KR20180094193A - 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선 - Google Patents

가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선 Download PDF

Info

Publication number
KR20180094193A
KR20180094193A KR1020170019915A KR20170019915A KR20180094193A KR 20180094193 A KR20180094193 A KR 20180094193A KR 1020170019915 A KR1020170019915 A KR 1020170019915A KR 20170019915 A KR20170019915 A KR 20170019915A KR 20180094193 A KR20180094193 A KR 20180094193A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fiber
transmission line
reinforcing
aluminum
line
Prior art date
Application number
KR1020170019915A
Other languages
English (en)
Inventor
신승현
김상겸
차흥주
권민석
Original Assignee
엘에스전선 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스전선 주식회사 filed Critical 엘에스전선 주식회사
Priority to KR1020170019915A priority Critical patent/KR20180094193A/ko
Publication of KR20180094193A publication Critical patent/KR20180094193A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/006—Constructional features relating to the conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/023—Alloys based on aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/04—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of carbon-silicon compounds, carbon or silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/22—Metal wires or tapes, e.g. made of steel

Landscapes

  • Non-Insulated Conductors (AREA)

Abstract

본 발명은 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 가공송전선의 저이도 특성을 구현할 수 있고, 가공송전선의 중심인장선 둘레에 배치되는 도체선의 부식을 억제할 수 있으며, 가공송전선의 전체 저항을 저감시켜 송전량을 향상시킬 수 있는 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선에 관한 것이다.

Description

가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선{Central tension member for an overhead cable and the overhead cable comprising the same}
본 발명은 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 가공송전선의 저이도 특성을 구현할 수 있고, 가공송전선의 중심인장선 둘레에 배치되는 도체선의 부식을 억제할 수 있으며, 가공송전선의 전체 저항을 저감시켜 송전량을 향상시킬 수 있는 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선에 관한 것이다.
발전소에서 변전소를 통해 도시나 공장 등에 전기를 공급하는 방법에는 철탑으로 연결되는 가공송전선을 이용하는 가공 송전식과 지하에 매설된 지하 송전선을 이용하는 지중 송전식이 있으며, 가공 송전식이 국내 송전 방식의 약 90%를 차지하고 있다.
종래 가공송전선은 고장력 특성을 구현하기 위한 중심인장선 외주에 여러 가닥의 알루미늄 합금 도체를 연선한 강심 알루미늄 연선(Aluminum Conductor Steel Reinforced; ACSR)이 일반적으로 사용된다.
특히, 상기 중심인장선으로 폴리머 기지 내에 탄소섬유를 복합화한 복합재를 적용한 바 있으나, 상기 폴리머와 상기 중심인장선 외주에 배치되는 알루미늄 합금 도체 사이에 이종재료간 부식, 즉 갈바닉 부식(galvanic corrosion)이 발생하는 문제가 있고, 또한 상기 복합재의 폴리머 기지와 상기 도체 사이의 상이한 열팽창계수에 의해 저이도 특성이 저하되며, 나아가 상기 폴리머 기지의 낮은 전기전도도로 인해 상기 가공송전선의 전체 저항이 증가하여 송전량이 저감되고, 가공송전선의 연결을 위해 특수한 치구가 필요한 문제가 있다.
따라서, 가공송전선의 저이도 특성을 구현할 수 있고, 가공송전선의 중심인장선 둘레에 배치되는 도체선의 부식을 억제할 수 있으며, 가공송전선의 전체 저항을 저감시켜 송전량을 향상시킬 수 있는 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 가공송전선의 저이도 특성을 구현할 수 있는 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 가공송전선의 중심인장선 둘레에 배치되는 도체선의 부식을 억제할 수 있는 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선을 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 가공송전선의 전체 저항을 저감시켜 송전량을 향상시킬 수 있는 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
둘레에 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 선재를 포함하는 도체가 배치되는 가공송전선용 중심인장선으로서, 금속 기지 내에 보강섬유가 분산된 복합소재로부터 형성되고, 상기 보강섬유는 표면 조도(rms)가 10 nm 이상이며, 상기 보강섬유 표면에는 상기 보강섬유와 상기 금속 기지의 접합성을 향상시키는 코팅층이 형성되는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
여기서, 상기 코팅층은 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu), 규소(Si), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 금속간 화합물 또는 탄화물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
또한, 상기 코팅층의 두께는 0.01 내지 3 ㎛인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
그리고, 상기 복합소재의 총 중량을 기준으로, 상기 보강섬유의 함량은 40 내지 80 중량%인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
한편, 상기 보강섬유의 최대 표면 조도(Rmax)는 30 nm 이상인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
또한, 상기 금속 기지는 상기 도체를 구성하는 금속 소재와 동일하거나 이에 비해 이온화 경향이 큰 금속 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
여기서, 상기 금속 기지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
한편, 상기 보강섬유는 직경이 3 내지 35 ㎛이고 인장강도가 140 kgf/㎟ 이상인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
여기서, 상기 보강섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 합성 유기 섬유, 붕소섬유, 세라믹섬유, 아라미드 섬유, 알루미나 섬유, 실리콘 카바이드 섬유 및 폴리벤즈옥사졸 섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 보강섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
또한, 상기 보강섬유는 탄소섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선을 제공한다.
한편, 상기 중심인장선; 및 상기 중심인장선 둘레에 배치된 도체를 포함하는 가공송전선을 제공한다.
여기서, 상기 도체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 선재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선을 제공한다.
또한, 상기 선재는 단면적이 사다리꼴인 선재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선.
본 발명에 따른 가공송전선은 중심인장선으로서 종래 폴리머 기지에 비해 열팽창계수가 낮은 금속기지 내에 보강섬유가 복합된 복합소재가 적용되고 금속기지 내에서의 보강섬유의 분산성을 향상시켜 강도를 극대화함으로써 가공송전선의 저이도 특성을 향상시키는 우수한 효과를 나타냅니다.
또한, 본 발명에 따른 가공송전선은 중심인장선을 구성하는 복합소재의 금속기지에 상기 중심인장선 둘레에 배치되는 도체 소재와 동일하거나 이온화 경향이 큰 금속 소재를 적용함으로써 상기 중심인장선 둘레에 배치되는 도체의 이종금속접촉부식을 억제하는 우수한 효과를 나타낸다.
나아가, 본 발명에 따른 가공송전선은 중심인장선을 구성하는 복합소재의 금속기지가 종래 폴리머 기지에 비해 전기전도도가 높기 때문에 가공송전선의 전체 저항이 저감되어 송전량이 향상되는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 가공송전선의 다양한 실시예에 관한 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 가공송전선용 중심인장선에 포함된 보강섬유의 모습을 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.
도 1은 본 발명에 따른 가공송전선의 다양한 실시예에 관한 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가공송전선은 하나 이상의 중심인장선(100) 둘레에 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 복수개의 알루미늄 선재가 연합된 도체(200)가 배치됨으로써 형성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 가공송전선은 도 1a에 도시된 바와 같이 단면이 원형인 복수개의 중심인장선(100) 둘레에 단면이 원형인 복수개의 알루미늄 선재가 하나 이상의 층으로 연합된 도체(200)를 포함하거나, 도 1b에 도시된 바와 같이 단면이 원형인 복수개의 중심인장선(100) 둘레에 단면이 사다리꼴인 복수개의 알루미늄 선재와 둘레가 원형인 복수개의 알루미늄 선재가 복층으로 연합된 도체(200)를 포함하거나, 도 1c에 도시된 바와 같이 단면이 원형인 중심인장선(100) 둘레에 단면이 사다리꼴인 복수개의 알루미늄 선재가 하나 이상의 층으로 연합된 도체(200)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 중심인장선(100)은 금속 기지 내에 보강섬유가 분산된 복합소재로부터 형성될 수 있고, 상기 복합소재는 분말야금, 압출, 주조 등 다양한 방법에 의해 제조될 수 있으며, 상기 금속 기지 내에 상기 금속 기지에 비해 우수한 기계적/전기적 성질을 갖는 보강섬유를 분산시켜 상기 금속 기지와 상기 보강섬유의 중간 정도의 물성을 갖는 상기 복합소재를 제조할 수 있다.
그런데, 종래 가공송전선용 중심인장선을 형성하는 복합소재에서, 금속 기지와 보강섬유 사이의 젖음성이 매우 낮아 금속 기지 내에서의 보강섬유의 분산성이 매우 낮기 때문에, 보강섬유가 금속 기지 내에서 균일하게 분산되지 않고 응집되는 문제가 있으며, 이로써 중심인장선에 인가되는 장력이 효과적으로 보강섬유로 분산되지 않아 중심인장선의 인장강도가 충분히 향상되지 않고, 결과적으로 가공송전선의 저이도 특성이 구현될 수 없다.
따라서, 본 발명에 따른 가공송전선용 중심인장선(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 이를 구성하는 복합소재에 포함되는 보강섬유(111)가 적정 표면 조도를 갖도록 함으로써 상기 복합소재에 포함되는 금속 기재와 보강섬유의 접촉 표면적을 증가시켜 상기 금속 기지 내에서의 상기 보강섬유의 분산성을 향상시키고, 이로써 상기 중심인장선에 인가되는 장력이 효과적으로 상기 보강섬유로 분산되도록 하여, 결과적으로 가공송전선의 저이도 특성을 구현할 수 있게 된다.
여기서, 상기 보강섬유(111)의 표면 조도(rms)는 10 nm 이상, 예를 들어 10 내지 30 nm이고, 바람직하게는 최대 표면 조도(Rmax)가 30 nm 이상일 수 있다. 상기 보강섬유(111)의 표면 조도(rms)가 10 nm 미만인 경우 상기 금속 기지 내에서의 상기 보강섬유의 분산성이 불충분해 상기 가공송전선의 저이도 특성이 구현될 수 없다.
또한, 상기 보강섬유(111)는 이의 표면에 코팅층(112)이 형성될 수 있다. 상기 코팅층(112)은 상기 금속 기지와 상기 보강섬유(111) 사이의 접합성을 추가로 향상시키는 기능을 수행하고, 예를 들어, 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu), 규소(Si), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 마그네슘(Mg) 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 금속간 화합물 또는 탄화물로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 코팅층(112)의 두께는 예를 들어 약 0.01 내지 3 ㎛일 수 있고, 상기 코팅층(112)의 두께가 0.01 ㎛ 미만인 경우 상기 금속 기지에 대한 상기 보강섬유의 분산성이 불충분할 수 있는 반면, 3 ㎛ 초과인 경우 오히려 상기 보강섬유(111)의 표면 조도가 저감되어 분산성이 저하될 수 있고, 또한 금속 기지가 받는 하중이 보강섬유에 제대로 전달되지 않아 중심인장선(100)의 강도가 저하될 수 있으며, 나아가 상기 코팅층(112)에 포함된 금속간 화합물에 의해 전기전도도가 저하되어 가공송전선의 전체 저항이 증가함으로써 송전량이 저하될 수 있다.
상기 중심인장선(100)을 구성하는 복합소재의 총 중량을 기준으로, 상기 보강섬유의 함량은 40 내지 80 중량%일 수 있고, 상기 보강섬유의 함량이 40 중량% 미만인 경우 상기 중심인장선(100)의 인장강도가 불충분해 가공송전선의 저이도 특성이 구현될 수 없는 반면, 80 중량% 초과인 경우 상기 금속 기지 내에서 상기 보강섬유가 응집되어 오히려 상기 중심인장선(100)의 인장강도가 저하되고 결과적으로 상기 가공송전선의 송전량이 저하될 수 있다.
또한, 상기 금속 기지는 상기 도체(200)를 구성하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 동일하거나 이에 비해 이온화 경향이 큰 금속으로 이루어져 상기 도체(200)의 이종금속접촉부식, 즉 갈바닉 부식을 억제할 수 있고 열팽창계수가 낮아 가공송전선의 저이도 특성을 구현할 수 있다면 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 철(Fe), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 등을 포함할 수 있고, 바람직하게는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 보강섬유는 3 내지 35 ㎛의 직경을 가지는 고강도 연속섬유로서 140 kgf/㎟ 이상의 인장강도 및 0에 가깝거나 매우 낮은 열팽창계수를 보유할 수 있다. 상기 보강섬유의 직경이 3 ㎛ 미만인 경우 제조가 어려워 비경제적인 반면, 35 ㎛ 초과인 경우 인장강도가 크게 저하될 수 있다.
상기 보강섬유는 예를 들어 비정질 탄소, 흑연 탄소, 금속 코팅된 탄소 등으로 이루어진 탄소섬유; E-유리, A-유리, C-유리, D-유리, AR-유리, R-유리, S1-유리, S2-유리 등으로 이루어진 유리섬유; 폴리아마이드, 폴리에틸렌, 파라페닐렌, 테레프탈아마이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아크릴레이트, 초고분자 폴리에틸렌 등의 합성 유기 섬유; 붕소섬유; 세라믹섬유; 케블라 등의 아라미드 섬유; 알루미나 섬유; 실리콘 카바이드 섬유; 폴리벤즈옥사졸 섬유 등을 포함할 수 있고, 바람직하게는 탄소섬유를 포함할 수 있다.
앞서 기술한 바와 같은 복합소재로부터 형성된 상기 중심인장선(100)은 직경이 5 내지 11 mm일 수 있고, 인장강도가 800 MPa 이상일 수 있으며, 종래 가공송전선용 중심인장선을 구성하는 섬유강화플라스틱의 폴리머 기지에 비해 열팽창계수가 낮은 금속기지 내에 보강섬유가 복합된 복합소재가 적용되고 금속기지 내에서의 보강섬유의 분산성을 향상시켜 강도를 극대화함으로써 가공송전선의 저이도 특성을 향상시키는 동시에, 상기 금속 기지에 상기 중심인장선 둘레에 배치되는 도체 소재와 동일하거나 이온화 경향이 큰 금속 소재를 적용함으로써 상기 중심인장선 둘레에 배치되는 도체의 이종금속접촉부식을 억제하며, 또한 상기 금속 기지가 상기 폴리머 기지에 비해 전기전도도가 높기 때문에 가공송전선의 전체 저항이 저감되어 송전량이 향상되는 우수한 효과를 나타낸다.
한편, 본 발명에 따른 가공송전선에서 상기 중심인장선(100) 둘레에 배치되는 도체(200)를 구성하는 알루미늄 선재는 1050, 1070, 1100, 1200 등 1000계 알루미늄이나 3000계 또는 6000계 알루미늄 합금, 알루미늄(Al)-지르코늄(Zr) 합금 등으로 이루어질 수 있고, 열처리 전의 인장강도는 약 15 내지 25 kgf/㎟이고 신율은 약 5% 미만이며, 열처리 후의 인장강도는 약 9 kgf/㎟ 미만이고 신율은 약 20% 이상일 수 있다.
특히, 도 1b 및 1c에 도시된 단면이 사다리꼴인 알루미늄 선재는 도 1a에 도시된 단면이 원형인 알루미늄 선재에 비해 도체의 점적율이 현저히 증가함으로써 가공송전선의 송전량 및 송전효율이 극대화될 수 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시된단면이 원형인 알루미늄 선재를 포함하는 도체의 점적율은 약 75%인 반면, 도 1c에 도시된 단면이 사다리꼴인 알루미늄 선재를 포함하는 도체의 점적율은 약 95% 이상일 수 있다.
도 1b 및 1c에 도시된 단면이 사다리꼴인 알루미늄 선재는 사다리꼴형 다이스를 이용하는 컨펌 압출 또는 신선가공에 의해 단면이 사다리꼴 형상으로 형성되거나 키스톤(keystone) 도체가 적용될 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 선재는 컨펌 압출에 의해 형성되는 경우 압출 과정에서 자연스럽게 열처리되기 때문에 별도의 열처리가 불필요하나 신선 공정에 의해 형성되는 경우 별도의 열처리가 후속적으로 수행될 수 있다.
상기 알루미늄 선재는 컨펌 압출 과정에서 열처리 되거나 신선 후 후속적인 열처리 됨으로써, 압출 또는 신선 과정에서의 비틀림 등에 의해 알루미늄 조직 내부에 형성되고 전자의 흐름을 방해하는 응력이 집중된 영역을 풀어줄 수 있고, 이로써 상기 알루미늄 선재의 전기전도도가 향상되고, 결과적으로 상기 가공송전선의 송전량 및 송전효율이 향상될 수 있다.
상기 알루미늄 선재의 단면적 및 갯수는 상기 가공송전선의 규격에 따라 적절히 선택될 수 있고, 예를 들어, 상기 알루미늄 선재 각각의 단면적은 3.14 내지 50.24 ㎟일 수 있고, 단면이 사다리꼴인 알루미늄 선재와 동일한 단면적을 갖고 단면이 원형인 알루미늄 선재로 환산한 경우 상기 환산된 알루미늄 선재의 단면 직경은 2 내지 8 mm일 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 선재의 갯수는 예를 들어 12 내지 40개일 수 있고, 바람직하게는 내층에 8개, 외층에 12개가 포함되는 복층 구조를 가질 수 있다.
상기 알루미늄 선재는 앞서 기술한 바와 같이 전기전도도 향상을 위해 열처리될 수 있는데, 이렇게 열처리되는 경우 연질화됨으로써 표면이 스크래치에 취약해짐에 따라, 상기 가공송전선의 제조, 운송, 가설 과정에서 외부의 압력이나 충격 등에 의해 상기 알루미늄 선재의 표면에 다수의 스크래치가 생성될 수 있으며, 이로써 상기 가공송전선의 운용시 코로나 방전이 발생해 고주파 소음이 유발될 수 있다.
따라서, 상기 알루미늄 선재는 표면의 스크래치 생성을 억제하기 위해 표면에 표면경도 보강층이 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 표면경도 보강층의 두께는 5 ㎛ 이상, 바람직하게는 10 ㎛를 초과하고 50 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 표면경도 보강층의 두께가 5 ㎛ 미만인 경우 상기 알루미늄 선재의 표면경도가 충분히 향상될 수 없기 때문에 상기 가공송전선의 제조, 이송, 가설 등의 과정에서 외부의 압력이나 충격 등에 의해 상기 알루미늄 선재의 표면에 다수의 스크래치가 생성될 수 있는 반면, 50 ㎛ 초과인 경우 상기 가공송전선이 보빈에 권취되는 등 굴곡시 상기 표면경도 보강층이 국소적으로 파손되거나 크랙이 발생할 수 있다.
나아가, 상기 알루미늄 선재는 이의 표면에 상기 표면경도 보강층이 형성됨으로써 상기 가공송전선의 인장강도가 추가로 향상되어, 결과적으로 상기 가공송전선의 이도(sag)가 추가로 억제될 수 있다.
상기 표면경도 보강층은 상기 가공송전선을 구성하는 복수개의 알루미늄 선재 전체의 표면에 형성될 수 있고, 바람직하게는 상기 복수개의 알루미늄 선재 중 최외층에 존재하는 알루미늄 선재들 각각의 전체 표면에 형성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 최외층에 존재하는 알루미늄 선재들 각각의 표면 중 상기 가공송전선의 외주를 형성하는 외측 표면에 형성될 수 있다.
상기 표면경도 보강층은 상기 알루미늄 선재 표면의 경도를 향상시킴으로써 스크래치 생성을 억제할 수 있다면 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 아노다이징(anodizing) 처리에 의해 형성되는 산화알루미늄 피막, 또는 니켈(Ni), 주석(Sn) 등의 도금 피막 등을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 알루미늄 선재 표면의 아노다이징 처리방법은 상기 알루미늄 선재 표면에 존재하는 유지 등 유기오염물을 제거하는 탈지(cleaning), 상기 알루미늄 선재 표면을 깨끗한 물로 세척하는 수세(rinsing), 상기 알루미늄 선재 표면에 존재하는 산화알루미늄을 수산화나트륨 등으로 제거하는 에칭(etching), 에칭 후 알루미늄 선재 표면에 잔존하는 합금성분을 용해 및 제거하는 디스멋(desmutting), 알루미늄 선재 표면을 다시 깨끗한 물로 세척하는 수세(rinsing), 알루미늄 선재 표면에 치밀하고 안정된 산화알루미늄 피막을 형성하기 위해 20 내지 40 V의 전압을 인가하면서 수행하는 아노다이징(anodizing), 알루미늄 선재 표면을 다시 깨끗한 물로 세척하는 수세(rinsing), 상온에서 에어 건조하는 건조(drying) 등의 공정을 포함할 수 있다.
상기 표면경도 보강층이 아노다이징 처리에 의한 산화알루미늄 피막을 포함하는 경우, 상기 산화알루미늄 피막의 절연특성이 우수하기 때문에 알루미늄 선재 사이의 절연효과로 인하여 전력손실이 감소될 수 있고, 상기 산화알루미늄 피막의 높은 복사 특성에 의해 송전 중 발생하는 줄(Joule)열을 신속하게 대기로 방출함으로써 전류용량이 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 표면경도 보강층은 불소수지 등의 고분자 수지에 의해 추가로 코팅될 수 있다. 상기 고분자 수지는 상기 산화알루미늄 피막에 초발수 효과를 부여함으로써, 상기 가공송전선 표면에 대기 중의 먼지나 오염물질이 흡착되거나 겨울철 눈이 쌓이거나 얼음이 생성되는 것을 억제할 수 있다.
상기 표면경도 보강층은 아노다이징 처리에 의한 산화알루미늄 피막과 니켈(Ni), 주석(Sn) 등의 도금 피막을 모두 포함할 수 있다. 상기 표면경도 보강층이 산화알루미늄 피막과 도금 피막을 모두 포함하는 경우, 상기 산화알루미늄 피막은 하부에 배치되고 상기 도금 피막은 상기 산화알루미늄 피막의 상부에 배치될 수 있고, 상기 산화알루미늄 피막과 상기 도금 피막의 두께비는 약 3:1 내지 5:1일 수 있다.
상기 산화알루미늄 피막과 상기 도금 피막의 두께비가 3:1 내지 5:1인 경우, 상대적으로 두껍고 상대적으로 표면경도 향상효과가 우수한 산화알루미늄 피막에 의해 상기 알루미늄 선재 표면의 경도를 충분히 향상시킬 수 있는 동시에, 외측에 배치되고 상대적으로 굴곡에 대한 크랙, 파손 등이 발생할 위험이 적은 상기 도금 피막에 의해 상기 가공송전선이 보빈 등에 권취되는 등 굴곡되는 경우 표면경도 보강층의 국소적인 크랙, 파손 등을 효과적으로 억제할 수 있다.
[실시예]
1. 제조예
아래 표 1에 기재된 사양의 금속 기지와 탄소섬유를 포함하는 복합소재로 이루어진 중심인장선 시편 및 이를 포함하는 가공송전선 시편을 제조했다.
금속기지
소재		 탄소섬유
함량(중량%)		 탄소섬유
표면조도(rms)(nm)		 코팅층 소재 코팅층
두께(nm)
실시예 1






Al
 40 20 SiC 1
실시예 2 50 30 SiC 0.5
실시예 3 50 23 TiC 2
실시예 4 60 15 TiC 0.1
실시예 5 70 32 Al-Ni 0.03
실시예 6 80 12 Al-Ni 0.05
실시예 7 80 16 Al-Ni 1.5
비교예 1 30 15 Si-C -
비교예 2 40 3 Si-C 0.005
비교예 3 50 3 - -
비교예 4 50 5 TiC 4
비교예 5 60 4 TiC 3.4
비교예 6 70 2 - -
비교예 7 80 6 Al-Ni 0.008
비교예 8 90 22 Al-Ni 1
2. 물성 평가
(1) 중심인장선 인장강도 평가
규격 ASTM E8에 따라 UTM(Universial test machine)을 이용하여 250 mm 표점거리에 대하여 50~100 mm/s 선속으로 중심인장선 파단시까지 인장시험 후 최대 인장강도를 측정했다.
(2) 중심인장선 도전율 평가
규격 IEC 60468에 따라 중심인장선 시편 1m에 대해 저항을 측정했다.
(3) 가공송전선의 열팽창계수 평가
규격 ASTM E228에 따라 딜라토미터를 이용하여 가공송전선 시편에 열을 가하면서 15~230℃ 및 230~290℃ 구간에서 재료의 늘어난 길이를 측정하여 온도변화에 따른 길이변화를 측정했다.
(4) 가공송전선의 이도 특성 평가
길이가 23 m인 가공송전선 시편에 대하여 25% 신장을 위한 인장력을 인가하여 24시간 동안 유지 후 180℃ 기준의 전류를 인가하여 늘어난 길이를 측정했다.
측정 결과는 아래 표 2에 기재된 바와 같다.
중심인장선
인장강도(MPa)		 중심인장선
도전율(%IACS)		 가공송전선
열팽창계수(10-6/℃)		 가공송전선
이도 특성(m)
실시예 1 1120 55.3 16.3 14.4
실시예 2 1182 54.8 17.1 13.7
실시예 3 1245 54.2 16.0 14.1
실시예 4 1290 53.5 15.6 13.6
실시예 5 1312 53.3 14.9 13.5
실시예 6 1350 51.4 14.3 12.8
실시예 7 1361 51.1 13.8 12.7
비교예 1 330 56.1 18.2 18.5
비교예 2 372 55.8 19.4 17.5
비교예 3 385 53.0 19.8 17.8
비교예 4 620 53.2 18.5 17.7
비교예 5 638 53.7 18.4 17.4
비교예 6 484 51.2 19.6 18.0
비교예 7 732 51.2 17.9 17.2
비교예 8 710 48.9 17.0 17.0
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 비교예 1의 중심인장선은 이에 포함된 탄소섬유의 함량이 기준 미달이고 탄소섬유의 표면에 코팅층이 형성되지 않아 알루미늄 기지 내에서의 탄소섬유의 분산성이 급격히 저하됨으로써 인장강도가 크게 저하되고 열팽창계수가 증가함에 따라 가공송전선의 이도 특성이 크게 저하되었고, 비교예 2, 3, 6 및 7의 중심인장선은 이에 포함된 탄소섬유의 표면 조도가 불충분하고 코팅층이 생략되거나 형성된 코팅층의 두께가 기준 미달로 알루미늄 기지 내에서의 탄소섬유의 분산성이 급격히 저하됨으로써 인장강도가 크게 저하되고 열팽창계수가 증가함에 따라 가공송전선의 이도 특성이 크게 저하되었으며, 비교예 4 및 5의 중심인장선은 이에 포함되는 탄소섬유 표면에 형성된 코팅층의 두께가 과도하여 중심인장선에 인가되는 장력이 탄소섬유에 제대로 전달되지 않아 중심인장선의 인장강도가 저하됨으로써 가공송전선의 이도 특성이 크게 저하된 것으로 확인되었고, 비교예 8의 중심인장선은 이에 포함되는 탄소섬유의 함량이 과도하여 알루미늄 기지 내에서 탄소섬유가 응집되어 중심인장선의 인장강도가 저하됨으로써 가공송전선의 이도 특성이 저하된 것으로 확인되었다.
반면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 7의 중심인장선은 우수한 인장강도와 전기전도도를 보유하고, 이를 포함하는 가공송전선은 낮은 열팽창계수 및 저이도 특성이 구현되는 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 : 중심인장선 200 : 도체선

Claims (13)

  1. 둘레에 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 선재를 포함하는 도체가 배치되는 가공송전선용 중심인장선으로서,
    금속 기지 내에 보강섬유가 분산된 복합소재로부터 형성되고,
    상기 보강섬유는 표면 조도(rms)가 10 nm 이상이며,
    상기 보강섬유 표면에는 상기 보강섬유와 상기 금속 기지의 접합성을 향상시키는 코팅층이 형성되는, 가공송전선용 중심인장선.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층은 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu), 규소(Si), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 금속간 화합물 또는 탄화물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 코팅층의 두께는 0.01 내지 3 ㎛인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복합소재의 총 중량을 기준으로, 상기 보강섬유의 함량은 40 내지 80 중량%인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강섬유의 최대 표면 조도(Rmax)는 30 nm 이상인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 기지는 상기 도체를 구성하는 금속 소재와 동일하거나 이에 비해 이온화 경향이 큰 금속 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 금속 기지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강섬유는 직경이 3 내지 35 ㎛이고 인장강도가 140 kgf/㎟ 이상인 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보강섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 합성 유기 섬유, 붕소섬유, 세라믹섬유, 아라미드 섬유, 알루미나 섬유, 실리콘 카바이드 섬유 및 폴리벤즈옥사졸 섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 보강섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 보강섬유는 탄소섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선용 중심인장선.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 중심인장선; 및
    상기 중심인장선 둘레에 배치된 도체를 포함하는 가공송전선.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 도체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 선재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 선재는 단면적이 사다리꼴인 선재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공송전선.
KR1020170019915A 2017-02-14 2017-02-14 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선 KR20180094193A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170019915A KR20180094193A (ko) 2017-02-14 2017-02-14 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170019915A KR20180094193A (ko) 2017-02-14 2017-02-14 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180094193A true KR20180094193A (ko) 2018-08-23

Family

ID=63454769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170019915A KR20180094193A (ko) 2017-02-14 2017-02-14 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180094193A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114783647A (zh) * 2022-05-20 2022-07-22 广东欣意电缆有限公司 一种碳纤维稀土镁合金电缆及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114783647A (zh) * 2022-05-20 2022-07-22 广东欣意电缆有限公司 一种碳纤维稀土镁合金电缆及其制备方法
CN114783647B (zh) * 2022-05-20 2024-05-31 深圳中盛万家投资有限责任公司 一种碳纤维稀土镁合金电缆及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2669900B1 (en) Electrical conductor for transporting electrical energy and corresponding production method
KR102605243B1 (ko) 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선
KR101747708B1 (ko) 가공송전선 및 이의 제조방법
WO2014048276A1 (zh) 一种基于石墨烯纳米材料的导线
KR20190119392A (ko) 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선
KR20180094193A (ko) 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선
KR102449116B1 (ko) 가공송전선을 포함하는 가공송전시스템 및 이의 시공방법
KR102594531B1 (ko) 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선
KR101785890B1 (ko) 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선
KR101549660B1 (ko) 초고강도 강선을 강심으로 이용한 가공송전선
JP2010024489A (ja) 被覆Ｆｅ‐Ｎｉ合金線、及びそれを用いた撚線並びに電線
KR20190042171A (ko) 가공송전선용 중심인장선, 이를 포함하는 가공송전선, 가공송선전을 포함하는 가공송전시스템 및 이의 시공방법
TWI694651B (zh) 用於高架電纜的中心張力構件、包含中心張力構件的高架電纜、包含高架電纜的高架輸電系統，以及構建高架輸電系統的方法
CN202159531U (zh) 光纤复合架空地线及特高压直流输电线路
KR102461640B1 (ko) 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선
KR20180013701A (ko) 가공송전선 및 이의 제조방법
KR20190037591A (ko) 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선
KR101074847B1 (ko) 증용량 저이도 가공송전선의 제조 방법 및 이에 의한 증용량 저이도 가공송전선
KR20190037593A (ko) 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선
KR20180116580A (ko) 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선
KR20240147065A (ko) 내열성이 향상된 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선
JPH10321049A (ja) 複合素線とその製造方法、その複合素線を用いた軽量低弛度架空電線
JP3670888B2 (ja) 交流用超電導線とその製造方法
KR20230098054A (ko) 유연성이 향상된 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선
KR20180045189A (ko) 가공송전선용 중심인장선 및 이를 포함하는 가공송전선