KR20170081333A - 케이블의 종단접속함용 절연유 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 케이블의 종단접속함용 절연유에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 케이블의 접속 시공을 간편하게 하고 시공 시간을 단축시킬 수 있으며 시공자의 안전 확보를 용이하게 할 뿐만 아니라, 종단접속함 내부에 배치된 실리콘 고무 슬리브 등의 전계완화콘의 전기적, 화학적, 기계적 특성을 손상시키지 않는 케이블의 종단접속함용 절연유에 관한 것이다.
Description
본 발명은 케이블의 종단접속함용 절연유에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 케이블의 접속 시공을 간편하게 하고 시공 시간을 단축시킬 수 있으며 시공자의 안전 확보를 용이하게 할 뿐만 아니라, 종단접속함 내부에 배치된 실리콘 고무 슬리브 등의 전계완화콘의 전기적, 화학적, 기계적 특성을 손상시키지 않는 케이블의 종단접속함용 절연유에 관한 것이다.
일반적으로 전력케이블은 전력을 공급하는 도체를 이용하여 지중, 지상 또는 해저를 통하여 원하는 장소로 전력을 공급하도록 사용된다. 상기 전력케이블은 수백m 또는 수km 간격으로 중간접속함(Joint box)에 의해 접속이 이루어지며, 상기 전력케이블의 말단은 종단접속함(Termination connection box)에 의해 가공선과 접속이 이루어지게 된다. 상기 종단접속함은 케이블의 도출된 도체 단부가 연결되는 상태에 따라 기중 종단접속함, 가스중(Gas) 종단접속함 및 유중(Oil) 종단접속함으로 구분할 수 있다.
도 1은 기중 종단접속함의 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1에서는 종단접속함(400)의 내부 구성을 도시하기 위하여 일부를 절개하여 내부 구성을 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기중 종단접속함(400)은 애관(410)을 구비한다. 상기 애관(410)은 내부에 소정의 공간을 구비하여, 전력케이블(100)이 소정 길이로 삽입되어 관통된다. 상기 애관(410)은 상기 전력케이블을 절연하고 지지하는 역할을 하게 되고, 경질자기 또는 고분자 수지를 이용하여 제작될 수 있다.
또한, 상기 애관(410)의 내부에는 절연유(420)가 충진된다. 상기 절연유(420)는 전력케이블(100)과 애관(410) 내벽 사이에서 유동하여 전기적으로 절연하는 역할을 하게 된다. 여기서, 상기 절연유(420)는 종단접속함(400) 상부에서 상기 애관(410) 내부로 부어 넣거나 펌프를 이용해 종단접속함(400) 하부에서 상기 애관(410) 내부로 주입할 수 있다.
한편, 상기 전력케이블(100)은 애관(410)의 내부에서 도체를 감싸는 구성요소들이 벗겨지고 애관(410)의 단부에서 도체가 노출되고 이에 도체인출봉이 압착되어 상기 도체인출봉이 애관 밖으로 나와 가공선(미도시)과 연결된다. 즉, 전력케이블(100)이 종단접속함(400)의 애관(410) 내부로 삽입되는 경우에 전력케이블(100)은 외부반도전층(16)이 제거되어 절연층(14)이 노출된 상태로 애관(410)으로 삽입된다. 이 경우, 제거되지 않은 외부반도전층(16)이 소정길이만큼 애관(410) 내부로 삽입된다. 즉, 전력케이블(100)은 절연층(14)이 노출되어 애관(410)으로 삽입되며, 외부반도전층(16)이 소정 길이 애관(410) 내부로 삽입된다.
이렇게 상기 절연층(14)이 노출되도록 외부반도전층(16)의 일부가 제거된 전력케이블(100)이 삽입된 상태라면, 내부반도전층과의 사이에서 전압이 인가되는 경우에 외부반도전층(16)의 단부에 전계가 집중된다. 이는 외부반도전층(16) 및 절연층(14)의 파손을 발생시킬 수 있다. 따라서, 애관(410)의 내부에는 케이블(100)의 전계 집중을 완화시키는 전계완화콘(460)을 구비할 수 있고, 상기 전계완화콘(460)은 실리콘 고무 슬리브 등으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 전계완화콘(460)으로서 실리콘 고무 슬리브 등은 시간이 흐름에 따라 상기 절연유(420)를 흡수하여 이의 전기적, 화학적, 기계적 특성 등이 저하될 수 있고, 이러한 문제는 상기 절연유(420)의 점도가 낮을수록 더욱 심각하다.
따라서, 종래 종단접속함용 절연유는 고점도 절연유를 사용했고, 이러한 고점도 절연유는 상기 종단접속함(400)의 애관(410) 내부로 주입이 용이하지 않기 때문에 가열하여 점도를 낮춘 상태에서 상기 애관(410) 내부로 주입해왔다. 그러나, 고점도 절연유를 가열하여 점도를 낮추는 경우 상기 애관(410) 내부로의 주입은 용이할 수 있으나, 가열을 해야 하므로 케이블의 접속 시공이 복잡하고 시공 시간이 연장되며 나아가 시공자의 화상 위험도 있다.
그러므로, 케이블의 접속 시공을 간편하게 하고 시공 시간을 단축시킬 수 있으며 시공자의 안전 확보를 용이하게 할 뿐만 아니라, 케이블 종단접속함 내부에 배치된 실리콘 고무 슬리브 등의 전계완화콘의 전기적, 화학적, 기계적 특성의 손상을 최소화하여 전계완화 기능을 손상시키지 않는 케이블의 종단접속함용 절연유가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 케이블의 접속 시공을 간편하게 하고 시공 시간을 단축시킬 수 있으며 시공자의 안전 확보가 용이하도록 할 수 있는 케이블 종단접속함용 절연유를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 케이블 종단접속함 내부에 배치된 실리콘 고무 슬리브 등의 전계완화콘의 전기적, 화학적, 기계적 특성을 손상시키지 않은 케이블의 종단접속함용 절연유를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
케이블 종단접속함용 절연유로서, 수평균 분자량(Mn)이 500 이상이고, 40℃에서의 동점도(kinematic viscosity)가 3,000 cst 이하이며, 상기 절연유에 함침시키기 전에 측정한 실리콘 고무 시편의 무게를 기준으로 더이상 팽윤하지 않을 때까지 상기 시편을 상기 절연유에 함침시킨 후 측정한 상기 시편의 무게 증가율이 20% 이하인, 케이블 종단접속합용 절연유를 제공한다.
여기서, 상기 절연유의 수평균 분자량(Mn)이 500 내지 1,000인 것을 특징으로 하는, 케이블 종단접속함용 절연유를 제공한다.
또한, 유동점(pour point)이 -20℃ 이하, 밀폐식 인화점이 150℃ 이상, 수분함량이 20 ppm 이하, 절연파괴 전압이 40 kV 이상인 것을 특징으로 하는, 케이블 종단접속함용 절연유를 제공한다.
한편, 상기 실리콘 고무 시편을 더이상 팽윤하지 않을 때까지 상기 절연유에 함침시킨 후 측정한 인장강도 잔율이 65% 이상이고, 신율 잔율이 55% 이상인 것을 특징으로 하는, 케이블 종단접속함용 절연유를 제공한다.
여기서, 상기 실리콘 고무 시편을 더이상 팽윤하지 않을 때까지 상기 절연유에 함침시킨 후 측정한 인장강도가 0.45 kgf/㎟ 이상, 신율이 200% 이상, 쇼어(shore) A 경도가 35 이상인 것을 특징으로 하는, 케이블 종단접속함용 절연유를 제공한다.
그리고, 상기 실리콘 고무 시편을 더이상 팽윤하지 않을 때까지 상기 절연유에 함침시킨 후 상온에서 주파수 1kHz로 측정한 유전율이 함침전 유전율±1% 이하이고, tanδ가 0.004 이하인 것을 특징으로 하는, 케이블 종단접속함용 절연유를 제공한다.
또한, 상기 절연유는 폴리부텐계 절연유, 실리콘계 절연유 및 광유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블 종단접속함용 절연유를 제공한다.
한편, 내부에 소정의 공간이 구비되고 접속되는 케이블이 소정 길이로 삽입되어 관통하는 애관 및 상기 애관의 내부 공간에 충진된 상기 절연유를 포함하는, 케이블 종단접속함을 제공한다.
본 발명에 따른 케이블 종단접속함용 절연유는 저점도를 가져 케이블 종단접속함 내부로 주입시 별도로 가열할 필요가 없기 때문에 케이블의 접속 시공을 간편하게 하고 시공 시간을 단축시킬 수 있으며 시공자의 안전 확보가 용이하도록 하는우수한 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 케이블 종단접속함용 절연유는 분자량, 동점도, 유동점 등의 정밀 제어를 통해 케이블 종단접속함 내부에 배치된 실리콘 고무 슬리브 등의 전계완화콘으로의 흡수를 최소화하고, 이의 전기적, 화학적, 기계적 특성을 손상시키지 않거나 손상을 최소화하는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 기중 종단접속함의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 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 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명은 케이블 기중 종단접속함용 절연유에 관한 것이다.
상기 절연유는 수평균 분자량(Mn)이 500 이상, 바람직하게는 500 내지 1,000이고, ASTM D 445에 따라 측정한 40℃에서의 동점도(kinematic viscosity)가 3,000 cst 이하일 수 있고, 바람직하게는 추가로 ASTM D97에 따라 측정한 유동점(pour point)이 -20℃ 이하, ASTM D93B에 따라 측정한 밀폐식 인화점이 150℃ 이상, ASTM D6304에 따라 측정한 수분함량이 20 ppm 이하, 규격 ASTM D149에 따라 측정한 절연파괴 전압이 40kV 이상일 수 있다.
상기 절연유는 상기 범위의 수평균 분자량(Mn) 및 동점도 각각을 보유함으로써 가열하지 않고도 상온에서 케이블 종단접속함 내부에 용이하게 주입할 수 있고, 이로써 케이블의 접속시공이 간편해지고 시공시간이 단축될 뿐만 아니라, 시공자의 안전을 확보할 수 있으며, 상기 범위의 유동점, 밀폐식 인화점, 수분, 절연파괴 전압 각각을 보유함으로써 화학적 및 전기적으로 안정적인 물성을 구현할 수 있다.
또한, 실리콘 고무 또는 에틸렌-프로필렌 고무(EPR) 시편을 상기 절연유에 함침시킨 후 상기 고무 시편이 더이상 팽윤하지 않을 때에 측정한 최대 무게 증가율이 20% 이하일 수 있다.
그리고, 실리콘 고무 또는 에틸렌-프로필렌 고무(EPR) 시편을 상기 절연유에 함침시킨 후 상기 고무 시편이 더이상 팽윤하지 않을 때에 측정한 기계적 특성, 특히 인장강도 잔율이 65% 이상, 신율 잔율이 55% 이상일 수 있고, 바람직하게는 인장강도가 0.45 kgf/㎟ 이상, 신율은 200% 이상, 및 쇼어(shore) A 경도는 35 이상일 수 있다.
나아가, 실리콘 고무 또는 에틸렌-프로필렌 고무(EPR) 시편을 상기 절연유에 함침시킨 후 상기 고무 시편이 더이상 팽윤하지 않을 때에 측정한 전기적 특성, 특히 상온에서 주파수 1kHz로 측정한 유전율이 함침전 유전율±1% 이하, tanδ가 0.004 이하일 수 있다.
이로써, 상기 절연유는 케이블 종단접속함 내에 배치된 실리콘 고무 슬리브 등의 전계완화콘에 대한 흡수가 회피되거나 최소화되고, 또한 상기 전계완화콘의 전기적, 화학적, 기계적 특성을 저하시키지 않거나 상기 저하를 최소화할 수 있다.
상기 절연유는 앞서 기술한 특성을 보유한다면 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 폴리부텐계 절연유, 실리콘계 절연유 및 광유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 절연유를 포함할 수 있다.
[실시예]
아래 표 1에 기재된 바와 같은 물성을 갖는 절연유를 준비하고 아래 기재된 방법에 따라 실리콘 고무 시편의 기계적 특성, 전기적 특성 및 화학적 특성을 각각 평가했다.
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 비교예1 | |
| 절연유 | 폴리부텐 | 폴리부텐 | 폴리부텐 | 폴리부텐 | 폴리부텐 |
| 수평균분자량 | 630 | 560 | 680 | 750 | 490 |
| 동점도(@40℃)(cst) | 655 | 620 | 1700 | 2200 | 205 |
| 유동점(℃) | -20 | -20 | -14 | -10 | -32.5 |
| 인화점(밀폐)(℃) | 160 | 130 | 150 | 150 | 160 |
| 수분함량(ppm) | 10 | 20 | 20 | 20 | 20 |
1. 기계적 특성 평가
1) 인장강도 및 신율 평가
두께가 1 mm인 실리콘 고무 시편을 실시예 및 비교예 각각의 절연유에 함침시켜 완전히 팽윤시킨 후 함침전의 인장강도 및 신율과 비교 평가했다.
2) 경도 평가
두께가 2~3 mm인 실리콘 고무 시편을 실시예 및 비교예 각각의 절연유에 함침시켜 완전히 팽윤시킨 후 두께 12 mm로 겹쳐서 함침후 경도를 평가했다.
3) 무게증가 평가
실리콘 고무 시편을 실시예 및 비교예 각각의 절연유에 함침시켜 완전히 팽윤시킨 후 함침전의 무게와 비교 평가했다.
4) 종단 계면압 평가
실리콘 고무 슬리브를 확관률 110 내지 135%가 되게 계면압 측정장치에 조립 후 70℃의 실시예 2 내지 4의 절연유에 함침하여 계면압 저하를 모니터링함으로써 실리콘 고무 슬리즈의 종단 계면압을 평가했다.
실시예 및 비교예 각각의 절연유에 함침된 실리콘 고무 시편의 상기 물성 평가 결과는 아래 표 2에 도시된 바와 같다.
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 비교예1 | |
| 인장강도 잔율(%) | 72.78 | 68.95 | 78.04 | - | 60.46 |
| 신율 잔율(%) | 61.95 | 56.05 | 71.36 | - | 49.16 |
| 함침 후 경도(shore A) | 35.02 | 35.17 | 36.50 | 37.50 | 34.83 |
| 무게증가율(%) | 8 | 14.8 | 8 | 4.9 | 13 |
| 종단 계면압(kgf/㎠) | - | 1.7 | - | 1.8 | - |
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4의 절연유는 실리콘 고무 시편이 함침된 후에도 상기 시편의 인장강도, 신율, 경도 등이 크게 저하되지 않은 반면, 비교예 1 의 절연유는 수평균분자량과 동점도가 과도하게 낮아 다량으로 실리콘 고무 시편에 침투함으로써 실리콘 고무 시편의 기계적 특성이 크게 저하된 것으로 확인되었다.
2. 전기적 특성 평가
아래 그림에 나타난 바와 같이 반도전 구전극(R15) 한쌍이 1 mm 간격으로 이격된 상태로 실리콘 고무 절연체로 피복된 시편(외경 : 60 mm)을 이용하여 교류 절연파괴 전압을 측정하고, 직경이 90 mm이고 두께가 3 mm인 실리콘 고무 시편을 이용하여 유전율 및 tanδ를 측정했다.
상기 시편들을 실시예 및 비교예 각각의 90℃ 절연유에 함침시켜 완전히 팽윤시킨 후 0.5 kV/s로 전압을 상승시키면서 교류 절연파괴 전압을 측정하고, 부극성으로 4kV/step으로 전압을 상승시켜 뇌임펄스 절연파괴 전압을 측정하고, 상온에서 1kHz 주파수로 유전율 및 tanδ를 측정했다.
상기 전기적 특성의 측정결과는 아래 표 3에 나타난 바와 같다.
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 비교예1 | |
| AC 절연파괴 전압 | - | 122.77 | 91.48 | 108.44 | - |
| 뇌임펄스 절연파괴 전압 | - | 222.11 | 151.11 | 139.74 | - |
| 유전율 | 2.78 | 2.77 | 2.83 | 2.85 | 2.75 |
| tanδ(×10-4) | 2.61 | 3.05 | 3.32 | 2.08 | 2.77 |
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4의 절연유는 실리콘 고무 시편이 함침된 후에도 상기 시편의 전기적 특성이 유지되는 반면, 비교예 1의 절연유는 수평균분자량과 동점도가 과도하게 낮아 다량으로 실리콘 고무 시편에 침투함으로써 실리콘 고무 시편의 전기적 특성이 크게 저하된 것으로 확인되었다.
3. 화학적 특성 평가
실리콘 고무 시편을 실시예 및 비교예 각각의 절연유에 함침시켜 완전히 팽윤시킨 후 퓨리에 변환 적외선 분광기(FTIR), 열중량 분석기(TGA) 및 가스 크로마토그래피(GC)를 이용하여 절연유와 실리콘 고무간의 화학적 반응 여부를 평가했다.
FTIR 및 GC 분석결과 함침전과 비교하여 함침후 새로운 피크(peak)가 발생하지 않아 절연유와 실리콘 고무 사이의 화학적 반응이 일어나지 않은 것으로 확인되었고, TGA 분석결과 실리콘 고무에 침투한 절연유의 분자량이 낮을수록 열분해 개시 온도가 낮아지는 것으로 확인되었다.
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.
100 : 전력케이블 400 : 케이블 종단접속함
Claims (8)
- 케이블 종단접속함용 절연유로서,
수평균 분자량(Mn)이 500 이상이고, 40℃에서의 동점도(kinematic viscosity)가 3,000 cst 이하이며,
상기 절연유에 함침시키기 전에 측정한 실리콘 고무 시편의 무게를 기준으로 더이상 팽윤하지 않을 때까지 상기 시편을 상기 절연유에 함침시킨 후 측정한 상기 시편의 무게 증가율이 20% 이하인, 케이블 종단접속합용 절연유. - 제1항에 있어서,
상기 절연유의 수평균 분자량(Mn)이 500 내지 1,000인 것을 특징으로 하는, 케이블 종단접속함용 절연유. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
유동점(pour point)이 -20℃ 이하, 밀폐식 인화점이 150℃ 이상, 수분함량이 20 ppm 이하, 절연파괴 전압이 40 kV 이상인 것을 특징으로 하는, 케이블 종단접속함용 절연유. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 실리콘 고무 시편을 더이상 팽윤하지 않을 때까지 상기 절연유에 함침시킨 후 측정한 인장강도 잔율이 65% 이상이고, 신율 잔율이 55% 이상인 것을 특징으로 하는, 케이블 종단접속함용 절연유. - 제4항에 있어서,
상기 실리콘 고무 시편을 더이상 팽윤하지 않을 때까지 상기 절연유에 함침시킨 후 측정한 인장강도가 0.45 kgf/㎟ 이상, 신율이 200% 이상, 쇼어(shore) A 경도가 35 이상인 것을 특징으로 하는, 케이블 종단접속함용 절연유. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 실리콘 고무 시편을 더이상 팽윤하지 않을 때까지 상기 절연유에 함침시킨 후 상온에서 주파수 1kHz로 측정한 유전율이 함침전 유전율±1% 이하이고, tanδ가 0.004 이하인 것을 특징으로 하는, 케이블 종단접속함용 절연유. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 절연유는 폴리부텐계 절연유, 실리콘계 절연유 및 광유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이블 종단접속함용 절연유. - 내부에 소정의 공간이 구비되고 접속되는 케이블이 소정 길이로 삽입되어 관통하는 애관 및 상기 애관의 내부 공간에 충진된 제1항 또는 제2항의 절연유를 포함하는, 케이블 종단접속함.
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Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020160000249A KR20170081333A (ko) | 2016-01-04 | 2016-01-04 | 케이블의 종단접속함용 절연유 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170081333A true KR20170081333A (ko) | 2017-07-12 |
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ID=59352809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160000249A KR20170081333A (ko) | 2016-01-04 | 2016-01-04 | 케이블의 종단접속함용 절연유 |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR20170081333A (ko) |
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2016
- 2016-01-04 KR KR1020160000249A patent/KR20170081333A/ko not_active Application Discontinuation
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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