KR20150117355A - 전력케이블의 종단접속부 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력케이블의 종단접속부에 관한 것으로서, 상기 종단접속부는 전력케이블이 소정길이 삽입되며, 내부에 절연유가 충진되는 애관, 상기 애관 내부의 상기 전력케이블의 노출된 절연층 외부에 구비되며, 상기 절연층과 동일한 재질로 구비되는 몰딩절연층, 상기 몰딩절연층의 외부에 구비되어 전계집중을 완화시키는 전계완화콘 및 상기 전계완화콘과 상기 케이블의 외부반도전층을 전기적으로 서로 연결시키는 차폐층을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

전력케이블의 종단접속부 {Termination connection part for power cable}

본 발명은 전력케이블의 종단접속부에 관한 것으로서, 구체적으로 전력케이블을 종단접속부에 연결시키는 경우에 이종계면을 줄여 공간전하의 축적을 방지하여 전계를 완화시킬 수 있는 종단접속부에 관한 것이다.

일반적으로 전력케이블은 전력을 공급하는 도체를 이용하여 지중, 지상 또는 해저를 통하여 원하는 장소로 전력을 공급하도록 사용된다. 이러한 전력케이블은 상기 도체를 절연하는 것이 매우 중요하며, 이를 위하여 상기 도체를 절연시키는 절연층은 XLPE(Cross-linked Polyethylene; 가교 폴리에틸렌) 등을 원료로 하여 제작될 수 있다.

한편, 상기 전력케이블은 수백m 또는 수십km 간격으로 중간접속함(Joint box)에 의해 접속이 이루어지며, 상기 전력케이블의 말단은 종단접속부(Termination part)에 의해 접속이 이루어지게 된다. 상기 종단접속부는 케이블의 도출된 도체 단부가 연결되는 상태에 따라 기중 종단접속부, 가스중(Gas) 종단접속부 및 유중(Oil) 종단접속부로 구분할 수 있다. 그런데, 상기 접속부의 내부에서 전력케이블은 절연층이 노출될 수 있으며, 절연성능의 향상을 위해 서로 상이한 재질로 절연층을 형성하는 경우에 접속부와의 연결에서 이종계면이 다수 형성될 수 있다. 이와 같이 이종계면을 다수 형성하게 되면, 상기 이종계면에 공간전하가 축적되며, 전계가 집중되는 문제점을 수반할 수 있다.

본 발명의 목적은 전력케이블의 종단접속부에 있어서, 케이블과 접속함 사이의 이종계면의 발생을 줄여 공간전하의 축적을 방지하고 나아가 전계를 완화할 수 있는 종단접속부를 제공하는데 있다.

나아가, 상기 접속함에 의해 전력케이블을 연결하는 경우에 상기 접속함의 전체적인 절연성능을 향상시킬 수 있는 종단접속부를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 전력케이블이 소정길이 삽입되며, 내부에 절연유가 충진되는 애관, 상기 애관 내부의 상기 전력케이블의 노출된 절연층 외부에 구비되며, 상기 절연층과 동일한 재질로 구비되는 몰딩절연층, 상기 몰딩절연층의 외부에 구비되어 전계집중을 완화시키는 전계완화콘 및 상기 전계완화콘과 상기 케이블의 외부반도전층을 전기적으로 서로 연결시키는 차폐층을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력케이블의 종단접속부에 의해 달성된다.

여기서, 상기 몰딩절연층은 상기 절연층에 일체로 구비될 수 있다. 나아가, 상기 몰딩절연층과 상기 전계완화콘 사이에 권심을 더 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 권심과 상기 몰딩절연층 사이에 추가절연층을 더 구비할 수 있다. 상기 추가절연층은 상기 몰딩절연층 상부에 절연지를 감아 형성될 수 있다. 한편, 상기 추가절연층의 두께는 상기 권심의 내경과 상기 몰딩절연층의 외경의 차이에 해당한다.

여기서, 상기 절연층 및 몰딩절연층은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 가교폴리에틸렌을 포함하는 폴리올레핀 수지로 제작될 수 있다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 목적은 전력케이블에 있어서, 도체, 상기 도체를 감싸는 내부반도전층, 상기 내부반도전층을 감싸는 절연층, 상기 절연층을 감싸는 외부반도전층 및 상기 외부반도전층 외부의 외피를 구비하고, 상기 전력케이블의 양단부중 적어도 하나에서 상기 외부반도전층 및 외피가 제거되고, 상기 절연층과 동일한 재질을 가지며 몰딩에 의해 형성되는 몰딩 절연층을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력케이블에 의해 달성된다.

여기서, 상기 몰딩 절연층은 상기 절연층과 동일한 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 몰딩 절연층은 상기 절연층에 일체로 형성될 수 있다.

나아가, 상기 몰딩절연층의 외부에 추가절연층을 더 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 추가절연층은 상기 몰딩절연층 상부에 절연지를 감아 형성될 수 있다. 한편, 상기 추가절연층의 두께는 상기 전력케이블의 단부에 권심을 끼우는 경우에 상기 권심의 내경과 상기 몰딩절연층의 외경의 차이에 해당한다.

또한, 상기 절연층 및 몰딩절연층은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 가교폴리에틸렌을 포함하는 폴리올레핀 수지로 제작될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 상기 접속함의 내부에서 몰딩절연층을 형성하는 경우에 상기 전력케이블의 절연층과 동일한 재질로 몰딩절연층을 형성하여 상기 접속함 내에서 이종계면의 발생을 줄여 공간전하의 축적을 방지하고 나아가 전계를 완화할 수 있다.

또한, 상기 종단접속부 내부의 몰딩절연층을 Molding 방식에 의해 형성하게 되므로 종단접속부의 내부로 절연유를 주입하기 위하여 상기 종단접속부의 애관 내부를 진공상태로 만드는 경우에도 상기 몰딩절연층 내에 공기나 공극이 잔존하지 않아 절연의 취약점을 미리 제거하여 절연성능의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 몰딩절연층에 의해 상기 케이블의 절연층의 두께가 커지는 효과를 가져올 수 있으며, 이는 상기 접속함 내부에서 상기 케이블의 외부반도전층, 절연층 및 접속함의 절연유가 만나는 삼중점의 위치를 변화시켜 상기 삼중점에서 전게를 완화시킬 수 있다.

도 1은 XLPE로 구성된 절연층을 구비한 전력케이블의 내부 구성을 도시한 사시도,
도 2은 XLPE로 구성된 절연층을 구비한 해저 전력케이블의 내부 구성을 도시한 사시도,
도 3은 일 실시예에 따른 종단접속부의 구조를 도시한 단면도,
도 4는 다른 실시예에 따른 종단접속부의 구조를 도시한 단면도,
도 5 및 도 6은 또다른 실시예에 따른 종단접속부의 구조를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 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.

이하에서는 먼저 전력케이블의 구성에 대해서 살펴보고, 이어서 종단접속부의 구성에 대해서 살펴보기로 한다.

도 1은 XLPE로 구성된 절연층을 구비한 전력케이블(100)의 내부 구성을 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 전력케이블(100)은 중심부를 따라 도체(10)를 구비한다. 도체(10)는 전류가 흐르는 통로 역할을 하게 되며, 예를 들어 구리 또는 알루미늄 등으로 구성될 수 있다. 도체(10)는 복수개의 소선(11)을 연선하여 구성된다.

그런데, 도체(10)는 그 표면이 평활하지 않아 전계가 불균일할 수 있으며, 부분적으로 코로나 방전이 일어나기 쉽다. 또한, 도체(10) 표면과 후술하는 절연층(14) 사이에 공극이 생기게 되면 절연성능이 저하될 수 있다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도체(10) 외부를 반도전성 카본지와 같은 반도전성 물질 등으로 감싸게 되며, 반도전성 물질에 의해 형성된 층을 내부반도전층(12)으로 정의하게 된다.

내부반도전층(12)은 도체면의 전하분포를 고르게 하여 전계를 균일하게 하여 후술하는 절연층(14)의 절연내력을 향상시키게 된다. 나아가, 도체(10)와 절연층(14) 간의 간격형성을 방지하여 코로나 방전 및 이온화를 방지하게 된다. 또한, 내부반도전층(12)은 전력케이블(100) 제작 시에 절연층(14)의 도체(10) 내부 침투를 방지하는 역할도 하게 된다.

결국, 내부반도전층(12)은 도체(10) 표면의 전계완화와 도체(10)와 절연층(14) 사이의 보이드(void)에 의해 발생하는 부분방전을 방지하게 된다. 또한, 내부반도전층(12)은 케이블에 있어서 이상적인 동심 원통형 전극형태를 유지하게 하여 도체(10) 표면을 평활하게 하여 전계집중을 완화시키며, 도체(10)와 절연층(14)을 서로 밀착시켜 도체(10) 표면에서 발생할 수 있는 코로나 방전을 방지할 수 있다. 나아가, 도체(10)와 내부반도전층(12) 사이 및 내부반도전층(12)과 절연층(14) 사이의 전자주입과 전자흐름을 방지하여 불순물을 흡착할 수 있다.

내부반도전층(12)의 바깥쪽에는 절연층(14)이 구비된다. 절연층(14)은 도체(10)를 외부와 전기적으로 절연시켜준다. 일반적으로 절연층(14)은 파괴전압이 높고, 절연성능이 장기간 안정적으로 유지될 수 있어야 한다. 나아가, 유전손실이 적으며 내열성 등의 열에 대한 저항 성능을 지니고 있어야 한다. 따라서, 절연층(14)은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지로 제작될 수 있으며, 바람직하게 폴리에틸렌 수지로 제작된다. 상기 폴리에틸렌 수지는 가교 수지일 수 있으며 가교제로서 실란 또는 유기 과산화물, 예를 들어, 다이큐밀퍼옥사이드(DCP) 등에 의해 제조될 수 있다.

하지만, 상기 절연층(14)은 전력 케이블에 직류 고전압이 인가되는 경우 도체(10)로부터 내부 반도전층(12), 절연층(14) 등으로 전하가 주입되고 이의 영향으로 절연층(13) 내에 공간전하가 형성될 수 있다. 상기 형성된 공간전하는 케이블의 사용시간에 따라 절연층(13) 내에 축적되고 이렇게 축적된 공간전하는 케이블에 임펄스 전압이 인가되거나 케이블에 인가된 직류전압의 극성이 급격하게 반전되는 경우 도체(10) 근방의 전계강도를 급격히 상승시켜 전력 케이블의 절연 파괴전압을 저하시키는 문제를 유발한다.

이에 상기 절연층(14)은 가교 수지 외에 무기입자를 포함할 수 있다. 상기 무기입자는 나노크기의 규산알루미늄, 규산칼슘, 탄산칼슘, 산화마그네슘 등을 사용할 수 있다. 다만, 절연층의 임펄스 강도 측면에서, 상기 무기입자로서 산화마그네슘이 바람직하다. 상기 산화마그네슘은 마그네슘 천연광석으로부터 얻을 수 있지만, 해수중의 마그네슘 소금을 이용한 인공 합성원료로부터도 제조할 수 있으며, 고순도로 품질이나 물성이 안정된 재료로 공급이 가능하다는 장점도 있다.

상기 산화마그네슘은 기본적으로 면심입방구조의 결정 구조를 갖지만 합성 방법에 따라 다양한 형태, 순도, 결정화도, 물성 등을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 산화마그네슘은 정육면체형(cubic), 적층형(terrace), 막대형(rod), 다공성(porous), 구형(spherical)으로 구분되며, 각각의 특이한 물성에 따라 다양하게 이용될 수 있다. 이러한 산화마그네슘을 비롯한 무기입자는 케이블에 전계 인가 시 기재 수지와 무기입자의 경계에 퍼텐셜 우물(potential well)을 형성함으로써 전하의 이동 및 공간전하 축적을 억제하는 효과를 발휘한다.

그러나, 상기 절연층(14)에 첨가되는 무기 입자는 다량 첨가 시 불순물로서 작용하고, 소함량으로 사용되는 경우에도 전력 케이블에서 요구되는 또 하나의 중요 특성인 임펄스 강도를 저하시키는 문제가 있는바 상기 무기 입자만으로는 축적된 공간전하를 충분히 저감할 수 없기 때문에 0.2 내지 5 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.

한편, 절연층(14)의 내부뿐만 아니라 외부를 차폐하지 않으면, 전계의 일부는 절연층(14)으로 흡수되지만, 대부분의 전계는 외부로 방전된다. 이 경우, 전계가 소정치 이상으로 커지게 되면 전계에 의해 절연층(14)과 전력케이블(100)의 외피가 파손될 수 있다. 따라서, 절연층(14)의 바깥쪽에는 다시 반도전층이 구비되며, 전술한 내부반도전층(12)과 구별하기 위하여 외부반도전층(16)으로 정의된다. 결국, 외부반도전층(16)은 전술한 내부반도전층(12) 과의 사이에 전기력선의 분포를 등전위로 만들어 절연층(14)의 절연내력을 향상시키는 역할을 하게 된다. 또한, 외부반도전층(16)은 케이블에 있어서 절연층(14)의 표면을 평활하게 하여 전계집중을 완화시켜 코로나 방전을 방지할 수 있다.

외부반도전층(16)의 바깥쪽에는 케이블의 종류에 따라 금속시스 또는 중성선으로 이루어진 차폐층(18)이 구비된다. 차폐층(18)은 전기적 차폐 및 단락전류의 귀로를 위하여 구비된다.

전력케이블(100)의 외곽에는 외피(20)가 구비된다. 외피(20)는 케이블(100)의 외곽에 구비되어 케이블(100)의 내부 구성을 보호하는 역할을 하게 된다. 따라서, 외피(20)는 빛, 풍우, 습기, 공기 중의 기체 등 각종 기후를 비롯한 자연환경에 견딜 수 있는 내후성, 화학물질 등과 같은 약품 등에 견디는 내약품성 및 기계적 강도가 우수한 성질을 갖게 된다. 일반적으로 PVC(Polyvinyl chloride; 폴리염화비닐) 또는 PE(Polyethylene: 폴리에틸렌)를 재질로 하여 외피를 제작하게 된다.

도 2는 다른 실시예에 따른 XLPE로 구성된 절연층을 구비한 해저 전력케이블의 내부 구성을 도시한다. 도 2에 따른 전력케이블은 예를 들어 바다를 통해 육지를 연결시키는 소위 해저케이블로 사용될 수 있는 전력케이블의 구성을 도시한다. 전술한 도 1의 실시예와 비교하여 차이점을 중심으로 살펴본다.

도 2를 참조하면, 도체(10), 내부반도전층(12), 절연층(14) 및 외부반도전층(16)은 전술한 도 1의 실시예와 유사하므로 반복적인 설명은 생략한다.

상기 외부반도전층(16)의 외부에는 외부의 물과 같은 이물질이 침입하게 되면 절연층(14)의 절연성능이 저하되므로 이를 방지하기 위하여 납(lead)으로 된 금속시스(metal sheath), 소위 '연피시스'(30)를 구비한다.

나아가, 상기 금속시스(30)의 외부에 폴리에틸렌(polyethylene) 등과 같은 수지로 구성된 시스(32)와 물과 직접 접촉이 안되도록 베딩층(34)을 구비한다. 상기 베딩층(34)의 위에는 철선외장(40)을 구비할 수 있다. 상기 철선외장(40)은 상기 케이블(200)의 외곽에 구비되어 해저의 외부환경으로부터 케이블을 보호하도록 기계적 강도를 높이는 역할을 하게 된다.

상기 철선외장(40)의 외곽, 즉 케이블(200)의 외곽에는 케이블의 외장으로서 쟈켓(42)을 구비하게 된다. 쟈켓(42)은 케이블(200)의 외곽에 구비되어 케이블(200)의 내부 구성을 보호하는 역할을 하게 된다. 특히, 해저케이블의 경우에 쟈켓(42)은 해수 등과 같은 해저환경에 견딜 수 있는 내후성 및 기계적 강도가 우수한 성질을 갖게 된다. 예를 들어, 상기 쟈켓(42)은 폴리프로필렌 얀(polypropylene yarn) 등으로 구성될 수 있다.

한편, 도 3은 전술한 전력케이블을 가공선과 연결시키는 종단접속부(200)의 일 실시예에 따른 구조를 도시한다. 도 3에서는 종단접속부(200)의 내부 구성을 도시하기 위하여 일부를 절개하여 내부 구성을 도시한다.

도 3을 참조하면, 상기 종단접속부(200)은 애관(210)을 구비한다. 애관(210)은 내부에 소정의 공간을 구비하여, 후술하는 바와 같이 케이블(100)이 소정 길이로 삽입되어 관통된다. 애관(210)은 케이블을 절연하고 지지하는 역할을 하게 된다. 따라서, 애관(210)은 전기적으로 충분한 절연내력(絶緣耐力)을 갖도록 하기 위하여 표면을 따라 다수개의 주름 또는 돌기부(212)를 구비한다. 상기 주름 또는 돌기부에 의해 절연거리를 증가시킬 수 있으며, 표면에 먼지 등이 부착되는 경우에 절연내력이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 애관(210)은 절연내력을 가지면서 동시에 적당한 수준의 강도를 유지하기 위하여 경질자기를 이용하여 제작된다.

케이블(100)은 애관(210)을 관통하며, 애관(210)의 단부를 통하여 케이블(100)의 도체(10)가 소정길이 돌출된다. 즉, 케이블(100)은 애관(210)의 내부에서 도체(10)를 감싸는 구성요소들이 벗겨지고 애관(210)의 단부에서 도체(10)만이 노출 및 돌출되어 가공선(미도시)과 연결된다. 한편, 애관(210)의 내부에는 절연유(220)가 충진될 수 있다. 절연유(220)는 애관(210) 내부에서 케이블(100)과 애관(210) 내벽 사이에서 유동하여 전기적으로 절연하는 역할을 하게 된다.

전술한 바와 같이, 케이블(100)의 내부반도전층(12)과 외부반도전층(16)은 그 사이에 등전위를 가지는 전기력선이 고르게 분포하도록 하여 절연체의 파괴를 방지하며, 나아가 전계가 특정 부위에 집중되는 것을 방지하게 된다. 즉, 내부반도전층(12)과 외부반도전층(16) 사이에서 전기력선의 등전위선은 가급적 고르게 분산되는 것이 바람직하다.

한편, 케이블(100)이 종단접속부(200)의 애관(210) 내부로 삽입되는 경우에 케이블(100)은 외부반도전층(16)이 제거되어 절연층(14)이 노출된 상태로 애관(210)으로 삽입된다. 이 경우, 제거되지 않은 외부반도전층(16)이 소정길이만큼 애관(210) 내부로 삽입된다. 즉, 케이블(100)은 절연층(14)이 노출되어 애관(210)으로 삽입되며, 외부반도전층(16)이 소정길이 애관(210) 내부로 삽입된다.

절연층(14)이 노출되도록 외부반도전층(16)의 일부가 제거된 케이블(100)이 삽입된 상태라면, 내부반도전층(12)과의 사이에서 전기력선이 방전되는 경우에 외부반도전층(16)의 단부에 전계가 집중될 수 있다. 이는 외부반도전층(16) 및 절연층(14)의 파손을 발생시킬 수 있다. 따라서, 도 3과 같이, 애관(210)의 내부에는 케이블(100)의 전계 집중을 완화시키는 전계완화콘(260) 및 전계완화콘(260)의 외부의 적어도 일부에 구비되는 차폐층(230)을 구비할 수 있다.

여기서, 차폐층(230)은 전계완화콘(260)의 외부에 구비되며, 애관(210) 내부로 삽입된 케이블(100)의 외부반도전층(16)에 전기적으로 연결된다. 즉, 케이블(100)의 절연층(14)이 노출된 상태로 케이블(100)이 애관(210) 내부로 삽입되는 경우에도 외부반도전층(16)은 소정 길이만큼 애관(210) 내부로 삽입된다. 이 경우, 차폐층(230)은 애관(210) 내부로 삽입된 외부반도전층(16)과 전계완화콘(260)을 전기적으로 연결시킨다. 차폐층(230)이 외부반도전층(16)과 전기적으로 연결되어야 전계가 외부반도전층(16)의 단부에 집중되는 것을 방지할 수 있기 때문이다. 차폐층(230)은 애관(210) 내부에서 대략 길이 방향으로 완만하게 벌려지면서 소정길이 연장되도록 형성된다. 따라서, 내부반도전층(12)과 차폐층(230) 사이에서 등전위선이 급격히 꺽이는 것을 방지하며, 등전위선은 내부반도전층(12)과 차폐층(230)의 사이를 따라 진행하게 된다. 또한, 상기 차폐층(230)이 케이블 길이 방향으로 완만하게 벌려지면서 형성되므로, 서로 다른 재질을 가지는 구성요소, 예를 들어 절연층, 외부반도전층 및 절연유가 서로 접하여 전계가 집중되게 되는 삼중점의 위치를 변화시켜 절연 성능을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 삼중점의 위치를 케이블 작동 시, 절연층 중 최대 전계를 나타내며 상대적으로 고온인 도체 직상 구간 보다 높게 할 수 있으므로 전체적인 절연 성능을 높일 수 있다.

한편, 전계완화콘(260)은 권심(280)의 표면에 절연지를 감아서 제작될 수 있다. 이 경우, 권심(280)은 케이블(100)의 코어, 즉 절연층(14)이 남아있는 케이블(100)의 외주에 대략 일치하게 내경이 형성된다. 따라서, 권심(280)의 내부를 통해 케이블(100)을 관통시켜 권심(280) 및 전계완화콘(260)을 설치하게 된다.

구체적으로 권심(280) 표면에 절연지의 지권 이후에 절연유 재함침 공정을 거쳐 전계완화콘이 제작된다. 상기와 같은 공정을 거쳐 제작된 전계완화콘의 중량은 절연유의 재함침공정에 의해 증가하게 된다. 그런데, 상기 종단접속부(200)는 일반적으로 수직한 방향으로 설치된다. 따라서, 전계완화콘(260) 및 권심(280)을 지지할 구성을 필요로 할 수 있다. 이를 위하여, 케이블(100)의 외곽에 보강절연층(240)을 구비하여 전계완화콘(260) 및 권심(280)을 지지하게 된다.

보강절연층(240)은 외부반도전층(16)이 제거된 케이블(100)의 절연층(14) 외곽에 구비되어 절연 역할과 함께 전술한 상기 전계완화콘(260)을 지지하는 역할을 하게 된다. 즉, 단순히 전계완화콘을 지지하는 것이 아니라, 크래프트지(Kraft paper)와 복합절연지를 반복적으로 감싸서 형성되어 절연성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 복합절연지는 폴리에틸렌(PolyEthylene) 수지의 상하면에 크래프트지가 적층된 구조를 가질 수 있다. 상기 크래프트지(Kraft paper) 또는 복합절연지를 케이블(100)의 절연층(14) 외곽에 감싸서 보강절연층(240)을 형성하여 절연성능을 향상시키게 된다. 따라서, 보강절연층(240)이 형성된 영역은 다른 영역에 비해 전계가 감소하게 된다.

이 경우, 도면에 도시된 바와 같이, 보강절연층(240)은 종단접속부(200)의 상부, 즉 도체(10)가 인출되는 단부를 향하여 소정의 경사를 가지도록 형성될 수 있으며, 전계완화콘(260), 보다 상세하게는 권심(280)도 상기 경사에 대응하도록 형성될 수 있다. 상기 보강절연층(240)의 경사에 대응하여 권심을 제작하는 경우에 상기 권심도 소정의 경사를 가지도록 형성되는 것이다.

상기 전계완화콘(260) 및 권심(280)에 케이블(100) 코어를 삽입하는 경우에 도면에 도시된 바와 같이, 보강절연층(240)의 경사진 상부에 전계완화콘(260) 및 권심(280)이 걸려 지지된다. 이 경우, 보강절연층(240)은 전체적인 절연성능을 향상시키는 동시에 전계완화콘(260)의 중량을 지지할 수 있도록 그 두께가 결정될 수 있다. 이 경우, 보강절연층(240)이 형성된 영역은 다른 영역에 비해 전계가 대략 절반 정도로 감소하게 된다.

그런데, 외부반도전층(16)이 제거된 상태의 케이블(100)은 절연층(14)이 노출된 상태를 유지하게 된다. 즉, 종단접속부(200)의 보강절연층(240)은 케이블(100)의 절연층(14)과 직접 맞닿게 된다.

이 경우, 케이블(100)의 절연층(14)은 전술한 바와 같이 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지로 제작될 수 있으며, 상기 절연층(14)의 외부에 구비되는 보강절연층(240)은 크래프트지(Kraft paper) 또는 복합절연지를 반복적으로 감싸서 형성될 수 있다.

따라서, 상기 보강절연층(240)과 케이블(100)의 절연층(14)이 서로 다른 재질을 가지게 되면, 보강절연층(240)과 케이블(100)의 절연층(14) 사이에 이종계면이 형성된다. 따라서, 상기 케이블(100)에 소정시간 이상 DC전계가 인가되면 서로 다른 재질을 가지는 보강절연층(240)과 케이블(100)의 절연층(14) 사이, 즉 이종계면 사이에 전하가 축적되어 국부적인 전계집중을 초래할 수 있다.

또한, 상기 보강절연층(240)은 크래프트지 또는 복합절연지와 같은 시트를 권취하여 형성되므로, 상기 종단접속부(200)의 애관(210)의 내부에 절연유를 주입하기 위하여 상기 애관(210) 내부를 진공 상태로 만드는 경우에 상기 보강절연층(240)의 시트에 공기나 공극(void)이 잔존할 수 있다. 이 경우, 상기 애관(210) 내부를 절연유로 채우는 경우에 상기 잔존하는 공기 또는 공극이 절연의 취약점으로 작용할 수 있다.

나아가, 상기 보강절연층(240)과 상기 케이블의 절연층(14)이 이종계면을 형성하게 되므로 상기 보강절연층(240)의 시작점이 상기 케이블의 절연층(14), 상기 종단접속부(200)의 절연유 및 상기 보강절연층(240)(또는 외부반도전층(16))이 만나는 소위 삼중점으로 작용하여 마찬가지로 절연의 취약점으로 작용할 수 있다.

이하에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 종단접속부(300)의 구조를 살펴보기로 한다.

도 4는 다른 실시예에 따른 종단접속부(300)의 구조를 도시한 일부 단면도이다. 이하, 도 3과 비교하여 절연유(320)가 충진된 애관(310), 전계완화콘(360) 및 차폐층(330)은 전술한 설명과 유사하므로 차이점을 중심으로 설명한다.

도 4를 참조하면, 종단접속부(300)의 내부에 삽입된 케이블(100)의 절연층(14)의 외부에는 몰딩절연층(340)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 몰딩절연층(340)은 명칭에서 알 수 있듯이 Molding 에 의해 상기 절연층(14)의 외부에 일체로 구비될 수 있다.

본 실시예에서 상기 몰딩절연층(340)은 상기 케이블(100)의 절연층(14)과 동일한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 상기 케이블(100)의 절연층(14)이 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지 또는 가교 폴리에틸렌 수지로 제작되는 경우에 상기 몰딩절연층(340)도 동일한 재질로 제작될 수 있다. 이 경우, 상기 케이블(100)의 절연층(14)과 상기 절연층(14)의 외부에 구비되는 몰딩절연층(340)이 서로 동일한 재질에 의해 제작되므로 상기 절연층(14)과 몰딩절연층(340) 사이의 이종계면의 발생을 방지하여 국부적인 전계집중을 방지할 수 있다. 본 발명자의 실험에 따르면 상기 몰딩절연층(340)의 두께를 상기 케이블(100)의 절연층(14)과 대략 유사하게 형성하는 경우에 전술한 삼중점의 전계를 대략 40 내지 45% 정도 저감시킬 수 있음을 알 수 있었다.

또한, 종단접속부(300) 내부의 몰딩절연층(340)을 Molding 방식에 의해 상기 케이블(100)에 일체로 형성하게 되므로 상기 몰딩절연층(340)과 상기 케이블(100)의 절연층(14) 사이의 간극 발생을 방지할 수 있다. 또한, 전술한 실시예와 달리 종단접속부(300)의 내부로 절연유를 주입하기 위하여 상기 종단접속부(300)의 애관(310) 내부를 진공상태로 만드는 경우에도 상기 몰딩절연층(340) 내에 공기나 공극이 잔존하지 않아 절연의 취약점을 미리 제거할 수 있다.

나아가, 상기 몰딩절연층(340)을 상기 케이블(100)의 절연층(14)과 동일한 재질로 제작함에 따라 전술한 삼중점의 위치를 이동시켜 상기 삼중점의 전계를 저감시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 몰딩절연층(340)의 외부에 전계완화콘(360)을 직접 구비할 수 있다. 상기 전계완화콘(360)은 상기 몰딩절연층(340)의 외부에 직접 절연지를 감아 형성되거나, 또는 상기 몰딩절연층(340)에 상기 전계완화콘(360)을 끼워 형성될 수 있다. 상기 몰딩절연층(340)에 상기 전계완화콘(360)을 끼우는 경우에 상기 전계완환콘(360)을 형성하는 절연지를 내측에서 한 층씩 제거하면서 상기 전계완화콘(360)의 내경과 상기 몰딩절연층(340)의 외경을 일치시켜 상기 전계완화콘(360)을 상기 몰딩절연층(340)에 끼울 수 있다.

도 5는 또 다른 실시예에 따른 종단접속부(300)의 구조를 도시한다.

도 5를 참조하면, 전술한 도 4의 실시예와 비교하여 상기 몰딩절연층(340)과 전계완화콘(360) 사이에 권심(380)을 구비한다는 점에서 차이가 있다.

즉, 상기 케이블(100)의 절연층(14)의 외부에 상기 몰딩절연층(340)을 형성하고, 상기 몰딩절연층(340)의 외부에 상기 권심(380) 및 전계완화콘(360)을 끼우게 된다.

상기와 같이 몰딩절연층(340)의 외부에 상기 권심(380)을 끼우는 경우에 상기 권심(380)의 내경과 상기 몰딩절연층(340)의 외경이 일치해야 상기 몰딩절연층(340)에 의해 상기 권심(380) 및 상기 전계완화콘(360)을 지지할 수 있다. 즉, 상기 몰딩절연층(340)의 외경이 상기 권심(380)의 내경에 비해 상대적으로 작게 되면 상기 몰딩절연층(340)에 의해 상기 권심(380) 및 전계완화콘(360)을 효과적으로 지지할 수 없게 된다. 그런데, 상기 몰딩절연층(340)은 몰딩 방식에 의해 형성되므로 상기 권심(380)의 내경과 상기 몰딩절연층(340)의 외경을 정확하게 일치시키는 것은 매우 어려운 작업이 될 수 있다. 따라서, 상기 권심(380)과 상기 몰딩보강층(340) 사이에는 도 6에 도시된 바와 같이 추가절연층(390)이 구비될 수 있다.

상기 추가절연층(390)은 상기 몰딩보강층(340)의 외부에 절연지 등을 감아서 형성될 수 있다. 상기 추가절연층(390)의 두께는 상기 몰딩절연층(340)의 외경과 상기 권심(380)의 내경 차이와 동일하거나 또는 좀더 크도록 결정될 수 있다. 본 발명자의 실험에 따르면 상기 추가절연층(390)은 대략 1 내지 5mm의 두께를 가질 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 한편, 상기 추가절연층(390)을 구비하는 경우에 상기 추가절연층(390), 상기 케이블(100)의 절연층(14) 및 상기 절연유 사이에 삼중점이 발생하지만, 상기 몰딩절연층(340)에 의해 상기 삼중점의 전계를 현저히 저감시킬 수 있다.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 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.

10..도체
12..내부반도전층
14..절연층
16..외부반도전층
20..금속시스
100...전력케이블
200..종단접속부
210..애관
220..절연유
230..차폐층
240..보강절연층
260..전계완화콘
280..권심

Claims (14)

1. 전력케이블이 소정길이 삽입되며, 내부에 절연유가 충진되는 애관;
   상기 애관 내부의 상기 전력케이블의 노출된 절연층 외부에 구비되며, 상기 절연층과 동일한 재질로 구비되는 몰딩절연층;
   상기 몰딩절연층의 외부에 구비되어 전계집중을 완화시키는 전계완화콘; 및
   상기 전계완화콘과 상기 케이블의 외부반도전층을 전기적으로 서로 연결시키는 차폐층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력케이블의 종단접속부.
2. 제1항에 있어서,
   상기 몰딩절연층은 상기 절연층에 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 전력케이블의 종단접속부.
3. 제1항에 있어서,
   상기 몰딩절연층과 상기 전계완화콘 사이에 권심을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력케이블의 종단접속부.
4. 제3항에 있어서,
   상기 권심과 상기 몰딩절연층 사이에 추가절연층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력케이블의 종단접속부.
5. 제4항에 있어서,
   상기 추가절연층은 상기 몰딩절연층 상부에 절연지를 감아 형성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블의 종단접속부.
6. 제4항에 있어서,
   상기 추가절연층의 두께는 상기 권심의 내경과 상기 몰딩절연층의 외경의 차이에 해당하는 것을 특징으로 하는 전력케이블의 종단접속부.
7. 제1항에 있어서,
   상기 절연층 및 몰딩절연층은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 가교폴리에틸렌을 포함하는 폴리올레핀 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 전력케이블의 종단접속부.
8. 전력케이블에 있어서,
   도체;
   상기 도체를 감싸는 내부반도전층;
   상기 내부반도전층을 감싸는 절연층;
   상기 절연층을 감싸는 외부반도전층; 및
   상기 외부반도전층 외부의 외피;를 구비하고,
   상기 전력케이블의 양단부중 적어도 하나에서 상기 외부반도전층 및 외피가 제거되고, 상기 절연층과 동일한 재질을 가지며 몰딩에 의해 형성되는 몰딩 절연층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
9. 제8항에 있어서,
   상기 몰딩 절연층은 상기 절연층과 동일한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
10. 제8항에 있어서,
    상기 몰딩 절연층은 상기 절연층에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
11. 제8항에 있어서,
    상기 몰딩절연층의 외부에 추가절연층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
12. 제11항에 있어서,
    상기 추가절연층은 상기 몰딩절연층 상부에 절연지를 감아 형성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
13. 제12항에 있어서,
    상기 추가절연층의 두께는 상기 전력케이블의 단부에 권심을 끼우는 경우에 상기 권심의 내경과 상기 몰딩절연층의 외경의 차이에 해당하는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
14. 제8항에 있어서,
    상기 절연층 및 몰딩절연층은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 가교폴리에틸렌을 포함하는 폴리올레핀 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 전력케이블.

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