KR20150108962A - sector cable - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 섹터 케이블에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 케이블 외경을 줄이면서 경량화를 달성할 수 있고, 표면 까임이나 밀림 없이 섹터 절연을 수행할 수 있으며, 저항성능을 유지하면서도 제조비용을 낮출 수 있는 섹터 케이블에 관한 것이다.The present invention relates to a sector cable, and more particularly, to a sector cable capable of achieving weight reduction while reducing the outer diameter of a cable, performing sector insulation without surface shrinkage or pivoting, Cable.
최근 국제 구리 가격 상승 및 원자재 가격 상승으로 케이블 도체의 주요 소재인 구리 매입에 소요되는 비용이 많이 증가함에 따라 구리와 동등한 수준의 전기적 특성을 발휘하면서도 가격과 성능 면에서 구리를 대체할 수 있는 소재에 대한 필요성이 증가하고 있다.Due to the recent rise in international copper prices and the rise in raw material prices, the cost of purchasing copper, which is the main material of cable conductors, has increased so much that copper has been replaced with copper in terms of price and performance There is an increasing need for this.
대체 소재의 개발에 있어 가장 큰 문제점은 구리와 동등한 수준의 전기적 특성을 가지면서도 기계적, 물리적 특성이 케이블 도체로 사용하기에 충분한 신뢰성을 가지는 소재를 확보하는 것이 어렵다는 것이다.The biggest problem in the development of alternative materials is that it is difficult to obtain a material having electrical properties equivalent to copper, yet having sufficient mechanical and physical properties to be used as cable conductors.
즉, 케이블 도체 소재 개발에 있어서는 구리와 동등하거나 만족할만한 수준의 도전율을 가지면서도 기계적, 물리적 특성이 케이블에 사용하기 충분한 신뢰성을 가지는지 여부가 제품 설계의 기준이 되며, 이를 만족하는 재료의 개발 및 케이블 적용을 위한 연구가 진행 중이다.That is, in the development of the cable conductor material, whether or not the mechanical and physical characteristics have enough reliability to be used for the cable, while having a conductivity equal to or satisfactory to the copper, is the standard of the product design. Research is underway for cable applications.
기존에 케이블 도체 재질로 가장 많이 사용되어 왔던 구리는 케이블 소재로는 최적의 조건인 높은 도전율과 낮은 가격으로 인해 오랜 기간 주요 소재로 사용되어 왔다. Copper, which has been used mostly as a cable conductor material, has been used as a main material for a long time due to its high conductivity and low price which are optimal conditions for a cable material.
그러나 원자재 가격의 상승으로 구리의 가격이 기존에 비해 3배 이상 증가함에 따라 이보다 전기적 특성은 낮지만 가격이 저렴한 알루미늄 등을 도체 소재로 사용하기 위한 연구가 지속되고 있다.However, as the price of copper has risen more than three times as a result of the rise in the price of raw materials, research on the use of low-cost aluminum as a conductor material has been continuing.
그런데 알루미늄은 구리에 비해 낮은 전기적 특성을 갖는 문제뿐만 아니라 특히 연신율이나 강도가 낮기 때문에 케이블에 따라 필요로 하는 물리적인 특성을 맞추기 힘든 문제가 있다. 그리고, 알루미늄 합금의 경우에는 합금계열에 따라 구리와 유사한 물리적인 특성을 발휘하기도 하지만 대신 작업성이 떨어져 신선 공정에서 제조비가 증가하기 때문에 적용하기 어려운 문제가 있다.However, aluminum has a problem of not having low electric characteristics as compared with copper, and in particular, it is difficult to meet physical characteristics required for cables because of low elongation and strength. In the case of the aluminum alloy, although it exhibits physical characteristics similar to those of copper according to the alloy series, it has a problem that it is difficult to apply because the workability is reduced and the manufacturing cost is increased in the drawing process.
또한, 기존 구리에서 알루미늄 도체로 바꿀 경우 알루미늄은 크기가 1.27배 정도 커져서 동일 전류를 통전시키는 구리의 정규 규격보다 2단계 큰 러그(lug)를 사용하여 알루미늄을 연결해야 한다.Also, when changing from conventional copper to aluminum conductor, aluminum should be connected by using a lug which is two times larger than the regular specification of copper, which is 1.27 times larger in size and conducts the same current.
예를 들어 70SQ 구리를 알루미늄으로 바꾸면 도체 단면적이 116.97SQ이 되므로 기존 도체 규격 사이즈인 125SQ의 러그를 사용하여 연결하여야 하고, 가벼워진다는 장점이 있지만 케이블 설치 공간이 1.3배 더 커져야 하는 단점이 있다. 그래서 기존 건물의 노후된 구리전선을 알루미늄으로 교체하고자 하여도 덕트 사이즈 문제로 인해 교체가 불가능하다.For example, if 70SQ copper is replaced with aluminum, the cross-sectional area of the conductor is 116.97SQ. Therefore, it is necessary to use a lug of 125SQ, which is a conventional conductor size, and it is advantageous that it is lighter, but the cable installation space is 1.3 times larger. Therefore, replacing the old copper wire of the existing building with aluminum can not be replaced due to the duct size problem.
이에 대한 대안으로 제안된 것이 구리 스트립(strip)을 알루미늄 로드(rod)에 감싼 형태의 선재인 동복 알루미늄 선재(Copper clad aluminum wire, CCA)이다. 동복 알루미늄 선재의 전기적 특성은 구리와 알루미늄의 특성 사이에 위치하고 알루미늄 적용에 있어 가장 큰 문제 중 하나인 구리에 비해 낮은 물리적 특성을 어느 정도 해결할 수 있기 때문에 복합재료로서 구리를 대체할 대안으로 연구되고 있다.An alternative to this is the copper clad aluminum wire (CCA), which is a type of wire wrapped around an aluminum rod with a copper strip. The electrical properties of copper-coated aluminum wire are investigated as an alternative to copper as a composite material because they are located between the properties of copper and aluminum and can solve some of the low physical properties compared to copper, which is one of the biggest problems in aluminum application .
케이블 재료로 사용시 구리에 비해 저하되는 동복 알루미늄 선재의 특성들은 크게 전기 전도도와 기계적 특성으로 이 중 전기적 특성은 저항 공식에 의해 단면적이 증가함에 따라 해결이 가능하다. 즉, 동복 알루미늄 선재는 구리에 비해 소선 저항이 크므로 동일한 저항을 가지기 위해서는 동복 알루미늄 선재가 구리에 비해 큰 직경을 가지게 된다. 따라서, 이러한 소선저항 및 외경과 중량의 증감분을 고려하여 도체에 사용되는 소선의 구리와 알루미늄 합금 부피비를 신중하게 결정하여야 한다.The properties of copper wire which is lower than copper when used as a cable material are largely determined by the electrical conductivity and mechanical properties, and the electrical properties can be solved by increasing the cross-sectional area by the resistance formula. In other words, copper wire has a larger wire resistance than copper, so that copper wire has a larger diameter than copper in order to have the same resistance. Therefore, considering the increase and decrease of the wire resistance and the outer diameter and the weight, the copper and aluminum alloy volume ratio of the wire used in the conductor should be carefully determined.
또한, 동복 알루미늄 선재를 연선하여 케이블 도체를 제조하는 경우 외측의 구리 스트립이 밀리거나 선재 표면이 까이는 현상이 발생할 수 있는데 이 경우 도체 저항이 증가하는 문제가 있다. 특히, 외경이 증가하는 동복 알루미늄 선재의 특성상 도체를 압축하여 사용하는 경우가 많은데, 압축 형상을 만들기 위해 다이스나 롤을 통과시킬 때 표면 까임이나 밀림이 자주 발생하게 된다.Further, when a copper conductor is manufactured by stranding the copper aluminum wire, the outer copper strip may be pushed or the wire surface may be shortened. In this case, the conductor resistance increases. Especially, due to the characteristics of copper wire with increased outer diameter, it is often used by compressing a conductor. However, when the wire passes through a die or roll to make a compressed shape, surface shrinkage or bending often occurs.
따라서 이러한 문제를 해결하여 케이블 외경을 줄이면서 경량화를 달성할 수 있고, 표면 까임이나 밀림 없이 도체 성형 및 절연을 수행할 수 있으며, 저항성능을 유지하면서도 제조비용을 낮출 수 있는 케이블의 필요성이 대두되고 있다.Accordingly, there is a need for a cable capable of achieving weight reduction while reducing the cable outer diameter, conducting conductor formation and insulation without surface shrinkage or pivoting, and reducing manufacturing cost while maintaining resistance performance have.
본 발명의 실시예들은 케이블 외경을 줄이고, 경량화를 달성하고자 한다.Embodiments of the present invention seek to reduce cable diameter and achieve weight reduction.
또한, 표면 까임이나 밀림 없이 도체 성형 및 절연을 수행하고자 한다.In addition, it is desirable to perform conductor molding and insulation without surface shrinkage or tipping.
또한, 도체의 저항성능을 유지하면서도 제조비용을 낮출 수 있는 섹터 케이블을 제공하고자 한다.It is also intended to provide a sector cable that can reduce the manufacturing cost while maintaining the resistance performance of the conductor.
본 발명의 일 측면에 따르면, 동복 알루미늄 선재로 이루어진 복수의 소선을 연선하여 이루어진 복수의 도체층 및, 상기 복수의 도체층을 각각 절연하도록 둘러싸는 복수의 절연층을 포함하며, 상기 각각의 도체층은 복수의 도체층이 집합된 형상이 원형 단면을 이루도록 압축되고, 상기 도체층을 이루는 복수의 소선은 층심경의 20배 내지 40배의 피치를 갖도록 연선되는 것을 특징으로 하는 섹터 케이블이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a plurality of conductor layers formed by stranding a plurality of strands of coaxial aluminum wire; and a plurality of insulating layers surrounding each of the plurality of conductor layers to insulate each of the conductor layers, Wherein a plurality of strands constituting the conductor layer are stranded so as to have a pitch of 20 to 40 times the layer thickness of the strand. have.
본 발명에 따른 섹터 케이블은 상기 케이블 중심부의 공극을 채우도록 상기 복수의 절연층의 내주면에 접하면서 배치되는 중심필러를 더 포함하여 이루어질 수 있다.The sector cable according to the present invention may further include a center pillar disposed in contact with the inner circumferential surface of the plurality of insulating layers so as to fill the gap in the center of the cable.
본 발명에 따른 섹터 케이블은 상기 복수의 절연층의 외측을 감싸는 내부쉬스층을 더 포함하여 이루어질 수 있다.The sector cable according to the present invention may further include an inner sheath layer surrounding the plurality of insulating layers.
본 발명에 따른 섹터 케이블은 상기 내부쉬스층을 감싸며, 차폐, 접지 또는 강도보강의 적어도 하나의 기능을 수행하기 위한 편조층을 더 포함하여 이루어질 수 있다.The sector cable according to the present invention may further comprise a braid layer surrounding the inner sheath layer and performing at least one function of shielding, grounding or strength reinforcement.
본 발명에 따른 섹터 케이블은 상기 편조층 외측에 구비되며, 내부 구성을 보호하기 위한 외부쉬스층을 더 포함하여 이루어질 수 있다.The sector cable according to the present invention is provided outside the braided layer and may further include an outer sheath layer for protecting the internal structure.
본 발명의 실시예들은 케이블 외경을 줄이고, 경량화를 달성할 수 있다.Embodiments of the present invention can reduce the cable outer diameter and achieve weight reduction.
또한, 표면 까임이나 밀림 없이 도체 성형 및 절연을 수행할 수 있다.In addition, conductor molding and insulation can be performed without surface shrinking or pivoting.
또한, 도체의 저항성능을 유지하면서도 제조비용을 낮출 수 있는 섹터 케이블을 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a sector cable capable of reducing the manufacturing cost while maintaining the resistance performance of the conductor.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동복 알루미늄 선재가 제조되는 과정을 나타낸 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 4섹터 케이블의 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 4섹터 케이블의 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3섹터 케이블의 사시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3섹터 케이블의 단면도
도 6은 본 발명에서 설명된 층심경을 정의한 구성도1 is a view showing a process of manufacturing a coarse aluminum wire according to an embodiment of the present invention;
2 is a perspective view of a 4-sector cable according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a four-sector cable according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a three-sector cable according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a three-sector cable according to an embodiment of the present invention.
Fig. 6 is a schematic view showing the layered core described in the present invention
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동복 알루미늄 선재가 제조되는 과정을 나타낸 구성도이다.1 is a view illustrating a process of manufacturing a coarse aluminum wire according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동복 알루미늄 선재(10)는 알루미늄 합금으로 이루어진 내선(12) 및, 상기 내선을 둘러싸며 구리로 이루어진 외선(14)을 포함하여 이루어질 수 있다.1, a coarse
상기 동복 알루미늄 선재(10)는 내측이 알루미늄 합금으로 이루어지고 외측이 구리로 이루어질 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 알루미늄 합금으로 이루어진 내선(12)의 외주면에 구리로 된 외선(14)을 둘러싸고 이를 용접하여 동복 알루미늄 선재(10)를 제조하게 된다.The coarse
여기서, 상기 내선(12)은 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있는데, AL(알루미늄), Fe(철), Cu(구리), Mg(마그네슘), Si(규소), Zn(아연)의 조성 원소와 그 외 기타 불순물을 포함하여 이루어질 수 있다.Here, the
이러한 알루미늄 합금 내선(12)을 제조하는 공정을 살펴보면, 먼저 AL(알루미늄), Fe(철), Cu(구리), Mg(마그네슘), Si(규소), Zn(아연) 등을 조성 원소로 하는 합금 소재를 준비한 후, 냉간 상태에서 목적하는 형상 및 외경으로 신선하여 완성할 수 있다.The process for producing the
한편, 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 동복 알루미늄 선재(10)의 내선(12)을 둘러싸는 구리로 된 외선(14), 즉 구리 스트립은 동복 알루미늄 선재(10)의 전체 부피에서 8% 내지 17%를 차지하도록 그 두께를 조절하여 적용할 수 있다.As described above, the copper
도 1을 참조하여 동복 알루미늄 선재(10)의 제조과정을 좀 더 구체적으로 살펴보면, 먼저 알루미늄 합금으로 된 로드(rod) 즉, 내선(12)에 구리 스트립으로 이루어진 외선(14)을 둘러싸고 이를 TIG(Tungsten Inner Gas) 용접기(19)로 용접한다.1, a process of manufacturing the copper-
더욱 상세하게 용접은 박스 형태로 외부와 차단되어진 용접공정부(17) 내에서 이루어진다. 구체적으로 상기 용접공정부(17) 내로 외부의 공기 즉 산소가 유입되는 것을 방지하고, 내부에는 TIG 용접할 때 사용되는 Ar(Argon) 가스가 채워져 외부로 유출되는 것을 최소화하여야 한다.More specifically, the welding is carried out in a
이때, 내부에 지속적으로 Ar 가스가 채워지도록 가스 분사 장치(18)를 통해 Ar 가스가 투입된다. Ar 가스를 공급하는 이유는 TIG 용접 중에 산소로 인해 발생하는 과잉 아크 발생을 방지하여 더욱 안정된 용접이 이루어지도록 함과 동시에, 용접 후 편조용 동복알루미늄 선재(10) 내부에 Ar 가스가 채워지도록 하기 위함이다.At this time, the Ar gas is injected through the
또한 내부에 산소가 유입될 경우 알루미늄 합금 로드와 구리 스트립 표면에 산화가 발생하여 클래딩(Cladding)이 되는 시점을 지연시키게 되므로 상기 용접공정부(17)는 밀봉 상태를 유지하여야 한다.In addition, when oxygen flows into the aluminum alloy rod, oxidation occurs on the surface of the aluminum alloy rod and the copper strip, thereby delaying the cladding time, so that the welder's
그 후 신선 다이스(40)를 통과하는 반복적인 과정을 거치면서 동복 알루미늄 선재(10)가 신선(wire drawing)되는데, 신선 과정을 통해 원하는 형상과 직경의 동복 알루미늄 선재(10)를 얻을 수 있다.Thereafter, the copper
이때, 상기 신선 다이스(40)는 원통체 형상의 다이스 케이스(43)를 구비하며, 상기 다이스 케이스(43) 내측에는 선재입구(47)에서 부터 선재출구(49)까지 경사지게 통공 형성된 다이스팁(45)이 고정 설치될 수 있다.At this time, the
상기와 같은 구조로 되어 있는 다이스팁(45)의 선재입구(47)를 통하여 굵은 직경의 선재가 들어가면, 상기 선재출구(49)를 통하여 보다 얇은 직경의 선재가 나오게 되며, 이를 통해 동복 알루미늄 선재(10)를 원하는 형상과 직경으로 신선하고 내선(12)과 외선(14)의 결합력을 높일 수 있다.When a wire rod having a large diameter enters through the
신선을 통해 얻어진 동복 알루미늄 선재(10)는 열처리 공정에 의해 요구하는 재질(Temper)을 얻을 수 있으며, 본 발명에서는 연속 방식에 의해 열처리가 이루어질 수 있다.The coarse
열처리 방법은 분류 기준에 따라 여러 가지로 분류될 수 있으며, 열처리하고자 하는 소재의 이동 여부에 따라 연속 방식 및 고정 방식 두 가지로 분류할 수 있다. The heat treatment method can be classified into various kinds according to the classification standard, and it can be classified into the continuous method and the fixed method depending on whether the material to be annealed is moved or not.
연속 방식(Continuous type)은 온도를 고정시키고 소재가 통과되는 시간으로 재질을 조절하는 방식이며, 설치 공간이 커지는 단점이 있으나 요구되는 물리적인 특성을 쉽게 만족시킬 수 있다. 이에 반해 고정 방식(Batch type)은 소재를 장입 후 승온, 유지, 냉각의 3단계를 거쳐야하므로, 소요시간이 길고 물리적인 특성을 만족시키는 것이 용이하지 않다.The continuous type is a method of adjusting the material by fixing the temperature and the passage time of the material, and it has a disadvantage of increasing the installation space, but it can easily satisfy the required physical characteristics. On the other hand, the batch method requires three steps of heating, holding, and cooling after charging the material, so it takes a long time and it is not easy to satisfy the physical characteristics.
본 발명에서는 관상로(Tube furnace : 파이프 열처리기)(50)를 이용하여 수행하였지만, 열처리 방식이 그에 제한되는 것은 아니며, 다른 열처리기를 이용하여 동복 알루미늄 선재(10)를 제조할 수 있다.In the present invention, a tubular furnace (50) is used. However, the heat treatment method is not limited thereto, and a copper alloy aluminum wire rod (10) can be manufactured by using another heat treatment machine.
구체적으로, 본 발명에 따른 열처리 온도는 가공 경화(Work hardening)에 의해 잔류된 응력(Stress)을 제거하기 위하여 220 ~ 560℃에서 수행될 수 있는데, 온도 범위가 넓은 이유는 열처리 방법에 따라 열처리 시간이 변수가 되기 때문이며, 동복 알루미늄 선재(10)의 소선경 또한 크나큰 변수로 작용하므로 열처리 온도를 상기와 같이 넓은 범위 내에서 제한한다.Specifically, the heat treatment temperature according to the present invention can be performed at 220 to 560 ° C in order to remove the residual stress due to work hardening. The reason for the wide temperature range is that the heat treatment time And the small diameter of the coarse
이후 공냉시킨 후 보빈(60)에 권취하여 취합함으로써, 동복 알루미늄 선재(10)를 생산할 수 있다. 이와 같이 생산된 본 발명에 따른 동복 알루미늄 선재(10)는 다양한 분야에 사용되는 케이블에 적용될 수 있다. After that, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 4섹터 케이블의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 4섹터 케이블의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3섹터 케이블의 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3섹터 케이블의 단면도이고, 도 6은 본 발명에서 설명된 층심경을 정의한 구성도이다.FIG. 2 is a perspective view of a 4-sector cable according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view of a 4-sector cable according to an embodiment of the present invention, FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of a 3-sector cable according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram illustrating a layered core described in the present invention.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 섹터 케이블(1000)은 크게 동복 알루미늄 선재(10)로 이루어진 복수의 소선을 연선하여 이루어진 복수의 도체층(112) 및 상기 복수의 도체층(112)을 각각 절연하도록 둘러싸는 복수의 절연층(116)을 포함하며, 상기 각각의 도체층(112)은 복수의 도체층(112)이 집합된 형상이 원형 단면을 이루도록 압축되고, 상기 도체층(112)을 이루는 복수의 소선은 층심경의 20배 내지 40배의 피치를 갖도록 연선될 수 있다.1 to 6, a
상기 도체층(112)은 동복 알루미늄 선재(10)로 이루어진 소선을 연선한 후 압축하여 복수 개가 형성될 수 있는데, 상기 각각의 도체층(112)은 단면이 복수의 섹터로 분할된 원형 형상을 이루도록 압축될 수 있다. 즉, 상기 각각의 도체층(112)은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 도체층(112)이 집합된 형상이 원형 단면을 이룰 수 있도록 압축되는 것이다.The
본 발명에서는 기존 구리 도체로 이루어진 케이블과 비교할 때, 통전하는 전력량은 그대로 유지하면서도 케이블 사이즈는 동등 또는 그 이하로 하고, 무게에 있어서는 기존보다 경량화하기 위해서 도체층(112)으로 CCA 즉, 동복 알루미늄 선재(10)를 사용하고 도체층(112) 구조를 섹터 분할 구조로 적용하였다.In the present invention, as compared with a cable made of a conventional copper conductor, the
이러한 섹터 분할 구조는 필요에 따라 도 2와 도 3에 도시된 바와 같은 4섹터 구조 또는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같은 3섹터 구조로 구성할 수 있으며, 도면에 도시되지는 않았지만 2섹터 구조로 구성하거나 5섹터 이상의 다중 분할 구조로 구성하는 것도 가능하다.The sector division structure may be configured as a four sector structure as shown in FIGS. 2 and 3 or a three sector structure as shown in FIGS. 4 and 5 as needed, and a two sector structure Or a multi-divided structure of 5 sectors or more.
본 발명에 따른 섹터 케이블(1000)의 구조를 좀 더 자세히 살펴보면, 상기 도체층(112) 외측에는 절연층(116)이 형성될 수 있는데, 상기 절연층(116)은 상기 복수의 도체층(112)을 각각 감싸도록 압출되어 복수 개가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 절연층(116)은 절연성 및 내충격성 특성을 갖는 물질로 이루어지며, 상기 도체층(112)을 피복하여 보호하고 절연시키는 역할을 수행한다.An insulating
구체적으로, 상기 절연층(116)은 실리콘(Silicone), 가교 폴리에틸렌(Cross-linked polyethylene; XLPE), 가교 풀리올레핀(Cross Linked Polyollefin; XLPO), 에틸렌프로필렌고무(ethylene-propylene rubber; EPR), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride; PVC) 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다.Specifically, the insulating
전술한 바와 같이, 상기 절연층(116)은 상기 복수의 도체층(112) 별로 별도로 형성될 수 있는데, 이와 같이 복수로 분할된 도체층(112)은 절연층(116) 형성 후 전체적으로 원형을 이루도록 배치될 수 있다. 이때, 그 중심부에는 중심필러(20)가 중심부의 공극을 채우도록 추가적으로 배치될 수 있다. 즉, 상기 중심필러(20)는 상기 섹터 케이블(1000) 중심부의 공극을 채우도록 상기 복수의 절연층(116)의 내주면에 접하면서 배치될 수 있다.As described above, the insulating
원형을 이루도록 배치된 복수의 도체층(112) 및 절연층(116) 외측에는 내부 쉬스층(130)이 구비될 수 있다. 상기 내부 쉬스층(130)은 외부 충격을 흡수함으로써 그 내부의 도체층(112)을 보호하는 역할 이외에 난연 등의 목적으로 사용되지만, 필수 요소는 아니며 생략되는 것도 가능하다.The
상기 내부 쉬스층(130)으로는 PVC, HF4-1, SHF1, Chloroprene 등 열가소성 및 열경화성 원료가 모두 사용 가능하다.As the
상기 내부 쉬스층(130) 외측에는 편조층(140)이 구비될 수 있는데, 내부 쉬스층(130)이 생략되는 경우에는 연합 반제품이나 절연층(116) 외측을 감싸도록 구비되는 것도 가능하다. 상기 편조층(140)은 상기 내부 쉬스층(130)을 감싸며, 차폐, 접지 또는 강도보강의 적어도 하나의 기능을 수행할 수 있다.A
섹터 케이블(1000)의 최외각에는 외부 쉬스층(150)이 구비되어 외부 충격이나 부식 작용으로부터 섹터 케이블(1000)을 보호한다. 상기 외부 쉬스층(150)은 내부 쉬스층(130)과 마찬가지로 PVC, HF4-1, SHF1, Chloroprene 등 열가소성 및 열경화성 원료가 모두 사용 가능하다. 상기 외부 쉬스층(150)은 필수 요소는 아니며 생략하는 것도 가능하다.An
(kg/km)weight
(kg / km)
(mm)OD
(mm)
(만원/km)material cost
(10,000 won / km)
0.6/1kVF-TCOCO 3X70SQ
0.6 / 1kVF-TCOCO 3X70SQ
표 1은 0.6/1kV F-TCOCO 3X70SQ 제품에 대하여 구리 도체와 CCA 원형연선, CCA 압축도체 2종과 섹터 도체를 각각 설계 제조한 후 그 중량과 Outer Diameter(O.D.), 재료비를 산출하여 비교한 데이터이다.Table 1 shows the results of designing and fabricating copper conductor, CCA circular wire, CCA compressed conductor and sector conductor for 0.6 / 1kV F-TCOCO 3X70SQ, and comparing the weight, outer diameter (OD) to be.
표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 섹터 케이블(1000)은 상기 도체층(112)을 기존 구리에서 동복 알루미늄 선재(10)로 변경함으로써 구리 도체의 무게를 100으로 보았을 때 63%수준으로 37% 경량화할 수 있으며 케이블 전체로 보았을 때는 약 22% 경량화가 가능하다.As can be seen from Table 1, the
그리고, 연합까지의 Diameter가 기존 3연선 구조보다 줄어들기 때문에 베딩, 시스층의 두께가 동일하면서도 하경 감소에 의해 들어가는 고분자 재료의 부피가 줄어들어서 케이블의 원가는 기존 구리에 비해서 30~40% 감소함을 확인할 수 있다.Since the diameters to the junction are smaller than those of the existing three-stranded structure, the thickness of the bedding and sheath layers is the same, but the volume of the polymer material decreases due to the lowering of the diameter. Thus, the cost of the cable is reduced by 30 to 40% can confirm.
한편, 표 1에서 보는 바와 같이, 구리 도체를 CCA로 바꾸었을 때 중량과 재료비는 감소하였으나 섹터 구조 외에는 모두 O.D.가 커짐을 확인할 수 있다.On the other hand, as shown in Table 1, when the copper conductor is changed to CCA, the weight and the material ratio are decreased, but the OD is larger than the sector structure.
구체적으로, 기존 3연선 구조에서 단순히 구리를 동복 알루미늄 선재(10)로 변경할 경우 도체의 크기가 기존대비 22%커지고, 전체 케이블로 보았을 때는 15%정도 커진다. 이는 구리를 CCA로 바꾸면 케이블 단가와 중량은 감소할 수 있으나 기존 관로나 트레이(Tray)에 매설된 수명이 지난 케이블의 경우에는 관로와 트레이를 같이 변경해줘야 하므로 구리 도체를 CCA로 변경하여도 포설 비용을 포함한 전체적인 비용은 차이가 없어짐을 의미한다.Specifically, in the existing three stranded structure, when the copper is simply changed to the
그러나 본 발명에 따른 섹터 케이블(1000)과 같이 도체층(112)에 섹터 구조를 적용한 경우에는 3섹터 구조에서는 표 1과 같이 오히려 2.3% 줄어든 결과를 나타내었고, 표에 나타나지는 않았지만 2섹터 구조에서도 기존 구리 도체 케이블 대비 1% 정도밖에 커지지 않는다.However, when the sector structure is applied to the
즉, 같은 CCA를 적용하더라도 동일한 구조를 유지하면서 도체만 압축한 Compressed Type과 Compact Type에 비해서도 더 케이블의 크기를 줄일 수 있음을 확인할 수 있다.That is, even if the same CCA is applied, it can be seen that the size of the cable can be further reduced as compared with the compressed type and the compact type in which only the conductor is compressed while maintaining the same structure.
한편, CCA 즉, 동복 알루미늄 선재(10)를 적용한 도체층(112)의 외경을 줄이기 위해서는 도체의 표면 까임이나 밀림 없이 압축 성형을 실시하여야 한다. 특히 본 발명에 따른 섹터 케이블(1000)의 도체층(112)을 형성하기 위해서는 절연 직전에 연선된 소선을 다이스나 롤에 통과시키며 형상을 만들어 주는데 일반적인 방법을 적용하는 경우 동복 알루미늄 선재(10)의 표면을 이루는 구리 스트립의 까임이나 밀림이 발생하게 되고, 이 경우 저항 성능이 미달되는 문제점이 있다.On the other hand, in order to reduce the outer diameter of the
즉, 동복 알루미늄 선재(10)를 적용한 도체의 경우 기존 구리 도체와는 다르게 도체 중심에 알루미늄 도체가 있고 외곽에 구리 도체가 있는데, 이를 압축할 경우 전술한 표면 까임이나 밀림에 의해 외곽에 있는 구리 도체의 두께만 얇아져서 저항이 증가할 가능성이 높다.That is, in the case of the conductor using the
그리고 이를 보상하기 위해서 예를 들어 CCA 원형 연선에서 15 Vol%의 구리를 사용했다면 9% 외경 압축시 CCA Cu 20%를 사용해야만 규격을 만족시킬 수 있게 되는 것이다. 이러한 문제 때문에 도체 압축을 통한 하경 감소로서 얻는 재료비 이득보다 도체 비용이 증가하게 되므로 압축 도체의 경제 효과가 반감될 수 있다.To compensate for this, for example, if 15 vol% copper is used in the CCA round wire, it is necessary to use 20% CCA Cu at 9% outer diameter compression to satisfy the specification. Because of this problem, the cost of the conductor increases more than the material cost gain obtained by reducing the ground through the conductor compression, so that the economical effect of the compression conductor can be reduced.
그러나, 본 발명에 따른 섹터 케이블(1000)은 상기 도체층(112)을 이루는 소선이 층심경(a)의 20배 내지 40배의 피치(Pitch)를 갖도록 연선함으로써 위와 같은 문제점을 해결할 수 있다. 여기서 층심경(a)은 도 6에 도시된 바와 같이, 연선 시 서로 대칭되게 놓인 2 개의 최외각 소선 중심간의 거리를 말한다.However, in the
(층심경)Pitch
(Layered heart)
(Ω/km)Specification Resistance
(Ω / km)
(Ω/km)resistance
(Ω / km)
(mm)OD
(mm)
(kg/km)Cable Weight
(kg / km)
원형연선CCA Class 2
섹터CCA Class 2
표 2에서 보는 바와 같이, 기존에 사용하던 Pitch Range인 층심경(a)의 18배를 적용한 결과 원형 연선에서는 IEC 60228의 도체 저항기준을 만족하였으나 섹터 도체에서는 만족하지 못했다. 이는 피치가 짧을 경우 섹터 절연 시 가공 공정에서 도체의 점적율이 올라가는 것이 아니라 CCA 표면의 구리가 깎이면서 저항이 올라갔기 때문이다.As shown in Table 2, 18 times of the layer thickness (a), which is the conventional pitch range, was applied, and the circular conductor satisfies the conductor resistance criterion of IEC 60228, but it is not satisfied with the sector conductor. This is because when the pitch is short, the resistance of the conductor is increased while the conductor is insulated in the machining process, but the copper is scraped off the surface of the CCA.
도체의 표면 까임이나 밀림 없이 섹터 절연을 하기 위해서는 기존에 피치를 층심경(a)의 10 내지 20배를 적용하던 것을 표 2에 나타난 바와 같이 20배 내지 40배 사이로 피치를 올려서 연선 작업을 진행해야 한다.In order to insulate the sector without shrinking the surface of the conductor or inserting the sector, it is necessary to increase the pitch between 20 times and 40 times as shown in Table 2 in which the pitch is 10 to 20 times of the layer thickness (a) do.
이와 같이 피치를 올려서 연선함으로써 절연 시 섹터 형상으로 바뀔 때 연선의 유동성을 향상하도록 하여 전술한 표면 까임이나 밀림 현상을 해결할 수 있다. 다만 피치가 층심경(a)의 40배를 넘어가게 되면 도체 연선이 풀리기 때문에 40배를 상한으로 보아야 할 것이다.As the pitch is increased and the wires are twisted, the fluidity of the twisted wire is improved when the wire is changed to the sector shape at the time of insulation. However, if the pitch exceeds 40 times of the layer thickness (a), the conductor twist is loosened, so 40 times should be considered as the upper limit.
지금까지 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 섹터 케이블은 케이블 외경을 줄이고, 경량화를 달성할 수 있으며, 표면 까임이나 밀림 없이 도체 성형 및 절연을 수행할 수 있다. 또한, 도체의 저항성능을 유지하면서도 제조비용을 낮출 수 있는 장점이 있다.The sector cable according to the embodiments of the present invention described so far can reduce cable outer diameter, achieve weight reduction, and can perform conductor forming and insulation without surface shrinkage or pivoting. In addition, there is an advantage that the manufacturing cost can be lowered while maintaining the resistance performance of the conductor.
상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. You can do it. It is therefore to be understood that the modified embodiments are included in the technical scope of the present invention if they basically include elements of the claims of the present invention.
10 : 동복 알루미늄 선재
20 : 중심필러
112 : 도체층
116 : 절연층
130 : 내부 쉬스층
140 : 편조층
150 : 외부쉬스층
1000 : 섹터 케이블10: copper wire aluminum wire 20: center pillar
112: conductor layer 116: insulating layer
130: Inner sheath layer 140: Braided layer
150: outer sheath layer 1000: sector cable
Claims (5)
상기 복수의 도체층을 각각 절연하도록 둘러싸는 복수의 절연층;을 포함하며,
상기 각각의 도체층은 복수의 도체층이 집합된 형상이 원형 단면을 이루도록 압축되고, 상기 도체층을 이루는 복수의 소선은 층심경의 20배 내지 40배의 피치를 갖도록 연선되는 것을 특징으로 하는 섹터 케이블.A plurality of conductor layers formed by stranding a plurality of element wires made of copper aluminum wires; And
And a plurality of insulating layers surrounding the plurality of conductor layers to insulate each of the plurality of conductor layers,
Wherein each of the conductor layers is compressed such that a plurality of conductor layers are gathered in a circular cross section, and a plurality of element wires constituting the conductor layer are stranded so as to have a pitch of 20 to 40 times the layer core diameter. cable.
상기 케이블 중심부의 공극을 채우도록 상기 복수의 절연층의 내주면에 접하면서 배치되는 중심필러를 더 포함하는 섹터 케이블.The method according to claim 1,
And a center pillar disposed in contact with the inner circumferential surface of the plurality of insulating layers so as to fill the voids in the cable center portion.
상기 복수의 절연층의 외측을 감싸는 내부쉬스층을 더 포함하는 섹터 케이블.The method according to claim 1,
And an inner sheath layer surrounding the outer sides of the plurality of insulating layers.
상기 내부쉬스층을 감싸며, 차폐, 접지 또는 강도보강의 적어도 하나의 기능을 수행하기 위한 편조층을 더 포함하는 섹터 케이블.The method of claim 3,
Further comprising a braid layer surrounding the inner sheath layer for performing at least one of shielding, grounding or strength reinforcement.
상기 편조층 외측에 구비되며, 내부 구성을 보호하기 위한 외부쉬스층을 더 포함하는 섹터 케이블.
5. The method of claim 4,
Further comprising an outer sheath layer disposed outside the braided layer for protecting the internal structure.
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KR1020140031457A KR20150108962A (en) | 2014-03-18 | 2014-03-18 | sector cable |
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-
2014
- 2014-03-18 KR KR1020140031457A patent/KR20150108962A/en not_active Application Discontinuation
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