데, 예를 들어 내부 전기 전도성 또는 반전도성 층 및 외부 유전체 층이 함께 압출된다. 성형된 적합한 응력 제어 튜브의 예는 국제 출원 공개 WO97/08801호에 설명 및 도시되어 있다.

하나의 스플라이스에 대해 하나의 튜브형 슬리브를 그리고 하나의 종단에 대해 하나의 튜브형 슬리브를 통상 사용할 필요가 있다. 이는 분리된 튜브형 슬리브들이 장치의 스플라이스 부분 및 종단 부분을 덮는 본 발명의 단자 접속 장치에서 행해질 수 있다. 대안적으로, 단일 튜브형 슬리브는 장치의 스플라이스 부분 및 종단 부분 둘 모두를 덮을 수 있다. 두 개의 분리된 튜브형 슬리브가 사용되는 경우, 그들은, 전형적으로는 인터페이스 케이블의 일부 위에서, 두 부분들 사이에서 중첩될 수 있다. 두 개의 튜브형 슬리브들이 중첩되지 않도록 이들을 또한 배열할 수도 있다. 이러한 경우, 외부 절연성 재킷이 전형적으로 인터페이스 케이블의 노출된 부분에 남아 있을 필요가 있거나 또는 인터페이스 케이블이 제3 튜브형 슬리브 또는 몇몇 다른 유형의 절연성 재료로 절연될 필요가 있다. 단자 접속 장치가 인터페이스 케이블에 대해 케이블 특히 긴 편부를 사용하는 경우, 절연성 재킷을 인터페이스 케이블 상에 남겨두는 것은 가장 효율적이고 경제적일 수 있다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 단자 접속 장치는 제1 케이블 커넥터 및 인터페이스 케이블이 전원 케이블에 접속하고 그를 종단시키기 위하여 단자 접속 장치를 사용하기 전에 응력 제어 튜브들 및 외부 튜브형 슬리브에 고정 배열된다는 점에서 예비조립된다. 예비조립은 현장 조립을 진부한 것으로 만들 수 있다는 점에서 유리하다. 단자 접속 장치의 현장 조립은 어려울 수 있는데, 이는 비교적 짧을 수 있는 인터페이스 케이블이 응력 제어 튜브들 및 제1 케이블 커넥터를 장착하기 위해 박리되고 준비될 필요가 있기 때문이다. 인터페이스 케이블을 준비하고 현장에서 그 위에 응력 제어 튜브들 및 제1 케이블 커넥터를 장착하는 것은 단자 접속 장치의 층들 사이에 먼지 입자 및 공기 포켓이 포획되는 증가된 위험을 제기한다. 이들 입자 및 공기 포켓은 부분 방전 및 단자 접속 장치에 대한 잠재적 손상으로 이어질 수 있다.

본 발명의 추가 실시예에서, 하나 이상의 센서가 단자 접속 장치 내에 통합될 수 있다. 그러한 센서는 전류, 전압, 온도, 등과 같은 전원 케이블의 상태 또는 작동에 대한 정보를 감지, 측정, 기록 및 저장 또는 전송하는 데 사용될 수 있다. 센서는 본 발명의 단자 접속 장치를 구성하는 동안 그에 통합될 수 있다. 센서의 통합을 위한 바람직한 위치는 커넥터와 종단 섹션들 사이 또는 종단 섹션들 내의 영역일 수 있다. 센서는 전형적으로 정보를 외부 정보 수집 및/또는 처리 장치로 전송하기 위하여 몇몇 유형의 정보 전송 시스템을 포함할 것이다. 전송 시스템은 배선 또는 무선 전송 시스템을 포함하는 임의의 적합한 시스템일 수 있다. 센서는 인터페이스 케이블의 전도성 또는 반전도성 층과 전기적으로 절연된 전도성 또는 반전도성 재료의 층 상에 위치될 수 있다. 그러나, 접지 전류가 센서를 가로질러 설정될 필요가 있다. 이를 달성하기 위하여, 반전도성 층의 일부는 절연되는 부분의 각 측부 상의 인터페이스 케이블의 반전도성 층의 두 개의 환형 섹션을 제거함으로써 절연될 수 있다. 이어서, 센서는 이러한 절연된 부분 상에 장착되고 그에 접속되며, 절연성 재료가 센서 위에 배치되고 전도성 또는 반전도성 재료가 절연성 재료 위에 배치되어 외부 전기장에 대항하여 센서를 차폐한다. 인터페이스 케이블 반전도성 층을 사용하는 대신, 그 영역에서 케이블 반전도성 층이 박리될 수 있고 전도성 또는 반전도성 재료의 패치(patch)가, 예를 들어, 이를 인터페이스 케이블의 절연층에 접착함으로써, 절연층 상에 배치될 수 있다. 하나의 센서는 전도성 또는 반전도성 재료가 인터페이스 케이블의 절연층 상에 배열되고 인터페이스 케이블의 내부 전도체의 전압을 감지하기 위한 감지 커패시터의 전극을 형성하도록 작용가능한 전도성 또는 반전도성 재료의 전기적으로 절연된 편부 위에 배치된 용량성 전압 센서일 수 있다. 인터페이스 케이블의 절연층은 감지 커패시터의 유전체를 형성하도록 작용가능할 수 있다.

당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하는, 본 발명의 최상 모드를 포함한 본 발명의 완전하고 실시가능하게 하는 개시 내용이 첨부 도면을 참조하여 하기 설명에서 보다 상세히 기재된다.
<도 1>
도 1은 본 발명의 단자 접속 장치의 제1 실시예의 단면도이다.
<도 2>
도 2는 도 1에 따른 단자 접속 장치의 대안적인 실시예의 단면도이다.
<도 3>
도 3은 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 단자 접속 장치의 스플라이스 부분의 단면도이다.
<도 4>
도 4는 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 단자 접속 장치의 종단 부분을 도시하는 단면도이다.
<도 5>
도 5는 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 단자 접속 장치의 종단 부분 - 종단 부분은 센서 소자를 포함함 - 을 도시하는 부분 단면도이다.
실시예
본 발명의 다양한 실시예들이 본 명세서의 이하에서 설명되며, 동일한 요소에 동일한 도면 부호가 부여된 도면에 도시되어 있다.
도 1은 중전압 또는 고전압 전원 케이블의 단부를 접속점에 접속하기 위한 예비조립된 단자 접속 장치의 제1 실시예를 도시한다. 예비조립된 단자 접속 장치(10)는 내부 전도체(14), 전도체(14)를 둘러싸는 절연층(16), 및 절연층(16)을 둘러싸는 전도성 또는 반도체 층(이하 반도체 층이라 함)(18)을 갖는 인터페이스 케이블(12)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 인터페이스 케이블(12)의 임의의 추가 층, 예를 들어 반도체 층(18)을 둘러싸는 금속 케이블 스크린 및 금속 케이블 스크린을 둘러싸는 외부 케이블 재킷이 전형적으로 제거된다. 그러나, 일부 실시예에서, 세 개의 층이 인터페이스 케이블(12)의 일부 상에 남아 있을 수 있다. 단자 접속 장치(10)는 실질적으로 스플라이스 부분(20) 및 종단 부분(22)으로 이루어진다. 일부 실시예에서, 스플라이스 부분과 종단 부분 사이에 중간 부분이 존재할 수 있다.
단자 접속 장치(10)의 스플라이스 부분(20)에서, 제1 케이블 커넥터(24)가 인터페이스 케이블(12)의 내부 전도체(14)의 일 단부에 부착된다. 이는 임의의 적합한 방법에 의해 예를 들어 클림핑에 의해 또는 나사를 이용하여 부착될 수 있다. 제1 케이블 커넥터(24)는 예비조립된 단자 접속 장치(10)의 부품이 아닌 제2 케이블 커넥터(26)와 정합하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 케이블 커넥터(24)는 소켓 커넥터일 수 있고 제2 케이블 커넥터(26)는 플러그 커넥터일 수 있다. 제1 케이블 커넥터(24)는 선택적으로 절연성, 전도성, 또는 반전도성일 수 있는 강성 슬리브(28)에 의해 둘러싸일 수 있고 선택적으로 그 안에 고정될 수 있다. 강성 슬리브(28)는 선택적으로, 제1 및 제2 케이블 커넥터(24, 26)가 정합될 때 제2 케이블 커넥터(26)가 또한 강성 슬리브(28)에 의해 둘러싸이도록 제1 케이블 커넥터(24)의 정합면을 지나 연장될 수 있다. 커넥터(26)는 전원 케이블(42)의 내부 전도체(44)에 부착된다. 내부 전도체(44)는 전도성 또는 반전도성 층(48)에 의해 둘러싸인 절연층(46)에 의해 둘러싸인다. 커넥터(24)는 커넥터(24)를 강성 슬리브(28) 내에 확실히 보유하도록 강성 슬리브(28) 내의 노치(32)와 결합되는 멈춤쇠(pawl)(30)를 가질 수 있다. 본 기술 분야에서 공지된 다른 적합한 수단이 커넥터(24)를 강성 슬리브(28)에 고정시키도록 사용될 수 있다.
단자 접속 장치(10)의 종단 부분(22)에서, 커넥터(24)에 부착된 단부에 대향하여 인터페이스 케이블(12)의 내부 전도체(14)의 단부에는 전형적으로 러그(34)가 부착된다. 반도체 층(18)은 인터페이스 케이블(12)의 단부로부터 박리되어 절연층(16)을 노출시킨다. 내부 하이 K 층(38) 및 외부 절연층(40)을 포함하는 제1 응력 제어 튜브(36)가 러그(34)에 인접한 인터페이스 케이블(12)의 단부 부분 상에 장착되고 단자 접속 장치(10)의 단자 부분(22)을 따라 연장되어 인터페이스 케이블(12)의 반전도성 층(18)의 일부와 중첩되도록 한다. 제1 응력 제어 튜브(36)는 수축가능 재료, 전형적으로 실리콘 또는 EPDM으로 제조된다. 이는 열간 또는 냉간 수축가능 재료일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이는 단자 접속 장치(10)의 종단 부분(22) 위에서 수축된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제2 응력 제어 튜브(36')가, 커넥터(24) 위를 포함하여, 커넥터(10)의 스플라이스 부분을 따라 연장되고 단자 접속 장치(10)가 완전히 설치되었을 때 커넥터(26)가 부착되는 전원 케이블(42)의 일부 및 커넥터(26)를 덮기에 충분히 길게 제조된다. 제1 응력 제어 튜브(36)와 유사하게, 제2 응력 제어 튜브(36')는 수축가능 재료, 전형적으로 실리콘 또는 EPDM으로 제조된다. 이는 열간 또는 냉간 수축가능 재료일 수 있으나, 도 1에서는 냉간 수축가능 재료로 도시되어 있다. 제2 응력 제어 튜브(36')는 커넥터(24, 26)를 덮을 응력 제어 층(38)의 일부를 따라서 응력 제어 층(38)의 내측에 얇은 내부 반도체 층(미도시)을 갖는다는 점에서 제1 응력 제어 튜브(36)와 상이하다. 얇은 내부 반도체 층의 길이는 단자 접속 장치(10)가 완전히 설치될 때 인터페이스 케이블(12)의 절연층(16)의 일부 및 전원 케이블(42)의 절연층(46)의 일부를 덮기에 충분하다. 얇은 내부 반도체 층은 응력 제어 층(38)의 내부 표면 상에 도색될 수 있거나 또는 별도의 재료 층일 수 있다. 응력 제어 튜브(36')는 또한 절연층(40)의 외측 상에 얇은 외부 반전도성 층(미도시)을 갖는다는 점에서 응력 제어 튜브(36)와 상이하다. 얇은 외부 반전도성 층은 응력 제어 튜브(36')의 절연층(40)의 전체 길이를 따라서 연장된다. 얇은 외부 반도체 층은 절연층(40)의 외부 표면 상에 도색될 수 있거나 또는 별도의 재료 층일 수 있다.
도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 케이블 커넥터(24, 26)의 정합 전에, 지지 코어(50)가 전원 케이블(42)을 덮을 제2 응력 제어 튜브(36')의 일부 내에 배치된다. 지지 코어(50)는 제2 응력 제어 튜브(36')의 이러한 일부를 확장된 상태로 유지하여 커넥터(26)의 강성 슬리브(28) 내로의 용이한 삽입을 가능하게 하여 커넥터(24)와 확실히 정합할 수 있도록 한다. 도 1의 실시예에서, 단자 접속 장치(10)는 스플라이스 부분(20) 및 종단 부분(22) 둘 모두의 위에 연장된 단일 튜브형 슬리브(52)를 추가로 포함한다. 튜브형 슬리브(52)는 절연층을 포함한다. 튜브형 슬리브(52)와 제2 응력 제어 튜브(36') 사이에는 전형적으로 전도성 또는 반전도성 재료로 제조된 "소크(sock)"(54)가 있다. 그의 목적은 단자 접속 장치(10)가 완전히 설치되었을 때 인터페이스 케이블(12)과 전원 케이블(42) 각각의 반전도성 층들(18, 48) 사이에 전기 접속을 설정하기 위한 것이고 제2 응력 제어 튜브(36')의 얇은 외부 반전도성 층(미도시)을 스플라이스를 가로질러 접지 전위로 유지하기 위한 것이다. 도 1에 도시된 실시예에서, 튜브형 슬리브(52)는 어느 응력 제어 튜브에 의해서도 둘러싸이지 않은 인터페이스 케이블(12)의 일부뿐만 아니라 제1 및 제2 응력 제어 튜브(36, 36')의 전체 길이에 걸쳐 위치된다. 튜브형 슬리브(52)는 수축가능 재료, 전형적으로 실리콘 또는 EPDM으로 제조된다. 이는 열간 또는 냉간 수축가능 재료일 수 있으나, 도 1에서는 냉간 수축가능 재료로 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 튜브형 슬리브(52)는 단자 접속 장치(10)의 종단 부분에 스커트(56)를 포함한다. 스커트는 트랙킹 전류를 감소시키는 역할을 하고 통상 옥외 종단 장치 상에만 사용된다.
도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 케이블 커넥터(24, 26)의 정합 전에, 지지 코어(58)가 지지 코어(50)에 의해 확장된 상태로 유지되는 제2 응력 제어 튜브(36')으 일부의 주변에 배치되고 튜브형 슬리브(52)의 일부가 지지 코어(58) 위에 되접혀 있다. 이러한 튜브형 슬리브(52)의 되접혀 있는 부분은 단자 접속 장치(10)가 완전히 설치될 때 전원 케이블(42)을 덮는다.
본 명세서에 설명된 다른 지지 코어뿐만 아니라 지지 코어(50, 58)는 임의의 적합한 유형의 지지 코어일 수 있지만, 전형적으로는 나선형으로 권취된 리본을 포함할 수 있고, 이러한 리본은 냉간 수축가능 재료가 전도체(26)에 부착된 케이블 단부에서 시작하여 전원 케이블(42) 위에서 수축하도록 리본을 풀어서 제거된다. 이러한 지지 코어 기술은 당업자에게 일반적으로 알려져 있다.
도 2에 도시된 실시예는 튜브형 슬리브(52)가 두 개의 분리된 부품(52', 52")을 포함하는 것을 제외하고는 도 1의 실시예와 유사하다. 도 2의 실시예에서, 부품(52', 52")은 중첩된 부분을 갖는다. 대안적인 실시예(미도시)에서, 부품(52', 52")은 중첩되지 않는다. 그러한 실시예에서, 튜브형 슬리브에 의해 덮이지 않은 인터페이스 케이블(12)의 일부는 몇몇 다른 외부 절연 수단을 가질 것이다. 예를 들어, 케이블 외부 절연성 재킷은 인터페이스 케이블(12)의 이러한 일부 상에 남아 있을 수 있거나, 또는 외부 재킷이 제거되는 경우, 수축가능 재료의 별도 층이 인터페이스 케이블(12)의 이러한 부분 주변에 적용될 수 있다.
도 3은 단자 접속 장치(10)의 스플라이스 부분(20)의 대안적인 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 제1 케이블 커넥터(24)는 인터페이스 케이블(12)의 내부 전도체(14)의 일 단부에 부착된다. 이는 임의의 적합한 방법에 의해 예를 들어 클림핑에 의해 또는 나사를 이용하여 부착될 수 있다. 도 3에서, 이는 나사(25)에 의해 부착된다. 제1 케이블 커넥터(24)는 전도성 중간 커넥터(60)의 제1 소켓(62)과 정합하도록 구성된다. 중간 커넥터(60)는 전원 케이블(42)의 내부 전도체(44)에 부착된 제2 케이블 커넥터(26)와 정합하도록 구성된 제2 소켓(64)을 갖는다. 제2 케이블 커넥터(26) 및 전원 케이블(42)은 예비조립된 단자 접속 장치(10)의 부품이 아니다. 제1 및 제2 케이블 커넥터(24, 26) 및 중간 커넥터(60)는 절연성 또는 반전도성일 수 있는 강성 슬리브(도 3에 포함되지 않음)에 의해 선택적으로 둘러싸일 수 있고, 그 안에 선택적으로 고정될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 응력 제어 튜브(36')는, 커넥터(24) 위 및 중간 커넥터(60)의 일부 위를 포함하여, 단자 접속 장치(10)의 스플라이스 부분을 따라 연장된다. 이전에 설명된 바와 같이, 제2 응력 제어 튜브(36')는 커넥터(24, 26)(및 중간 커넥터(60))를 덮을 응력 제어 층(38)의 일부를 따라 응력 제어 층(38)의 내측에 얇은 내부 반도체 층(미도시)을 갖는다. 얇은 내부 반도체 층의 길이는 단자 접속 장치(10)가 완전히 설치될 때 인터페이스 케이블(12)의 절연층(16)의 일부 및 전원 케이블(42)의 절연층(46)의 일부를 덮기에 충분하다. 얇은 내부 반도체 층은 응력 제어 층(38)의 내부 표면 상에 도색될 수 있거나 또는 별도의 재료 층일 수 있다. 응력 제어 튜브(36')는 또한 절연층(40)의 외측 상에 얇은 외부 반전도성 층(미도시)을 갖는다. 얇은 외부 반전도성 층은 응력 제어 튜브(36')의 절연층(40)의 전체 길이를 따라서 연장된다. 얇은 외부 반도체 층은 절연층(40)의 외부 표면 상에 도색될 수 있거나 또는 별도의 재료 층일 수 있다. 도 3의 실시예에서, 단자 접속 장치(10)의 스플라이스 부분(20)은 인터페이스 케이블(12)로부터 전원 케이블(42)까지 응력 제어 튜브(36') 위에 연장된 튜브형 슬리브(52)를 추가로 포함한다. 튜브형 슬리브(52)는 절연층을 포함한다. 튜브형 슬리브(52)와 제2 응력 제어 튜브(36') 사이에는 전형적으로 전도성 또는 반전도성 재료로 제조된 "소크"(54)가 있다. 그의 목적은 단자 접속 장치(10)가 완전히 설치되었을 때 인터페이스 케이블(12)의 반전도성 층(18)과 전원 케이블(42)의 반전도성 층(48)(미도시) 사이에 전기 접속을 설정하기 위한 것이고 제2 응력 제어 튜브(36')의 얇은 외부 반전도성 층(미도시)을 스플라이스를 가로질러 접지 전위로 유지하기 위한 것이다.
도 3에 추가로 도시된 바와 같이, 제2 케이블 커넥터(26)의 중간 커넥터(60)와의 정합 이전에, 튜브형 슬리브(52) 및 응력 제어 튜브(36') 둘 모두는 중간 커넥터(60), 제1 케이블 커넥터(24), 및 인터페이스 케이블(12) 위에 되접혀서 제2 케이블 커넥터(26)의 중간 커넥터(60) 내로의 삽입을 용이하게 한다. 먼저, 지지 코어(57)가 대체로 제1 케이블 커넥터(24) 위에서 튜브형 슬리브(52) 주변에 배치되고, 튜브형 슬리브(52)의 일부가 되접혀서 튜브형 슬리브(52)의 되접힌 부분을 확장된 상태로 유지하는 지지 코어(57) 상에 배치된다. 다음으로, 지지 코어(55)가 튜브형 슬리브(52)의 되접힌 부분 위에 배치되고, 응력 제어 튜브(36')의 일부가 되접혀서 응력 제어 튜브(36')의 되접힌 부분을 확장된 상태로 유지하는 지지 코어(55) 상에 배치된다. 제2 케이블 커넥터(26)가 중간 커넥터(60)와 정합된 후에, 지지 코어(55)는 제거되고 응력 제어 튜브(36')는 펼쳐져서 제2 케이블 커넥터(26) 및 충분한 정도의 전원 케이블(42)을 덮어서 응력 제어 층(38)이 전원 케이블(42)의 반전도성 층(48)(미도시)과 중첩하도록 한다. 이어서, 지지 코어(57)가 제거되고 튜브형 슬리브(52)는 펼쳐져서 응력 제어 튜브(36') 및 전원 케이블(42)(미도시)의 외부 재킷의 일부를 덮는다.
도 4는 단자 접속 장치(10)의 단자 부분(22)의 대안적인 실시예이다. 본 실시예에서는, 기하학적 응력 제어가 하이 K 응력 제어 재료 대신에 사용된다. 또한, 단자 부분(22)은 분리된 커넥터 요소들을 포함하고, 이는 베어 러그(bare lug)를 이용하는 것과는 상이한 유형의 접속을 제공한다. 도 4는 인터페이스 케이블(12)의 전도체(14)에 부착된 케이블 커넥터(72)를 도시한다. 케이블 커넥터(72)는 임의의 적합한 수단에 의해, 전형적으로는 클림핑에 의해 부착되고, 러그(34)를 포함한다. 단자 부분(22)은 제1 챔버(84) 및 제2 챔버(86)를 대체로 형성하는 하우징(82)을 포함한다. 제1 챔버(84) 및 제2 챔버(86)는 제1 챔버(84)의 내부가 제2 챔버(86)의 내부와 연통하도록 교차한다. 제1 및 제2 챔버(84, 86)는 도 4에 도시된 바와 같이 대체로 T-형상 또는 대체로 L-형상(미도시)을 형성하도록 교차할 수 있다. 하우징(82)은 외부 반-전도성 층(90), 중간 절연 층(92) 및 내부 반-전도성 층(94)을 추가로 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(82)의 제1 챔버(84)의 내벽 상의 내부 반-전도성 층(94)은 케이블 커넥터(72)와 밀착 접촉한다. 바람직하게는, 내부 반-전도성 층(94)은 또한 인터페이스 케이블(12)의 절연층(16)과 밀착 접촉한다. 제1 챔버(84)의 내벽의 일부는 중간 절연층(92)으로 이루어진다. 이 부분은 바람직하게는 절연층(16)과 밀착 접촉한다. 제1 챔버(84)의 내벽의 일부는 외부 반-전도성 층(90)으로 이루어진다. 이 부분은 바람직하게는 반전도성 층(18)과 밀착 접촉한다. 이어서, 튜브형 슬리브(52)는 인터페이스 케이블(12) 및 외부 반-전도성 층(90)의 적어도 일부 위에 위치된다. 스터드(미도시)가 러그(34) 내의 개구를 통하여 삽입될 수 있고 하나 이상의 정합 장치(96)가 제2 챔버(86) 내에 삽입될 수 있고 스터드에 의해 러그(34)에 부착되거나 그에 대해 제 위치에 보유될 수 있다.
하우징(82)은 냉간 수축 응용에 적합한 임의의 재료로 제조될 수 있다. 에틸렌 프로필렌 다이엔 단량체(EPDM), 탄성중합체 실리콘, 또는 이들의 혼합물과 같이, 낮은 영구 변형을 갖는 고탄성 고무 재료와 같은 재료가 가장 적합하다. 반-전도성 및 절연 재료는 동일하거나 상이한 유형의 재료로 제조될 수 있다. 반-전도성 및 절연 재료는 사용되는 재료의 고유 특성에 기초하여 또는 재료에 첨가된 첨가제에 기초하여 다양한 정도의 전도성 및 절연성을 가질 수 있다.
도 5는 단자 접속 장치(10)의 단자 부분(22)의 대안적인 실시예이다. 본 실시예에서, 전압 센서 및 전류 센서가 단자 부분(22) 내에 통합되어 있다. 도 5의 도면에서, 응력 제어 튜브(36), 튜브형 슬리브(52), 및 절연층(107)이 단면으로 도시되어 있지만, 센서들 및 몇몇 관련 요소들뿐만아니라 인터페이스 케이블(12)의 절연층(16) 및 반전도성 층(18)은 단면으로 도시되어 있지 않다. 도 5에 도시된 바와 같이, 반전도성 층(18)의 환형 스트립은 반도체 층 내에 비-전도성 축방향 섹션 또는 갭(100)을 형성하도록 제거되는데, 갭에서 하부 절연층(16)이 노출된다. 갭(100)에 의해 분리된 반전도성 층(18)의 부분들은 명확성을 위해 18a, 18b, 및 18c로 표시된다. 대안적인 실시예에서, 반전도성 층(18)은 부분(18a)과 함께 종단될 수 있고 전도성 또는 반전도성 재료의 편부들은 반전도성 층(18)의 부분(18b, 18c)과 동일한 기능을 수행하도록 인터페이스 케이블(12) 상에 위치될 수 있다. 다른 대안적인 실시예에서, 전압 센서(102)의 배면에 부착된 전도성 또는 반전도성 재료는, 센서가 인터페이스 케이블(12)에 부착되기 전에, 반전도성 층(18)의 부분(18b) 대신 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 전압 센서(102)는 인터페이스 케이블(12)의 절연층에 직접 부착된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전압 센서(102)는 갭(100)에 의해 부분(18a, 18c)으로부터 전기적으로 절연된 반전도성 층 부분(18b) 상에 배치된다. 비록 본 명세서에서는 센서를 인터페이스 케이블(12)에 부착하는 것이 언급되어 있으나, 일부 실시예에서, 인터페이스 케이블(12) 자체가 센서의 일부로서 기능을 한다. 그러한 예에서, 본 명세서에서의 전압 센서(102)에 대한 언급은 인터페이스 케이블(12)에 부착된 센서의 일부, 예를 들어, 인쇄 회로 기판(PCB)을 나타낸다. 본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 전압 센서는 제1 커패시터가 케이블 내부 전도체(14), 케이블 절연층(16), 및 반전도성 부분(18b)으로 구성된 용량성 분압기(capacitive divider)이다. 제2 커패시터(들)는 반전도성 층 부분(18b)에 부착된 PCB 상에 배치된다. 반전도성 층 부분(18b)의 내부 전기 저항은 미미하다.
절연성 재료의 스트립(미도시)은 갭(100)을 덮어서, 전압 센서(102)를 제외하고는 임의의 다른 전도성 또는 반전도성 재료 또는 요소로부터 반전도성 부분(18b)을 분리하고, 부분적 전기 방전 및 전압 센서(102)의 파손을 야기할 수 있는 공기가 갭(100) 내에 존재하는 것을 방지한다. 절연성 재료는 갭(100)을 보다 용이하게 충전하는 유향수지 및 유향수지 위에 배치되는 PVC 테이프의 조합과 같은 임의의 적합한 재료일 수 있다. PVC 테이프는 또한 전압 센서(102)를 인터페이스 케이블(12)에 부착하려는 목적에 맞을 수 있다. 전압 센서(102)는 인터페이스 케이블(12)의 내부 전도체(14)의 전압을 측정한다. 전압 센서(102)의 접지 플레이트(미도시)가, 전압 센서(102) 상의 접속점(106)에 납땜된 반전도성 층 부분(18a, 18c) 중 하나 또는 둘 모두의 주변에 싸일 수 있는 와이어 메시일 수 있는 전도성 요소(104)에 의해 반전도성 층 부분(18a, 18c) 중 하나 또는 둘 모두에 전기적으로 접속된다. 반전도성 층 부분(18a, 18c)으로부터 전압 센서(102)까지 가교된 전도성 요소(104)의 일부가 절연되지 않은 경우, 갭(100) 위의 절연성 재료(미도시)의 스트립이 하부 반전도성 부분(18b)과 전기적 접촉을 이루는 것을 방지할 것이다. 절연층(107)은 갭(100)에 인접한 반전도성 층의 일부 및 전압 센서(102)를 덮는다. 전도성 또는 반도체 재료(미도시)의 층이 절연층(107) 위에 배치된다. 적어도 하나의 실시예에서, 전도성 또는 반전도성 재료의 층은 절연층(107)이 센서와 대면하는 절연층 및 응력 제어 튜브(36)와 대면하는 전도성 또는 반전도성 재료의 층을 갖도록 절연층(107)과 조합된다. 전도성 또는 반전도성 층은 센서를 외부 전기장으로부터 차폐한다. 응력 제어 튜브(36)는 절연층(107)을 덮고 러그(34)가 부착된 인터페이스 케이블(12)의 단부로 연장된다. 전류 센서(108)는 전압 센서(102)에 인접한 반전도성 층(18) 위에 위치된다. 와이어(110)가 전압 센서(102)에 접속되고 와이어(112)가 로고스키 코일(Rogowski coil)일 수 있는 전류 센서(108)에 접속된다. 와이어(110, 112) 둘 모두는 어떠한 단락도 야기하지 않도록 절연된다. 도 5에서, 튜브형 슬리브(52")는 러그(34)에서부터 스플라이스 부분(20)의 튜브형 슬리브(52')와 중첩하는 단자 접속 장치(10)의 스플라이스 부분까지 단자 접속 장치(10)의 종단 부분(22)의 전체 길이를 따라서 연장된다. 와이어(110, 112) 둘 모두는 튜브형 슬리브(52")와 튜브형 슬리브(52')의 중첩된 부분들 사이를 지나서, 그들이, 예를 들어, 인테그레이터(integrator), 측정 장치, 제어 장치, 또는 다른 적합한 유형의 장치들에 접속될 수 있는 단자 접속 장치(10)의 외부로 지나간다.
적어도 하나의 실시예에서, 전압 센서(102)는 양면 가요성 인쇄 회로 기판을 포함한다. 본 명세서에서 설명된 바와 같이, PCB의 상부 또는 전방부는 절연층(107)과 대면하는 부분이다. PCB의 상부는 전형적으로 외부 장치에 전기적으로 접속되는 전도성 특징부를 포함한다. PCB의 하부 또는 후방부는 인터페이스 케이블(12)과 대면한다. 센서(102)와 반전도성 층 부분(18b) 사이에 가장 우수한 전기 접촉을 이루기 위하여, 센서(102)의 배면 상에 접촉 면적을 최대로 하는 것이 바람직하다. 구리 포일 또는 금도금 구리 포일이 효과적일 수 있으나 의외로 패턴화된 금도금 구리 층이 다른 것들에 비해 우수한 결과를 제공한 것을 알게 되었다. 패턴은 임의의 적합한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 원하는 구리 패턴을 생성하도록 제거되는 구리 층의 영역을 노출시키는 패턴으로 회로 기판의 저부 구리 층 상에 (그리고 선택적으로는 센서가 기능을 하도록 회로화되는 부분의 외측의 상부 구리 층의 일부 상에) 포토레지스트 층을 도포 및 현상함으로써 패턴을 생성하도록 포토레지스트 공정이 사용될 수 있다. 이어서 구리 층(들)의 노출된 부분은 구리의 노출된 영역을 제거하도록 구리 에칭제 용액에 노출될 수 있다. 이어서, 패턴화된 포토레지스트는 제거되어, 회로 기판의 저부측 상에 구리의 패턴을 남긴다. 이어서, 니켈의 층이 구리 및 금 상에 도금되거나 또는 금 합금(때때로, 이하에서 단지 금이라고 함)이 이어서 니켈 층 상에 도금된다. PCB의 패턴화된 금도금 구리층은 PCB의 상부 표면 상의 전기 회로 요소에 접속하는 PCB의 전도성 비아와 반전도성 층 부분(18b) 사이에 우수한 전기 접속을 보장한다. PCB 아래에 상당한 양의 공기가 포획되어 있지 않다는 것이 알려졌는데, 이는 PCB의 배면 상의 패턴화된 금도금 구리 층이 반전도성 층 부분(18b)으로 양각되어, 반전도성 층 부분(18b)과 전압 센서 사이에 최적의 전기 접촉을 보장하기 때문이다. 전압 센서로부터의 PCB 출력 신호는 마이크로암페어 정도의 전류를 갖는 약 1볼트 정도이다.
고체 층과 같이, 본 발명의 패턴화된 금도금 구리 층은 무수히 많은 접점을 제공할 것이다. 하나의 접점에서 다른 하나의 접점까지의 거리는 근소한데, 이는 고체 층을 이용하는 것과 같다. 구리 층에 생성된 패턴은 직사각형 또는 다이아몬드 형상 패턴을 갖는 그리드를 포함하는, 그러나 그에 제한되지 않는, 임의의 적합한 패턴일 수 있다. 패턴화된 금도금 구리 층은, 예를 들어 패턴화되지 않은 구리 포일이 금도금된 경우에 존재할 수 있는 금도금 평면보다 박피될 가능성이 적은 것으로 여겨진다. 이는 특히 굴곡 능력으로 인한 기계적 응력을 받는 얇은 가요성 PCB의 문제이다.
본 명세서에서 설명되는 전압 센서 PCB는 표준 PCB가 (전형적으로는 납땜에 의한) 전기 접점이 만들어질 전도성 영역을 제외하고는 PCB의 전방 및 후방 표면을 덮는 땜납 레지스트 층을 갖는다는 점에서 표준 PCB와 상이하다. 본 전압 센서(102)에서, PCB의 저부 상에는 땜납 레지스트가 없다. 전형적으로는 평면 금도금이 박피되는 것을 억제하는 PCB의 배면 상의 땜납 층에 대한 요구가 금도금 이전에 패턴화된 구리 층으로 인해 필요하지 않은 것으로 여겨진다. 패턴화된 구리 층이 고체 구리 포일보다 기계적 응력을 더 용이하게 소산시키는 것으로 여겨진다.
상기한 바에 더하여, 본 발명에서 PCB의 사용은 PCB에 인가되는 기계적 응력의 양을 추가로 제한한다. PCB는 굴곡되어 인터페이스 케이블(12) 주변에 배치될 때 기계적 응력을 받는다. 비록 이러한 굴곡된 구성이 PCB 상에 어느 정도의 응력이 발생할 수 있지만, 일단 PCB가, 예를 들어, PVC 테이프를 이용하여 인터페이스 케이블(12)에 부착되면, 그리고 특히 응력 제어 튜브(36) 및 튜브형 슬리브(52)가 인터페이스 케이블(12) 주변에서 수축된 후에는, 그에 의해 전압 센서(102)의 PCB에 방사상 힘을 인가하여, 가요성 PCB는 비교적 정적 상태에 있다.
본 발명의 특정 예시적 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명하고 예시하였지만, 본 발명을 이러한 예시적 실시예들로 한정하고자 하는 것은 아니다. 본 기술 분야의 숙련자라면 이어지는 청구의 범위에 기재된 본 발명의 진정한 범주로부터 벗어나지 않고서 본 발명에 대한 변형 및 수정을 가할 수 있음을 파악할 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위와 그 등가물의 범위 내에 포함되는 모든 변형 및 수정을 본 발명에 포함시키고자 하는 것이다.

Claims

중전압 또는 고전압 전원 케이블(42)의 단부를 접속점에 접속시키기 위한 단자 접속 장치(10)로서,
a) 내부 전도체(14) 및 전도성 또는 반전도성 층(18)을 포함하는, 제1 및 제2 단부 부분을 갖는 인터페이스 케이블(12);
b)
- 응력 제어 요소(38), 및
- 응력 제어 요소(38) 주변에 배열된 절연층(40)을 포함하고,
인터페이스 케이블(12)의 제1 단부 부분 상에 장착된 제1 응력 제어 튜브(36);
c) 인터페이스 케이블(12)을 전원 케이블(42)에 접속하기 위한 제1 케이블 커넥터(24) - 제1 케이블 커넥터(24)는 인터페이스 케이블(12)의 제2 단부 부분에 접속됨 -;
d)
- 응력 제어 요소(38), 및
- 응력 제어 요소(38) 주변에 배열된 절연층(40)을 포함하고, 인터페이스 케이블(12)의 제2 단부 부분 및 제1 케이블 커넥터(24)의 적어도 일부 위에 장착된 제2 응력 제어 튜브(36'); 및
e) 하나 이상의 튜브형 수축가능 슬리브(52, 52', 52'') -
튜브형 수축가능 슬리브(52, 52', 52'') 중 하나의 적어도 일부가 제1 응력 제어 튜브(36)의 적어도 일부 위에 연장되고 튜브형 수축가능 슬리브(52, 52', 52'') 중 하나의 적어도 일부가 제2 응력 제어 튜브(36')의 적어도 일부 위에 연장되고,
제1 응력 제어 튜브(36)의 적어도 일부 위에 연장된 튜브형 수축가능 슬리브(52, 52'')의 일부는 제1 응력 제어 튜브(36)의 적어도 일부 주변에서 수축됨 - 를 포함하는 단자 접속 장치.
제1항에 있어서, 제1 케이블 커넥터(24)는 제1 케이블 커넥터(24)와 전원 케이블(42)의 단부 상에 장착된 정합하는 제2 케이블 커넥터(26) 사이의 결합에 의해 전원 케이블(42)에 접속되도록 구성된 단자 접속 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 튜브형 수축가능 슬리브(52, 52', 52'')의 적어도 하나의 일부는 인터페이스 케이블(12)의 일부 주변에서 수축되는 단자 접속 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 응력 제어 튜브(36')의 적어도 일부 위에 연장된 튜브형 수축가능 슬리브(52, 52')는 전원 케이블(42)의 일부 주변에서 수축되도록 구성된 부분을 포함하는 단자 접속 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 인터페이스 케이블(12)의 제1 단부 부분은 러그(34)에 부착된 단자 접속 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 응력 제어 튜브(36, 36') 중 하나 또는 둘 모두의 응력 제어 요소(38)는 기하학적 응력 제어 요소 또는 유전성 응력 제어 요소인 단자 접속 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 응력 제어 튜브(36)의 적어도 일부 상에 연장된 튜브형 수축가능 슬리브(52, 52'')는, 외측부 상에, 트랙킹 전류를 감소시키기 위한 하나 이상의 스커트(56)를 포함하는 단자 접속 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 인터페이스 케이블(12)은 내부 전도체(14)의 적어도 축방향 섹션 주변에 동심으로 배열된 절연층(40)을 추가로 포함하고,
단자 접속 장치(10)는 인쇄 회로 기판 요소를 포함하는 용량성 전압 센서(102)를 포함하고, 인쇄 회로 기판 요소는 전도성 또는 반전도성 재료의 전기적으로 절연된 편부 위에 배치되고, 전도성 또는 반전도성 재료의 전기적으로 절연된 편부는 인터페이스 케이블(12)의 절연층(40) 상에 배열되고 내부 전도체(14)의 전압을 감지하기 위한 감지 커패시터의 전극을 형성하도록 작용가능하며, 절연층(40)은 감지 커패시터의 유전체를 형성하도록 작용가능한 단자 접속 장치.
제8항에 있어서, 전도성 또는 반전도성 재료의 전기적으로 절연된 편부의 어느 측 상에 절연층(40)의 적어도 축방향 섹션 주변에 동심원으로 배열된 추가의 반전도성 재료를 추가로 포함하고, 추가의 반전도성 재료는 비-전도성 축방향 섹션(100)에 의해 전도성 또는 반전도성 재료의 전기적으로 절연된 편부로부터 전기적으로 절연된 두 개의 반전도성 축방향 섹션을 포함하는 단자 접속 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서, 전도성 또는 반전도성 재료의 전기적으로 절연된 편부의 또는 추가의 반전도성 재료의 일부 또는 전부는 절연층(40)에 접착식으로 고정된 단자 접속 장치.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 인쇄 회로 기판 요소는 전도성 또는 반전도성 재료의 전기적으로 절연된 편부와 전기 접촉된 패턴화된 금도금 구리 층을 포함하는 단자 접속 장치.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 전도성 또는 반전도성 재료의 전기적으로 절연된 편부는 인터페이스 케이블(12)의 반전도성 층(18)의 일부를 포함하는 단자 접속 장치.
중전압 또는 고전압 전원 케이블(42)의 단부를 접속점에 접속하는 방법으로서,
a) 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 단자 접속 장치(10)를 제공하는 단계;
b) 중전압 또는 고전압 전원 케이블(42)을 제공하는 단계;
c) 인터페이스 케이블(12)을 제1 케이블 커넥터(24)를 거쳐 전원 케이블(42)의 단부에 접속시킴으로써 단자 접속 장치(10)를 전원 케이블(42)의 단부에 접속시키는 단계; 및
d) 인터페이스 케이블(12)의 제1 단부 부분을 접속점에 접속시킴으로써 단자 접속 장치(10)를 접속점에 접속시키는 단계를 포함하는 방법.