KR20160084920A

KR20160084920A - 중간접속함

Info

Publication number: KR20160084920A
Application number: KR1020150001258A
Authority: KR
Inventors: 채병하; 강채홍; 김성윤; 정의환; 윤현성
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2015-01-06
Filing date: 2015-01-06
Publication date: 2016-07-15
Also published as: KR102416896B1

Abstract

본 발명은 중간접속함에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 중간접속함은 도체, 내부반도전층, 절연유 함침 절연층 및 외부반도전층을 구비하고, 상기 절연층은 절연지층, 복합 절연지층 및 절연지층이 순차적으로 구성되며, 상기 내부반도전층, 절연층 및 외부반도전층이 순차적으로 벗겨진 한 쌍의 케이블을 서로 연결시키는 중간접속함에 있어서, 외부로 노출된 상기 도체를 연결시키는 압착슬리브 및 상기 케이블의 노출된 도체, 상기 압착슬리브 및 상기 케이블의 노출된 절연층을 감싸며, 최내층은 절연지로 이루어지고 최외층은 복합 절연지층로 이루어지는 보강절연층을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

중간접속함 {Joint box}

본 발명은 중간접속함에 관한 것이다.

일반적으로 전력케이블은 내부의 도체를 이용하여 전력을 전송하는 장치로서, DC(direct current)용 전력케이블과 AC(alternating current)용 전력케이블로 구분할 수 있다.

이 때, 상기 DC용 전력케이블의 말단을 케이블끼리 서로 접속시키는 중간접속함(Joint box)이나, 또는 상기 DC용 전력케이블과 가공선을 접속시키는 종단접속함이 사용될 수 있다.

그런데, 절연유 함침 절연층을 구비하는 전력 케이블의 경우에 전계 분포 및 절연 성능의 향상을 위하여 종래와 다른 구조의 중간접속함을 필요로 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 절연유 함침 케이블을 서로 연결하는 중간접속함에 있어서 전계 집중을 방지하여 절연성능을 향상시킬 수 있는 중간접속함을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 도체, 내부반도전층, 절연유 함침 절연층 및 외부반도전층을 구비하고, 상기 절연층은 절연지층, 복합 절연지층 및 절연지층이 순차적으로 구성되며, 상기 내부반도전층, 절연층 및 외부반도전층이 순차적으로 벗겨진 한 쌍의 케이블을 서로 연결시키는 중간접속함에 있어서, 외부로 노출된 상기 도체를 연결시키는 압착슬리브 및 상기 케이블의 노출된 도체, 상기 압착슬리브 및 상기 케이블의 노출된 절연층을 감싸며, 최내층은 절연지로 이루어지고 최외층은 복합 절연지층로 이루어지는 보강절연층을 구비하는 것을 특징으로 하는 중간접속함에 의해 달성된다.

여기서, 상기 최내층은 상기 케이블의 노출된 절연층의 안쪽에 위치한 절연지층에 대응한다. 또한, 상기 보강절연층의 상기 최외층은 상기 케이블의 노출된 절연층의 외경 이상에서 형성된다.

한편, 상기 보강절연층의 최내층과 최외층 사이에 복합절연지로 이루어진 중간층을 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 보강절연층의 최내층과 최외층 사이에 내측에서 외측으로 순차적으로 복합절연지로 이루어진 제1 중간층과 절연지로 이루어진 제2 중간층을 더 구비할 수 있다.

한편, 상기 보강절연층의 최내층과 최외층 사이에 구비되는 상기 제1 중간층과 제2중간층은 상기 케이블의 절연층의 복합절연지층 및 절연지층과 상기 케이블의 중심에서 동일한 거리에 배치된다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 목적은 도체, 내부반도전층, 절연유 함침 절연층 및 외부반도전층을 구비하고, 상기 절연층은 절연지, 복합 절연지 및 절연지가 순차적으로 구성되며, 상기 내부반도전층, 절연층 및 외부반도전층이 순차적으로 벗겨진 한 쌍의 케이블을 서로 연결시키는 중간접속함에 있어서, 외부로 노출된 상기 도체를 연결시키는 압착슬리브 및 상기 케이블의 노출된 도체, 상기 압착슬리브 및 상기 케이블의 노출된 절연층을 감싸며, 상기 케이블의 노출된 외경 이상의 최외층은 복합 절연지로 이루어지고, 상기 케이블의 노출된 외경 이하에서는 상기 케이블의 절연층과 동일한 재질을 가지는 보강절연층을 구비하는 것을 특징으로 하는 중간접속함에 의해 달성된다.

여기서, 상기 보강절연층은 상기 압착슬리브와 상기 케이블의 절연층의 노출된 절연지 사이에 구비되는 절연지로 이루어진 최내층과, 상기 최내층의 바깥쪽에 상기 케이블의 절연층의 복합절연지층 및 절연지층과 상기 케이블의 중심에서 동일한 거리에 배치되는 복합절연지층과 절연지층을 더 구비한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 중간접속함에 따르면, 보강절연층의 최내층을 절연지로 구성하여 접속을 위하여 노출된 도체 및 압착슬리브 부분의 전계 강도를 낮출 수 있다.

나아가, 상기 보강절연층에 있어서 상기 케이블의 절연층의 외경 이상에 형성되는 보강절연층의 최외층을 복합절연지로 구성하여 상기 절연층의 외경 이하의 보강절연층에 집중되는 전계를 분산시킬 수 있다.

또한, 상기 최내층과 최외층 사이에 복합절연지층을 구비하며 상기 최내층에 위치한 절연지에 비해 절연내력이 우수한 복합절연지에 의해 상기 케이블의 도체의 직상부에 위치한 보강절연층의 전계강도 및 절연밀도를 낮출 수 있다.

도 1은 절연유에 함침된 절연지를 구비한 DC용 전력케이블의 내부 구성을 도시한 사시도,
도 2는 중간접속함의 보강절연층의 구성을 도시한 단면도,
도 3 내지 도 7은 보강절연층의 내부 구성에 따른 전계분포를 도시한 그래프,
도 8 및 도 9는 보강절연층의 내부 구성에 따른 전계분포를 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.

본 명세서에서는 먼저 다양한 실시예에 절연유 함침 DC 케이블의 구조를 살펴보고, 이어서 상기 절연유 함침 DC 케이블을 연결시키기 위한 중간접속함에 대해서 살펴보기로 한다.

도 1은 절연유에 함침된 절연지를 구비한 절연층을 포함한 소위 '지절연 전력케이블'의 내부 구성을 도시한 일부 절개 사시도이다.

도 1을 참조하면, DC 전력케이블(200)은 중심부를 따라 도체(210)를 구비한다. 도체(210)는 전류가 흐르는 통로 역할을 하게 되며, 예를 들어 구리 또는 알루미늄 등으로 구성될 수 있다. 상기 도체(210)는 도면에 도시된 바와 같이 원형의 중심소선(210A)과 상기 중심소선(210A)을 감싸도록 연선된 평각소선(210B)으로 이루어진 평각소선층(210C)을 구비할 수 있다. 상기 평각소선층(210C)은 연속압출공정을 통하여 다수의 평각소선(210B)의 단면을 사각형 형상으로 형성하고 상기 다수의 평각소선(210B)을 중심소선(210A) 상에 연선하여 이루어진다. 상기 도체(210)는 전체적으로 원형의 형상을 가지도록 제작된다. 물론, 상기 도체(210)는 다수의 원형 소선이 연선되어 구비될 수도 있다. 그런데, 상기 평각소선으로 이루어진 도체는 원형소선으로 이루어진 도체에 비해 점적율이 상대적으로 높아져서 고전압용 전력케이블에 적합할 수 있다.

그런데, 도체(210)는 그 표면이 평활하지 않아 전계가 불균일할 수 있으며, 부분적으로 코로나 방전이 일어나기 쉽다. 또한, 도체(210) 표면과 후술하는 절연층(214) 사이에 공극이 생기게 되면 절연성능이 저하될 수 있다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도체(210) 외부를 반도전성 카본지와 같은 반도전성 물질 등으로 감싸게 되며, 반도전성 물질에 의해 형성된 층을 내부반도전층(212)으로 정의하게 된다.

내부반도전층(212)은 도체면의 전하분포를 고르게 하여 전계를 균일하게 하여 후술하는 절연층(214)의 절연내력을 향상시키게 된다. 나아가, 도체(210)와 절연층(214) 간의 간격형성을 방지하여 코로나 방전 및 이온화를 방지하게 된다. 또한, 내부반도전층(212)은 전력케이블(200) 제작 시에 절연층(214)의 도체(210) 내부 침투를 방지하는 역할도 하게 된다.

상기 내부반도전층(212)의 바깥쪽에는 절연층(214)이 구비된다. 절연층(214)은 도체(210)를 외부와 전기적으로 절연시켜준다. 도 1에서 절연층(214)은 절연지를 내부반도전층(212) 표면에 감는 지절연 공정을 통해 형성된다. 또한, 절연특성을 향상시키기 위하여 도체(210) 표면에 절연지가 감긴 상태에서 절연유에 함침시키게 된다. 상기 함침공정을 통해 절연유가 절연지에 흡수되며, 상기 절연유의 점도에 따라 'OF(oil filled) 케이블'과 'MI(mass impregnated) 케이블'로 구분할 수 있다.

OF 케이블은 상대적으로 저점도의 절연유를 사용하여 절연지를 함침하게 되며, 절연유를 가압하여 유압을 일정 수준으로 유지한 채로 작동시켜야 하므로 연장 길이가 제한적이다. 이에 비하여, MI 케이블은 상대적으로 고점도의 절연유를 사용하여 절연지를 함침하게 되므로 절연지 내에서 절연유의 유동이 적어서 유압을 유지할 필요가 없는 바 연장 길이가 긴 장점이 있다.

본 실시예에서 상기 절연층(214)은 복수의 절연지를 감싸서 형성되며, 예를 들어 크래프트지(Kraft paper)와 같은 절연지 또는 크래프트지와 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지 등과 같은 열가소성 수지를 반복적으로 감싸서 형성될 수 있다.

구체적으로, 크래프트지(Kraft paper)와 같은 절연지 만을 권취하여 절연층을 형성할 수도 있으나, 바람직하게는 복합 절연지, 예컨대 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지의 상하면에 크래프트지가 적층된 구조의 복합 절연지를 권취하여 절연층을 형성할 수 있다.

크래프트지만을 권취하여 절연유를 함침시킨 MI 케이블의 경우에는 케이블 작동 시(통전 시) 케이블 도체에 흐르는 전류에 의하여 반경방향으로 안쪽에서 반경방향으로 바깥쪽을 향해, 즉 상기 내부반도전층 방향의 절연층 부분에서 후술하는 외부반도전층 방향의 절연층 부분으로 온도차가 발생하게 된다. 따라서, 보다 고온인 내부반도전층 쪽의 절연층 부분의 절연유가 점도가 낮아지고 열팽창을 하여 외부반도전층 쪽의 절연층으로 이동하게 되며, 온도 하강 시에는 열팽창에 의하여 이동한 절연유가 점도가 높아지고 원래대로 되돌아가지 않게 되어 반경방향으로 안쪽, 즉 내부반도전층 쪽의 절연층 부분에 기포가 발생하게 되어 절연 성능의 저하를 야기한다.

하지만, 상기한 바와 같이 복합 절연지를 포함한 절연층을 형성하는 경우, 케이블 작동 시 기름에 함침되지 않는 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지 등과 같은 열가소성 수지가 열팽창함으로써 절연유의 유동을 억제할 수 있으며, 폴리프로필렌 수지는 절연 저항이 크래프트지보다 크기 때문에 기포가 생성되더라도 기포에 분담되는 전압을 완화할 수 있다.

또한, 폴리프로필렌 수지는 절연유가 함침되지 않기 때문에 중력에 의하여 절연유가 케이블 직경 방향으로 유동하는 것을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 케이블 제조시의 함침 온도 또는 케이블 작동시의 작동 온도에 따라 폴리프로필렌 수지가 열팽창하여 크래프트지에 면압을 가하게 되므로 절연유의 유동을 더욱 억제할 수 있다.

복합 절연지는 폴리프로필렌 수지 등과 같은 열가소성 수지의 일면에 크래프트지를 적층한 것, 크래프트지의 상하면에 폴리프로필렌 수지 등과 같은 열가소성 수지를 적층한 것 또는 크래프트지와 폴리프로필렌 수지 등과 같은 열가소성 수지를 교대로 4층 이상으로 적층한 것 등을 사용할 수 있으며, 이러한 경우의 작용 및 효과는 상기한 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지의 상하면에 크래프트지가 적층된 구조의 절연지의 경우와 같다.

또한, 상기 절연층(214)은 상기 복합 절연지를 권취하여 형성하되 내부반도전층(212)과 접하는 면과 외부반도전층(216)과 접하는 면 중 어느 한 면 또는 양면 모두를 크래프트지로 형성할 수 있으며, 바람직하게는 내부반도전층(212)과 접하는 면과 외부반도전층(216)과 접하는 면 모두를 크래프트지로 권취하여 형성할 수 있다.

이 경우, 복합 절연지보다 저항률이 낮은 크래프트지가 절연층의 내부반도전층(212)과 접하는 면 또는 외부반도전층(216)과 접하는 면 중 어느 한 면 또는 양면 모두에 형성되므로 임펄스 파괴의 기점인 절연층과 내부반도전층이 접하는 부분 또는 절연층과 외부반도전층이 접하는 부분에 기포가 생기더라도 크래프트지층의 전계 완화 효과에 의해서, 임펄스 파괴 특성의 저하를 막을 수 있다. 또한, 크래프트지는 임펄스 파괴에 대한 극성 효과가 거의 없기 때문에, 플라스틱 래미네이트 종이를 이용한 것에 의해 발생하는 임펄스 극성 효과를 감소시킬 수 있다.

한편, 절연층(214)의 내부뿐만 아니라 외부를 차폐하지 않으면, 전계의 일부는 절연층(214)으로 흡수되지만, 대부분의 전계는 외부로 방전된다. 이 경우, 전계가 소정치 이상으로 커지게 되면 전계에 의해 절연층(214)과 전력케이블(200)의 외피가 파손될 수 있다. 따라서, 절연층(214)의 바깥쪽에는 다시 반도전층이 구비되며, 전술한 내부반도전층(212)과 구별하기 위하여 외부반도전층(216)으로 정의된다. 결국, 외부반도전층(216)은 접지되어 전술한 내부반도전층(212) 과의 사이에 전기력선의 분포를 등전위로 만들어 절연층(214)의 절연내력을 향상시키는 역할을 하게 된다. 또한, 외부반도전층(216)은 케이블에 있어서 절연층(214)의 표면을 평활하게 하여 전계집중을 완화시켜 코로나 방전을 방지할 수 있다.

한편, 상기 외부반도전층(216)의 외부에는 동선직입 테이프(218)를 구비하며, 나아가, 상기 절연층에 함침된 절연유 또는 절연컴파운드는 외부의 물과 같은 이물질이 침입하게 되면 그 절연성능이 저하되므로 이를 방지하기 위하여 납(lead)으로 된 금속시스(metal sheath), 소위 '연피시스'(220)를 상기 동선직입 테이프(218)의 외부에 구비한다.

나아가, 상기 금속시스(220)의 외부에 물과 직접 접촉이 안되도록 베딩층(222)을 구비한다. 상기 베딩층(222)의 위에는 부직포 테이프(224)와 보강 테이프(226)를 감싸주며, 케이블(200)의 외곽에는 케이블의 외장으로서 쟈켓(232)을 구비하게 된다. 쟈켓(232)은 MI 케이블(200)의 외곽에 구비되어 케이블(200)의 내부 구성을 보호하는 역할을 하게 된다. 상기 쟈켓(232)은 각종 환경에 견딜 수 있는 내후성 및 기계적 강도가 우수한 성질을 갖도록, 예를 들어 폴리에틸렌(PE : PolyEthylene) 등으로 구성될 수 있다.

이하, 상기와 같은 절연유 함침 케이블을 서로 연결하기 위한 중간접속함에 대해서 도면을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중간접속함(300)의 구조를 도시한 단면도이다.

도 2를 참조하면, 도체(210), 내부반도전층(212), 절연유 함침 절연층(214) 및 외부반도전층(216)을 구비하고, 상기 절연층(214)은 절연지층(214A), 복합 절연지층(214B) 및 절연지층(214C)이 순차적으로 구성되며, 상기 도체(210), 내부반도전층(212), 절연층(214) 및 외부반도전층(216)이 순차적으로 노출된 한 쌍의 케이블(200)을 서로 연결시키는 중간접속함(300)은 외부로 노출된 상기 도체(210)를 연결시키는 압착슬리브(330) 및 상기 케이블(200)의 노출된 도체(210), 상기 압착슬리브(330) 및 상기 케이블(200)의 노출된 절연층(214)을 감싸는 보강절연층(310)을 구비한다.

상기 압착슬리브(330)는 상기 케이블(200)의 노출된 도체(210)의 양단을 파지하여 상기 한 쌍의 케이블(200)을 전기적으로 접속하며, 접속상태를 견고히 지지한다.

한편, 상기 중간접속함(300)은 상기 케이블(200)의 노출된 도체(210), 상기 압착슬리브(330) 및 상기 케이블(200)의 노출된 절연층(214)을 감싸는 보강절연층(310)을 구비할 수 있다. 상기 보강절연층(310)은 절연지 및/또는 복합절연지로 이루어질 수 있으며, 보강절연층(310)의 최내층(310A)은 절연지로 이루어지고, 최외층(310D)은 복합절연지로 이루어질 수 있다.

본 실시예에 따른 중간접속함(300)은 보강절연층(310)을 구비하는 경우에 절연지 및/또는 복합절연지로 이루어진 보강절연층을 구비한다. 이하, 구체적으로 살펴본다.

[실시예 1]

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 압착슬리브(330)와 상기 케이블(200)의 절연층(214)의 제일 안쪽에 위치한 절연지층(214A) 사이에는 소정의 공간이 잔존할 수 있다. 상기 압착슬리브(330)와 상기 케이블(200)의 절연층(214)의 제일 안쪽에 위치한 절연지층(214A) 사이에 남아있는 공간은 크래프트지와 같은 절연지를 감싸 메꾸게 된다.

이 경우, 상기 보강절연층(310)의 절연지로 이루어진 최내층(310A)의 바깥면은 상기 케이블(200)의 절연층(214)의 제일 안쪽에 위치한 절연지층(214A)의 바깥면과 상기 케이블의 길이방향 중심축으로부터 대략적으로 동일한 거리에 위치하게 된다.

또한, 상기 압착슬리브(330)의 바깥면은 전계분포를 균일하게 하기 위하여 반도전 테이프로 둘러싸일 수 있다. 이때, 상기 반도전 테이프의 바깥면이 케이블의 절연층(214)의 제일 안쪽에 위치한 절연지층(214A)의 바깥면 보다 상기 케이블의 길이방향 중심축으로부터 가까운 거리에 위치하는 경우, 보강절연층(210)의 최내층(310A)의 바깥면이 상기 케이블의 길이방향 중심축으로부터 대략 동일한 거리에 위치하도록 형성될 수 있다.

만약, 상기 보강절연층(310)의 절연지로 이루어진 최내층(310A)과 상기 케이블의 절연층(214)의 제일 안쪽에 위치한 절연지층(214A)의 바깥면이 상기 케이블의 길이방향 중심축으로부터 대략 동일한 거리에 위치하지 않아서 단차가 발생한다면, 상기 단차가 발생한 부분은 전계취약점으로 작용하여 전계가 집중되어 절연파괴를 야기할 수 있다.

한편, 상기 보강절연층(310)의 최외층(310D)은 상기 케이블(200)의 노출된 절연층(214)의 외경 이상에서 형성된다. 상기 케이블의 노출된 도체(210)가 압착슬리브(330)에 의해 접속되었으므로, 상기 압착슬리브(330)의 두께만큼 도체 구간의 높이가 증가하였을 뿐만 아니라 케이블 통전 시 상대적으로 열이 많이 발생하게 된다. 또한, 상기 절연보강층(310)은 복수의 절연지 내지 복합절연지를 권취하여 형성되어 상대적으로 절연에 취약한 부분이므로 상기 절연보강층(310)의 최외층(310D)을 케이블 절연층(214)의 외경 이상에서 형성하여 절연성능을 보강할 필요가 있다.

상기 절연보강층(310)의 최외층(310D)은 절연지에 비해 절연내력이 우수한 복합 절연지로 구성된다. 이 경우, 상기 케이블(200)의 동작 시에 상대적으로 온도가 높은 케이블(200)의 절연층(214) 및 상기 보강절연층(310)의 최외층의 안쪽에 위치한 영역(301A ~ 310C)까지에 집중되는 전계를 상기 보강절연층(310)의 최외층(310D)으로 분산시킬 수 있다.

한편, 상기 보강절연층(310)의 최내층(310A)과 최외층(310D) 사이에 복합절연지층로 이루어진 중간층(310B, 310C)을 구비할 수 있다. 이때, 상기 보강절연층(310)의 중간층은 상기 최내층(310A)과 최외층(310D) 사이에서 내측에서 외측으로 순차적으로 제1 중간층(310B)과 제2 중간층(310C)을 구비할 수 있다.

본 '실시예 1'에서 상기 보강절연층(310)의 최내층(310A)만 절연지로 이루어지고, 상기 보강절연층(310)의 제1 중간층(310B), 제2 중간층(310C) 및 최외층(310D)은 모두 복합절연지로 구성된다.

즉, 상기 보강절연층(310)의 최내층(310A)이 절연지층으로 이루어지고, 상기 제1 중간층(310B) 및 제2 중간층(310C)이 복합절연지로 구성된 경우, 저항율에 따라 전계가 분포되는 DC 케이블의 저항성 전계분포 특성에 따라 절연보강층 최내층(310A)의 크래프트지보다 저항율이 상대적으로 큰 복합절연지로 형성되는 상기 제1 중간층(310B) 및 제2 중간층(310C)에 전계가 많이 분포된다. 따라서, 케이블 작동 시 상대적으로 고온이 되어 절연유의 수축/팽창이 비교적 활발히 발생함에 따라 기포가 발생할 가능성이 높으며 전계 강도가 커서 상대적으로 절연에 취약한 절연보강층의 최내층(310A)에 분담되는 전계를 완화시킬 수 있게 되므로 절연성능의 안정화를 꾀할 수 있다.

또한, 보강절연층(310)의 최내층(310A)을 제외한 나머지 영역(310B ~ 310D)을 모두 복합 절연지로 지권하게 되므로 작업능률이 향상되어 생산성을 현저히 향상시킬 수 있으며, 나아가 불량율을 줄일 수 있다.

[실시예 2]

한편, 다른 실시예에서 상기 보강절연층(310)은 복합절연지로 이루어진 제1 중간층(310B)과 절연지로 이루어진 제2 중간층(310C)을 구비할 수 있다.

이 때, 상기 보강절연층(310)의 최내층(310A)과 최외층(310D) 사이에 구비되는 상기 제1 중간층(310B)과 제2중간층(310C)은 각각 상기 케이블(200)의 절연층(214)의 복합절연지층(214B) 및 바깥쪽의 절연지층(214C)과 상기 케이블(200)의 중심에서 동일한 거리에 배치된다. 결국, '실시예 2'의 구성에 따르면 상기 케이블(200)의 노출된 절연층(214)의 외경 이하에서 상기 보강절연층(310)은 상기 케이블(200)의 절연층(214)과 동일한 재질 및/또는 구성을 가진다고 할 수 있다. 한편, 상기 케이블(200)의 최내층(310A)과 최외층(310D)은 전술한 '실시예 1'과 마찬가지로 각각 절연지와 복합 절연지로 이루어진다.

이 경우, 상기 보강절연층(310)의 최내층(310A)이 절연지층으로 이루어지고, 상기 제1 중간층(310B)이 복합절연지로 구성되므로, 저항율에 따라 전계가 분포되는 DC 케이블의 저항성 전계분포 특성에 따라 절연보강층 최내층(310A)의 크래프트지보다 저항율이 상대적으로 큰 복합절연지로 형성되는 상기 제1 중간층(310B)에 전계가 많이 분포된다. 따라서, 케이블 작동 시 상대적으로 고온이 되어 절연유의 수축/팽창이 비교적 활발히 발생함에 따라 기포가 발생할 가능성이 높으며 전계 강도가 커서 상대적으로 절연에 취약한 절연보강층의 최내층(310A)에 분담되는 전계를 완화시킬 수 있게 되므로 절연성능의 안정화를 꾀할 수 있다.

상기 [실시예 1] 및 [실시예 2]에 따른 구성을 정리하면 아래 [표 1]과 같다.

	보강절연층
	최내층	제1 중간층	제2 중간층	최외층
실시예1	절연지	복합절연지	복합절연지	복합절연지
실시예2	절연지	복합절연지	절연지	복합절연지
비교예1	복합절연지	복합절연지	복합절연지	복합절연지
비교예2	절연지	복합절연지	절연지	절연지
비교예3	절연지	절연지	절연지	절연지

상기 [표 1]에서 비교예는 실시예와 비교하기 위한 구성으로 '비교예 1'은 보강절연층(310)이 모두 복합절연지로 이루어진 구성이며, '비교예 2'는 '실시예 2'와 비교하여 최외층이 절연지로 구성된다는 점에서 차이가 있으며, '비교예 3'은 보강절연층(310)이 모두 절연지로 이루어진다.

한편, 도 2에서 ①, ② 및 ③은 실시예와 비교예를 비교하기 위하여 각 구성에서 전계를 측정한 지점을 도시한다. ① 지점은 케이블(200)의 절연층(214)의 최내층에 위치한 절연지층(214A), 복합절연지층(214B)과 최외층의 절연지층(214C) 및 보강절연층(310)을 통한 전계를 측정하는 지점이다. 상기 ① 지점에서 상기 보강절연층(310)은 복합절연지를 포함하는 최외층(310D)으로 구성될 수 있다.

또한, ② 지점은 케이블(200)의 절연층(214)의 최내층에 위치한 절연지층(214A), 일부 복합절연지층(214B) 및 보강절연층(310)을 통한 전계를 측정하는 지점이다. 이때, 상기 보강절연층(310)은 '실시예1'에서 복합절연지로 모두 구성되거나, 또는 '실시예2'에서 복합절연지로 구성된 제1 중간층(310B)과 절연지로 구성된 제2 중간층(310C)과 복합절연지로 구성된 최외층(310D)으로 구성될 수 있다.

한편, ③ 지점은 상기 케이블(200)의 절연층(214)의 최내층에 위치한 절연지층(214A) 및 보강절연층(310)을 통한 전계를 측정하는 지점에 해당한다. 이때, 상기 보강절연층(310)은 '실시예1'에서 복합절연지로 모두 구성되거나, 또는 '실시예2'에서 복합절연지로 구성된 제1 중간층(310B)과 절연지로 구성된 제2 중간층(310C)과 복합절연지로 구성된 최외층(310D)으로 구성될 수 있다.

도 3은 '실시예 1'의 경우에 전술한 ①, ② 및 ③ 지점에서 전계를 측정하여 케이블의 내부에서 외부로 전계 분포를 도시한 각 그래프를 나타낸다. 도 3의 (A)가 ① 지점, 도 3의 (B)가 ② 지점, 도 3의 (C)가 ③ 지점에서 각각 전계를 측정한 결과를 도시한다. 각 그래프에서 가로축은 케이블의 내측에서 외부로 향하는 거리(mm)를 도시하며, 세로축은 전계값(kV/mm)을 도시한다.

도 3을 참조하면, '실시예 1'의 경우에 ① 지점에서 직상 전계가 대략 8.4 kV/mm, ② 지점에서 직상 전계가 대략 8.44 kV/mm, ③ 지점에서 직상 전계가 대략 8.96 kV/mm에 해당하여 매우 양호함을 알 수 있다.

도 4는 '실시예 2'의 경우에 전술한 ①, ② 및 ③ 지점에서 전계를 측정하여 케이블의 내부에서 외부로 전계 분포를 도시한 각 그래프를 나타낸다. 도 4의 (A)가 ① 지점, 도 4의 (B)가 ② 지점, 도 4의 (C)가 ③ 지점에서 각각 전계를 측정한 결과를 도시한다.

도 4를 참조하면, '실시예 2'의 경우에 ① 지점에서 직상 전계가 대략 8.56 kV/mm, ② 지점에서 직상 전계가 대략 8.69 kV/mm, ③ 지점에서 직상 전계가 대략 8.93 kV/mm에 해당하여 매우 양호함을 알 수 있다.

한편, 도 5는 '비교예 1'의 경우에 전술한 ①, ② 및 ③ 지점에서 전계를 측정하여 케이블의 내부에서 외부로 전계 분포를 도시한 각 그래프를 나타낸다. 도 5의 (A)가 ① 지점, 도 5의 (B)가 ② 지점, 도 5의 (C)가 ③ 지점에서 각각 전계를 측정한 결과를 도시한다.

도 5를 참조하면, '비교예 1'의 경우에 ① 지점에서 직상 전계가 대략 8.43 kV/mm, ② 지점에서 직상 전계가 대략 8.44 kV/mm, ③ 지점에서 직상 전계가 대략 8.96 kV/mm에 해당함을 알 수 있다.

하지만, '비교예 1'의 경우에 상기 압착슬리브(330)와 상기 케이블(200)의 절연층(214)의 제일 안쪽에 위치한 절연지층(214A) 사이에 남아있는 최내층(310A)에 복합 절연지를 지권해야 한다. 따라서, 상기 압착슬리브(330)와 절연층(214)의 제일 안쪽에 위치한 절연지층(214A) 사이의 공간에 대응하는 폭으로 복합절연지를 잘라서 권취해야 하므로 그 작업능률이 현저히 떨어져서 생산성이 저하된다. 나아가, 상기 적층된 복합절연지가 크래프트지와 같은 절연지와 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지 등과 같은 열가소성 수지가 적층되어 구성된 경우에 상기 절연지와 폴리프로필렌 수지가 박리되는 문제점을 수반한다.

나아가, 상기 '비교예 1'의 경우에 상기 보강절연층(310)의 최내층(301A)이 복합절연지로 구성되어 상기 제1 중간층을 형성하는 복합절연지와 저항률 차이가 없으므로 저항성 전계분포 특성에 의한 전계 완화 효과가 없기 때문에 상기 압착슬리브(330)의 직상부에서 직상 전계를 측정하는 경우, 보강절연층의 최내층(310A)을 크래프트지로 구성한 경우에 비하여 전계가 상대적으로 높게 나타나게 되므로 절연 안정성이 떨어지게 된다.

한편, 도 6은 '비교예 2'의 경우에 전술한 ①, ② 및 ③ 지점에서 전계를 측정하여 케이블의 내부에서 외부로 전계 분포를 도시한 각 그래프를 나타낸다. 도 6의 (A)가 ① 지점, 도 6의 (B)가 ② 지점, 도 6의 (C)가 ③ 지점에서 각각 전계를 측정한 결과를 도시한다.

도 6을 참조하면, '비교예 2'의 경우에 ① 지점에서 직상 전계가 대략 26.0 kV/mm, ② 지점에서 직상 전계가 대략 26.0 kV/mm, ③ 지점에서 직상 전계가 대략 26.2 kV/mm에 해당하여, 상기 측정한 전계값이 상대적으로 매우 높아 절연 안정성이 떨어짐을 알 수 있다.

상기 '비교예 2'의 경우에 보강절연층(310)의 최외층(310D)을 절연지로 구성하게 된다. 그런데, DC 케이블의 저항성 분포에 따르면 전계 분포는 재질의 저항률에 의존하게 되므로, 전계 분포를 보면 저항률이 상대적으로 낮은 절연지로 구성된 보강절연층의 최외층(310D)이 절연 보강의 역할을 하지 못하고 저항률이 상대적으로 높은 복합절연지로 구성된 보강절연층의 제1 중간층(310B) 및 케이블(200)의 절연층(214)의 복합절연지층(214B)에 전계가 국부적으로 집중되므로 절연 안정성이 매우 떨어지게 된다.

저항률이 높은 복합 절연지로 구성된 보강절연층(310)의 제1 중간층(310B) 및 케이블(200)의 절연층(214)의 복합 절연지층(214B)에 집중되므로 보강절연층(310)의 절연 안정성이 매우 떨어지게 된다.

한편, 도 8은 '비교예 2'의 경우에 전계 분포를 시각적으로 도시한 단면도로서, 전술한 바와 같이 전계 분포가 케이블의 절연층(214)의 복합 절연지층(214B) 및 보강절연층(310)의 제1 중간층(310B)에 집중됨을 알 수 있다.

나아가, 도 7은 '비교예 3'의 경우에 전술한 ①, ② 및 ③ 지점에서 전계를 측정하여 케이블의 내부에서 외부로 전계 분포를 도시한 각 그래프를 나타낸다. 도 7의 (A)가 ① 지점, 도 7의 (B)가 ② 지점, 도 7의 (C)가 ③ 지점에서 각각 전계를 측정한 결과를 도시한다.

도 7을 참조하면, '비교예 3'의 경우에 ① 지점에서 직상 전계가 대략 8.59 kV/mm, ② 지점에서 직상 전계가 대략 31.5 kV/mm, ③ 지점에서 직상 전계가 대략 26.2 kV/mm에 해당하여, 상기 측정한 전계값이 상대적으로 매우 높아 절연 안정성이 떨어짐을 알 수 있다.

상기 '비교예 3'의 경우에 모든 보강절연층(310)을 절연지로 구성하게 된다. 따라서, 전술한 바와 같이 전계 분포가 재질의 저항률에 의존하는 DC 케이블의 저항성 분포에 따라 전계 분포가 저항률이 높은 복합 절연지로 구성된 케이블(200)의 절연층(214)의 복합 절연지층(214B)에 집중되므로 절연 안정성이 매우 떨어지게 된다.

한편, 도 9는 '비교예 3'의 경우에 전계 분포를 시각적으로 도시한 단면도로서, 전술한 바와 같이 전계 분포가 케이블의 절연층(214)의 복합 절연지층(214B)에 집중됨을 알 수 있다.

한편, 상기 보강절연층(310)의 바깥에는 반도전층 및 금속차폐층이 복원될 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.

210...도체
212...내부 반도전층
214...절연층
216...외부반도전층
300...중간 접속함
310...보강절연층
330...압착 슬리브

Claims

도체, 내부반도전층, 절연유 함침 절연층 및 외부반도전층을 구비하고, 상기 절연층은 절연지층, 복합 절연지층 및 절연지층이 순차적으로 구성되며, 상기 내부반도전층, 절연층 및 외부반도전층이 순차적으로 벗겨진 한 쌍의 케이블을 서로 연결시키는 중간접속함에 있어서,
외부로 노출된 상기 도체를 연결시키는 압착슬리브; 및
상기 케이블의 노출된 도체, 상기 압착슬리브 및 상기 케이블의 노출된 절연층을 감싸며, 최내층은 절연지로 이루어지고 최외층은 복합 절연지층로 이루어지는 보강절연층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 중간접속함.
제1항에 있어서,
상기 최내층은 상기 케이블의 노출된 절연층의 안쪽에 위치한 절연지층에 대응하는 것을 특징으로 하는 중간접속함.
제2항에 있어서,
상기 보강절연층의 상기 최외층은 상기 케이블의 노출된 절연층의 외경 이상에서 형성되는 것을 특징으로 하는 중간접속함.
제1항에 있어서,
상기 보강절연층의 최내층과 최외층 사이에 복합절연지로 이루어진 중간층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 중간접속함.
제1항에 있어서,
상기 보강절연층의 최내층과 최외층 사이에 내측에서 외측으로 순차적으로 복합절연지로 이루어진 제1 중간층과 절연지로 이루어진 제2 중간층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 중간접속함.
제5항에 있어서,
상기 보강절연층의 최내층과 최외층 사이에 구비되는 상기 제1 중간층과 제2중간층은 상기 케이블의 절연층의 복합절연지층 및 절연지층과 상기 케이블의 중심에서 동일한 거리에 배치되는 것을 특징으로 하는 중간접속함.
도체, 내부반도전층, 절연유 함침 절연층 및 외부반도전층을 구비하고, 상기 절연층은 절연지, 복합 절연지 및 절연지가 순차적으로 구성되며, 상기 내부반도전층, 절연층 및 외부반도전층이 순차적으로 벗겨진 한 쌍의 케이블을 서로 연결시키는 중간접속함에 있어서,
외부로 노출된 상기 도체를 연결시키는 압착슬리브; 및
상기 케이블의 노출된 도체, 상기 압착슬리브 및 상기 케이블의 노출된 절연층을 감싸며, 상기 케이블의 노출된 외경 이상의 최외층은 복합 절연지로 이루어지고, 상기 케이블의 노출된 외경 이하에서는 상기 케이블의 절연층과 동일한 재질을 가지는 보강절연층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 중간접속함.
제7항에서,
상기 보강절연층은
상기 압착슬리브와 상기 케이블의 절연층의 노출된 절연지 사이에 구비되는 절연지로 이루어진 최내층과, 상기 최내층의 바깥쪽에 상기 케이블의 절연층의 복합절연지층 및 절연지층과 상기 케이블의 중심에서 동일한 거리에 배치되는 복합절연지층과 절연지층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 중간접속함.