KR20200041655A - 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치 및 이를 구비하는 전력 케이블 중간접속 시스템 - Google Patents

전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치 및 이를 구비하는 전력 케이블 중간접속 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배관과 설비가 간소화되고 크기가 소형화되며, 별도의 유지 관리가 필요하지 않고, 중간접속함의 절연층 손상 등을 방지할 수 있는 절연유 함침 지절연 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치 및 이를 구비하는 전력 케이블 중간접속 시스템에 관한 것이다.

Description

전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치 및 이를 구비하는 전력 케이블 중간접속 시스템{PRESSURE COMPENSATING DEVICE FOR JOINT BOX OF POWER CABLE AND JOINTING SYSTEM OF POWER CABLE HAVING THE SAME}
본 발명은 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치 및 이를 구비하는 전력 케이블 중간접속 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 배관과 설비가 간소화되고 크기가 소형화되며, 별도의 유지 관리가 필요하지 않고, 중간접속함의 절연층 손상 등을 방지할 수 있는 절연유 함침 지절연 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치 및 이를 구비하는 전력 케이블 중간접속 시스템에 관한 것이다.
전력 케이블은 통전 도체를 통해 전력을 공급하기 위한 케이블을 의미한다. 이러한 전력 케이블은 도체를 절연하는 것이 매우 중요하며, 이를 위하여 상기 도체를 절연시키기 위하여 XLPE(Cross-linked Polyethylene; 가교 폴리에틸렌) 재질의 절연층 또는 절연지 등을 감고 절연 내력 보강을 위하여 절연유를 함침한 절연층 등을 도체 측에 적용한다.
이 중 절연유 함침 방식의 지절연 케이블은 OF 전력 케이블과 MI 전력 케이블이 분류될 수 있다. 종래 많이 사용되던 OF 전력 케이블은 케이블과 중간 접속함 사이에서 지속적으로 절연유가 유동하는 구조를 가지나 절연유 사용량이 많고 화재시의 문제 또는 최근 환경 오염 등의 이유로 사용이 줄어드는 추세이다.
반면, MI 전력 케이블의 경우 고점도 절연유를 사용하되 절연유가 시스템 내에서 흐르지 않는 구조를 채용하여 오일 사용량 등이 감소될 수 있으므로 최근 연구와 보급이 확대되고 있다.
이러한 MI 전력 케이블 역시 시스템 구동시 도체의 발열에 따라 접속함에 수용된 절연유의 부피 팽창 등으로 중간 접속함 내부 압력이 증가될 수 있다.
따라서, MI 전력 케이블도 중간 접속함 등의 내부압을 버퍼링하기 위한 절연유 완충장치 또는 압력보상장치 등이 구비될 수 있으며, 이러한 절연유 완충장치 또는 압력보상장치는 절연유 수용기 등을 포함하는 형태로 구성되고 접속함 등의 내부 압력에 따라 접속함으로부터 절연유를 흡수하거나 접속함으로 절연유를 공급하는 방식으로 구성될 수 있다. MI 전력 케이블도 중간 접속함에 부가되는 절연유 완충장치는 OF 케이블의 절연유 완충장치 등에 비해 크기의 소형화가 가능하다.
그리고, 종래에 소개된 절연유 함침 지절연 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치와 관련하여, 외부에서 가스 주입방식을 적용하여 절연유 수용기 등에 수용된 절연유의 내부압을 조절하는 기술이 소개되었으나 절연유 수용기 내부 압력을 증가시키기 위하여 주입되는 가스가 절연유에 용해되어 중간접속함으로 유입되어 절연층 등을 손상, 변형 또는 파괴하여 절연 성능을 저해하는 문제가 있었다.
본 발명은 배관과 설비가 간소화되고 크기가 소형화되며, 별도의 유지 관리가 필요하지 않고, 중간접속함의 절연층 손상 등을 방지할 수 있는 절연유 함침 지절연 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치 및 이를 구비하는 전력 케이블 중간접속 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 절연유 함침 전력 케이블을 중간 접속하는 중간접속함과 연결되어 중간접속함 내부의 압력을 조절하는 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치에 있어서, 내부에 적어도 하나의 부피가변챔버가 구비되며, 상기 부피가변챔버 주변에 절연유가 수용되고, 상기 중간접속함 내부의 압력에 따라 절연유가 상기 중간접속함 사이에서 유동하는 압력보상탱크; 및, 상기 중간접속함과 상기 압력보상탱크 사이에 구비되어 절연유를 유동시키거나 절연유의 유동을 차단하여 상기 중간접속함의 내부 압력이 미리 결정된 범위 내에 있도록 제어하는 압력제어유닛;를 포함하는 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 부피가변챔버는 상기 압력보상탱크 내의 압력에 따라 팽창 또는 수축이 가능한 압축성 유체가 밀봉된 하우징이며, 상기 부피가변챔버는 복수 개가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 부피가변챔버는 0.2mm 내지 0.4mm 두께의 스테인리스 스틸 합금 재질일 수 있다.
이 경우, 상기 부피가변챔버는 적층되어 구비될 수 있다.
여기서, 복수 개의 부피가변챔버 사이에 비금속 재질로 구성되며 판재 형태의 구획부재가 구비될 수 있다.
또한, 상기 부피가변챔버는 두께가 직경보다 작은 납작한 형태로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 부피가변챔버의 측면 테두리에 주름 구조가 구비될 수 있다.
이 경우, 상기 압력제어유닛은, 상기 중간접속함의 내부 압력이 미리 결정된 압력 상한값을 초과한 경우, 상기 중간접속함과 상기 압력보상탱크 사이의 절연유 관로를 개방하여 상기 중간접속함에서 상기 압력보상탱크로 절연유가 유동할 수 있다.
여기서, 상기 압력제어유닛은, 상기 중간접속함의 내부 압력이 미리 결정된 압력 상한값을 초과하여, 상기 중간접속함과 상기 압력보상탱크 사이의 절연유 관로 개방 후 상기 중간접속함의 내부 압력이 상기 압력 상한값 미만으로 감소하는 경우, 상기 절연유 관로를 차단할 수 있다.
또한, 상기 중간접속함과 상기 압력보상탱크는 절연유 관로로 연결되고, 상기 절연유 관로는 상기 압력제어유닛에서 제1 관로 및 제2 관로로 분기되고,
상기 압력제어유닛은 상기 중간접속함의 내부 압력이 미리 결정된 압력 상한값을 초과하는 경우, 개방되어 상기 중간접속함에서 상기 압력보상탱크로 절연유가 유동되도록 하기 위하여 상기 제1 관로에 설치되는 제1 제어유닛; 및 상기 압력보상탱크에서 상기 중간접속함으로 일방향으로 절연유의 유동을 허용하기 위하여 상기 제2 관로에 설치되는 제2 제어유닛; 를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 제1 제어유닛이 개방되는 경우, 상기 중간접속함에서 상기 압력보상탱크로 절연유가 유동하고, 상기 절연유의 유동 후 상기 중간접속함의 내부 압력이 상기 상기 압력 상한값보다 낮아지는 경우, 상기 제1 제어유닛이 차단되어 상기 중간접속함에서 상기 압력보상탱크로 상기 절연유가 유동하지 않을 수 있다.
이 경우, 상기 제1 제어유닛은 릴리프 밸브일 수 있다.
여기서, 상기 중간접속함의 내부 압력이 상기 압력보상탱크의 압력보다 작은 경우, 상기 중간접속함과 상기 압력보상탱크의 내부 압력 평형이 형성되는 시점까지 상기 압력보상탱크에서 상기 중간접속함으로 상기 제2 제어유닛을 경유하여 절연유가 유동할 수 있다.
그리고, 상기 제2 제어유닛은 체크 커넥터일 수 있다.
이 경우, 상기 중간접속함은 50 리터(l) 내지 90 리터(l)의 절연유가 초기 수용되고, 상기 압력 상한값은 15bar 내지 25bar 범위의 값일 수 있다.
여기서, 상기 압력보상탱크는 최대 절연유 수용량의 60퍼센트 이하의 절연유가 초기 수용될 수 있다.
그리고, 상기 부피가변챔버는 4개 내지 6개가 구비되고, 상기 압력보상탱크 내에서의 상기 부피가변챔버의 최대 수축률은 대기압 상태의 부피의 40% 내지 60%일 수 있다.
이 경우, 상기 부피가변챔버의 수축에 따른 최대 절연유 유입량(Lmax)은 아래의 식으로 계산되며, 상기 최대 절연유 유입량(Lmax)은 5리터(l) 내지 9리터(l)일 수 있다.
- 아래 -
Lmax = 중간접속함 절연유의 온도 변화량(ΔT)* 중간접속함의 오일량(V) * 팽창계수(β)* 마진율
여기서, 상기 압력보상탱크는 상기 부피가변챔버가 구비된 상태로 절연유가 수용되는 절연유 수용기와 상기 절연유 수용기를 밀폐하는 커버가 구비되고, 상기 압력제어유닛은 상기 커버 상부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 중간접속함과 상기 압력보상탱크는 절연유 관로로 연결되고, 상기 절연유 관로는 상기 압력제어유닛에서 제1 관로 및 제2 관로로 분기되고, 상기 압력제어유닛에서 분기되는 제1 관로 및 제2 관로의 적어도 일부는 상기 압력보상탱크의 커버 상부에서 수평하게 배치될 수 있다.
이 경우, 상기 중간접속함 압력 보상장치는 상기 제어유닛을 보호하기 위한 착탈 가능한 커버부재를 더 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 제1 제어유닛의 초기 세팅압력인 상기 압력 상한값은 상기 압력보상탱크의 초기 세팅 압력보다 클 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 절연유 함침 전력 케이블을 중간 접속하는 전력 케이블 중간접속 시스템에 있어서, 한 쌍의 전력 케이블이 중간 접속되며 절연유가 충진되는 중간접속함; 상기 중간접속함 내부의 압력에 따라 절연유가 상기 중간접속함 사이에서 유동하는 압력보상탱크; 및, 상기 중간접속함과 상기 압력보상탱크 사이에 구비되어 절연유를 유동시키거나 절연유의 유동을 차단하여 상기 절연유 함침 전력 케이블 또는 상기 중간접속함의 내부 압력이 미리 결정된 범위 내에 있도록 제어하는 압력제어유닛;를 포함하는 전력 케이블 중간접속 시스템을 제공할 수 있다.
그리고, 상기 압력제어유닛은, 상기 중간접속함의 내부 압력이 미리 결정된 압력 상한값을 초과하는 경우, 개방되어 상기 중간접속함에서 상기 압력보상탱크로 절연유가 유동되도록 하는 릴리프 밸브; 및 상기 중간접속함의 내부 압력이 하강하여 상기 압력보상탱크의 압력보다 작아지는 경우 상기 압력보상탱크에서 상기 중간접속함으로 상기 절연유의 유동을 허용하는 체크 커넥터;를 구비할 수 있다.
또한, 상기 중간접속함과 상기 압력보상탱크를 연결하는 절연유 관로는 2개로 분지되며, 상기 릴리프 밸브와 상기 체크 커넥터는 분지된 절연유 관로에 각각 설치될 수 있다.
여기서, 상기 릴리프 밸브가 개방되는 경우, 상기 중간접속함에서 상기 압력보상탱크로 상기 절연유가 유동하고, 상기 절연유의 유동 후 상기 중간접속함의 내부 압력이 상기 상기 압력 상한값보다 낮아지는 경우, 상기 릴리프 밸브는 닫혀 상기 중간접속함에서 상기 압력보상탱크로 상기 절연유가 유동되는 것이 차단될 수 있다.
이 경우, 상기 중간접속함 내의 압력이 하강하여 상기 중간접속함의 내부 압력이 상기 압력보상탱크의 압력보다 작아지는 경우 상기 압력보상탱크에서 상기 중간접속함으로 절연유가 상기 체크벨브를 통해 상기 중간접속함으로 유동할 수 있다.
그리고, 상기 압력보상탱크는 복수 개의 밀봉된 상기 부피가변챔버는 0.2mm 내지 0.4mm 두께의 스테인리스 스틸 합금 재질의 부피가변챔버가 구비될 수 있다.
또한, 상기 중간접속함은 50 리터(l) 내지 90 리터(l)의 절연유가 수용되고, 상기 압력 상한값은 15bar 내지 25bar이며, 상기 부피가변챔버는 4개 내지 6개가 구비되고, 상기 압력보상탱크 내에서의 상기 부피가변챔버의 최대 수축률은 대기압 상태의 부피의 40% 내지 60%이며, 상기 부피가변챔버의 수축에 따른 상기 압력보상탱크의 최대 절연유 유입량(Lmax)은 아래의 식으로 계산되며, 상기 최대 절연유 유입량(Lmax)은 5리터(l) 내지 9리터(l)일 수 있다.
- 아래 -
Lmax = 중간접속함 절연유의 온도 변화량(ΔT)* 중간접속함의 오일량(V) * 팽창계수(β)* 마진율
여기서, 상기 릴리프 밸브의 초기 세팅압력인 상기 압력 상한값은 상기 압력보상탱크의 초기 세팅 압력보다 클 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 절연유 함침 전력 케이블을 중간 접속하는 중간접속함과 연결되어 중간접속함 내부의 압력을 조절하기 위하여 절연유를 버퍼링하는 압력보상탱크 내에 구비되는 부피가변챔버에 있어서, 외경이 두께보다 크고, 0.2mm 내지 0.4mm 두께의 스테인리스 스틸 합금 재질로 구성되며, 내부에 압축성 유체가 주입된 상태로 밀봉되며, 상기 중간접속함에서 공급되는 절연유에 의한 압력에 따라 부피가 가역적으로 변화 가능한 것을 특징으로 하는 부피가변챔버를 제공할 수 있다.
또한, 상기 부피가변챔버의 측면 테두리에 주름 구조가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 부피가변챔버는 상기 압력보상탱크 내로 중간접속함의 절연유가 유입되는 경우 대기압 상태의 부피의 40% 내지 60%로 압축이 가능하도록 압축성 유체가 충진되어 밀봉될 수 있다.
본 발명에 따른 절연유 함침 지절연 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치 및 이를 구비하는 전력 케이블 중간접속 시스템에 의하면, 중간접속함 압력 보상장치의 배관과 설비가 간소화되고 크기가 소형화될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 절연유 함침 지절연 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치 및 이를 구비하는 전력 케이블 중간접속 시스템에 의하면, 절연유의 압력 형성을 위하여 기체를 주입하는 방식을 사용하지 않으므로 기체가 절연유에 용해되어 발생될 수 있는 중간접속함의 절연층 손상 등을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 절연유 함침 지절연 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치 및 이를 구비하는 전력 케이블 중간접속 시스템에 의하면, 압력보상탱크 내부에 밀봉된 부피가변챔버를 구비하여 별도의 유지 및 관리없이 절연유 함침 지절연 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치를 운용할 수 있다.
도 1은 MI 절연유 함침 전력 케이블의 구성을 도시한 다단 탈피 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MI 절연유 함침 지절연 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치 및 이를 구비하는 전력 케이블 중간접속 시스템을 도시한 개략도이다.
도 3은 도 2에 도시된 중간접속함 압력 보상장치의 상세 구성도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 중간접속함 압력 보상장치를 구성하는 압력보상탱크의 다른 실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 본 발명의 중간접속함 압력 보상장치의 다른 실시예를 도시한다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 중간접속함 압력 보상장치의 다른 실시예를 도시한다.
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.
일반적으로 절연유 함침 전력 케이블은 수백m 내지는 수km 간격으로 중간접속함(200)에 의해 접속이 이루어지며, 절연유 함침 전력 케이블의 말단은 종단접속함에 의해 가공선과 접속이 이루어지게 된다. 이하에서는 먼저 절연유 함침 전력 케이블의 구성에 대해서 살펴보고, 이어서 접속함의 연결과정을 살펴보기로 한다.
도 1은 MI 절연유 함침 전력 케이블의 구성을 도시한 다단 탈피 사시도이다.
도 1을 참조하면, MI 절연유 함침 전력 케이블(100)은 도체(11), 내부반도전층(12), 절연층(14), 외부반도전층(16)을 포함하여, 도체(11)를 따라 케이블 길이 방향으로 전력을 전송하고, 케이블 반경 방향으로는 전류가 누설되지 않도록 하는 케이블 코어부(10)를 구성한다.
상기 도체(11)는 전력을 전송하기 위해 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 전력 손실을 최소화할 수 있도록 도전율이 우수하고 케이블 제조 및 사용에 적절한 강도와 유연성을 가진 소재, 예를 들어 구리 또는 알루미늄 등으로 이루어질 수 있다.
상기 도체(11)는 도 1에 도시된 바와 같이, 원형의 중심소선(11A)과 상기 원형 중심소선(11A)을 감싸도록 연선된 평각소선(11B)으로 이루어진 평각소선층(11C)을 구비하며 전체적으로 원형의 단면을 가지는 평각도체일 수 있으며, 다른 예로서 복수개의 원형소선을 연선하여 원형으로 압축한 원형 압축도체일 수 있다. 상기 평각도체는 원형 압축도체에 비하여 점적율이 상대적으로 높아 케이블 외경을 축소할 수 있는 장점이 있다.
상기 도체(11)는 복수개의 소선이 연선되어 형성되므로 그 표면이 평활하지 않아 전계가 불균일할 수 있으며, 부분적으로 코로나 방전이 일어나기 쉽다. 또한, 도체(11) 표면과 후술하는 절연층(14) 사이에 공극이 생기게 되면 절연성능이 저하될 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 도체(11) 외부에는 내부반도전층(12)이 형성될 수 있다. 상기 내부반도전층(12)은 절연성 물질에 카본블랙, 카본 나노튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등의 도전성 입자가 첨가되어 반도전성을 가질 수 있다.
상기 내부반도전층(12)은 상기 도체(11)와 후술하는 절연층(14) 사이에서 급격한 전계변화가 발생하는 것을 방지하여 절연성능을 안정화하는 기능을 수행한다. 또한, 도체면의 불균일한 전하분포를 억제함으로써 전계를 균일하게 하고, 도체(11)와 절연층(14) 사이에 간격이 형성되는 것을 방지하여 코로나 방전, 절연파괴 등을 억제하는 역할도 하게 된다.
상기 절연층(14)은 상기 내부반도전층(12)의 바깥쪽에 구비되어 도체(11)를 따라 흐르는 전류가 외부로 누설되지 않도록 외부와 전기적으로 절연시켜 준다.
상기 절연층(14)은 MI 절연유에 함침된 절연지로 형성될 수 있다. 즉, 상기 절연층(14)은 상기 내부반도전층(12)을 둘러싸도록 절연지가 다층으로 권취되고, 상기 케이블 코어부가 형성된 후 MI 절연유에 함침시킴으로써 형성될 수 있다. 이와 같이 절연유가 절연지에 흡수되는바, 절연층(14)의 절연 특성이 향상될 수 있다.
상기 절연유는 상기 절연지 내부의 공극 및 상기 절연지를 권취하여 형성된 층간의 틈에 충진되어 절연특성을 향상시키며, 케이블의 굽힘시 상기 절연지간의 마찰력을 저감시켜 케이블의 굴곡 특성을 향상시킨다. 상기 절연유는 그 종류가 특별히 제한되지는 않지만, 상기 도체(11)를 구성하는 구리 또는 알루미늄과 접촉하여 열에 의해 산화되지 않아야 하며, 상기 절연지를 용이하게 함침할 수 있도록 함침온도, 예를 들어 100℃에서는 충분히 낮은 점도를 가지며, 60℃에서의 동점도가 10~500 센티스토크(centistoke)인 중점도 절연유 또는 60℃에서의 동점도가 500 센티스토크 이상인 고점도의 절연유를 사용하는 것이 바람직하다.
절연유 함침 전력 케이블 중 OF 전력 케이블의 경우, 도체와 절연층 등에서 절연유의 능동적인 유동을 허용하는 구조이지만 본 발명에 따른 MI 전력 케이블은 절연유에 절연지를 함침하여 절연 내력을 높이지만, 절연유의 유동을 전제하지 않은 구조이므로 절연유의 양은 상대적으로 적고 점도는 높다.
예를 들어, 상기 절연유는 나프텐계 절연유, 폴리스틸렌계 절연유, 광유, 알킬 벤젠이나 폴리부텐계 합성유, 중질 알켈레이트 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 절연유를 사용할 수 있다.
상기 절연지는 크래프트 펄프(Kraft pulp)를 원료로 하여 펄프 중의 유기 전해질을 제거한 크래프트지(Kraft paper) 또는 플라스틱 필름의 일면 또는 양면에 크래프트지를 접착한 복합절연지일 수 있다. 상기 플라스틱 필름은 그 일면 또는 양면에 접착되는 크래프트지 보다 큰 저항률을 가져 함침공정 또는 케이블 작동시 절연유의 유동에 따라 크래프트지에 기포가 생성되더라도 그 기포에 분담되는 전압을 완화할 수 있으며, 폴리에틸렌(Polyethylen), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리부틸렌(Polybutylen) 등의 폴리올레핀계 수지나 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로폴리프로필렌(Tetrafluoroethylene-Hexafluoropropylene) 공중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌(Ethylen-tetrafluoroethylene) 공중합체 등의 불소 수지로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 내열성이 우수한 폴리프로필렌 단독중합체 수지로 이루어질 수 있다.
상기 절연층(14)은 크래프트지만을 권취하고, 절연유에 함침시켜 형성될 수 있다. 이 경우 상기 절연유가 케이블 하중방향으로 절연유가 유동하여 공극이 발생할 수 있다. 반면, 복합 절연지를 권취하고, 절연유에 함침시켜 상기 절연층(14)을 형성하는 경우, 상기 폴리프로필렌 수지 등과 같은 열가소성 수지는 절연유에 함침되지 않으며, 케이블 제조시의 함침 온도 또는 케이블 작동시의 작동 온도에 따라 열팽창을 하게 된다. 열가소성 수지가 열팽창을 하게 되면 이에 적층된 크래프트지에 면압을 가하게 되어 절연유의 이동 통로를 협소하게 하므로 중력에 따른 절연유 유동 또는 온도에 따른 절연유의 수축/팽창에 유동을 억제할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 상기 복합 절연지는 크래프트지 보다 절연내력이 높아 케이블 외경을 축소할 수 있는 장점이 있다. 그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(14)의 내측 단부가 층을 이루도록 다단으로 절연지가 권취될 수 있다.
상기 절연층(14)의 외부에는 외부반도전층(16)이 구비될 수 있다. 상기 외부반도전층(16)은 내부반도전층과 같이 절연성 물질에 도전성 입자, 예를 들면 카본블랙, 카본나뉴튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등이 첨가되어 반도전성을 가지는 물질로 형성되어, 상기 절연층(14)과 후술하는 금속시스(22) 사이의 불균일한 전하 분포를 억제하여 절연 성능을 안정화한다. 또한, 상기 외부반도전층(16)은 케이블에 있어서 절연층(14)의 표면을 평활하게 하여 전계집중을 완화시켜 코로나 방전을 방지하며, 상기 절연층(14)을 물리적으로 보호하는 기능도 수행할 수 있다. 또한, 상기 외부반도전층(16)은 금속화지를 추가로 구비할 수 있다. 상기 금속화지는 크래프트지에 알루미늄 박막을 적층하여 형성할 수 있으며, 상기 절연층(14)의 절연유 함침이 용이하도록 복수개의 천공(미도시)이 존재할 수 있다.
상기 케이블 코어부(10)는 케이블에 수분이 침투하는 것을 방지하기 위한 수분 흡수층을 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 수분 흡수층은 상기 도체(11)의 연선된 소선 사이 및/또는 상기 도체(11)의 외부에 형성될 수 있으며, 케이블에 침투한 수분을 흡수하는 속도가 빠르고, 흡수 상태를 유지하는 능력이 우수한 고흡수성 수지(super absorbent polymer; SAP)를 포함하는 분말, 테이프, 코팅층 또는 필름 등의 형태로 구성되어 케이블 길이방향으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 상기 수분 흡수층은 급격한 전계 변화를 방지하기 위하여 반도전성을 가질 수 있다.
상기 케이블 코어부(10)의 외부에는 케이블 보호부(20)가 구비되며, 해저에 포설되는 전력 케이블은 케이블 외장부(미도시)를 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 케이블 보호부(20) 및 케이블 외장부는 케이블의 전력 전송 성능에 영향을 미칠 수 있는 수분침투, 기계적 외상, 부식 등의 다양한 환경요인으로부터 코어부를 보호한다.
상기 케이블 보호부(20)는 금속시스(22)와 고분자 시스(24)를 포함하여, 사고전류, 외력 내지 기타 외부환경 요인으로부터 케이블을 보호한다.
상기 금속시스(22)는 상기 케이블 코어부(10)를 둘러싸도록 형성할 수 있다. 특히, 상기 전력 케이블이 해저와 같은 환경에 포설되는 경우, 수분과 같은 이물질이 상기 케이블 코어부(10)에 침입하는 것을 방지하기 위해 상기 케이블 코어부(10)를 실링하도록 형성할 수 있으며, 상기 케이블 코어부(10) 외부에 용융된 금속을 압출하여 이음새가 없는 연속적인 외면을 가지도록 형성하여 차수성능이 우수하게 할 수 있다. 상기 금속으로는 납(Lead) 또는 알루미늄을 사용하며, 해저에 포설되는 전력 케이블의 경우에는 해수에 대한 내식성이 우수한 납을 사용하는 것이 바람직하고, 기계적 성질을 보완하기 위해 금속 원소를 첨가한 합금연(Lead alloy)을 사용하는 것이더욱 바람직하다. 또한, 상기 금속시스(22)는 전력 케이블 단부에서의 접지되어 지락 또는 단락 등의 사고 발생시 사고 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 외부의 충격으로부터 케이블을 보호하고, 전계가 케이블 외부로 방전되지 못하도록 할 수 있다.
또한, 상기 금속시스(22)는 케이블의 내식성, 차수성 등을 추가로 향상시키고 상기 고분자 시스(24)와의 접착력을 향상시키기 위해 표면에 부식 방지 컴파운드, 예를 들어, 블로운 아스팔트 등이 도포될 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 금속시스(22)와 상기 케이블 코어부(10) 사이에는 동선직입 테이프 내지 수분 흡수층(21)이 추가적으로 구비될 수 있다. 상기 동선직입 테이프는 동선(Copper wire)과 부직포 테이프 등으로 구성되어 외부반도전층(16)과 금속시스(22)간의 전기적 접촉을 원활히 하는 작용을 하며, 상기 수분흡수층은 케이블에 침투한 수분을 흡수하는 속도가 빠르고, 흡수 상태를 유지하는 능력이 우수한 고흡수성 수지(super absorbent polymer; SAP)를 포함하는 분말, 테이프, 코팅층 또는 필름 등의 형태로 구성되어 케이블 길이방향으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 상기 동선직입 테이프와 수분 흡수층은 급격한 전계 변화를 방지하기 위해 반도전성을 가지는 것이 바람직하며, 통전 및 수분흡수 작용을 모두 할 수 있도록, 수분 흡수층에 동선을 포함시켜 구성할 수도 있다.
상기 고분자 시스(24)는 상기 금속시스(22)의 외부에 형성되어 케이블의 내식성, 차수성 등을 향상시키고, 기계적 외상 및 열, 자외선 등의 기타 외부 환경 요인으로부터 케이블을 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 고분자 시스(24)는 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 등과 같은 수지로 형성될 수 있으며, 해저에 포설되는 전력 케이블의 경우에는 차수성이 우수한 폴리에틸렌 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 난연성이 요구되는 환경에서는 폴리염화비닐 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 전력 케이블(100)은 상기 고분자 시스의 내측 또는 외측에 아연도금 처리된 강철 강대 등으로 구성되는 금속 보강층(26)을 구비하여, 상기 절연유의 팽창에 의해 상기 금속시스(22)가 팽창하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 금속 보강층(26) 외측에는 케이블 외장을 형성하는 케이블 자켓(28)이 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 전력 케이블(100)이 해저 전력 케이블 등인 경우 상기 케이블 보호부의 외부에 케이블 외장부(미도시)를 추가로 구비할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중간접속함 압력 보상장치(1000)와 중간접속함(200)을 구비하는 중간접속함 압력 보상장치(1000)을 도시한 개략도이다. 도 2에서는 중간접속함(200)의 내부 구성을 도시하기 위하여 일부를 절개하여 내부 구성을 도시한다.
도 2를 참조하면, 먼저 한 쌍의 MI 절연유 함침 전력 케이블(100A, 100B)에서 절연층(14) 및 도체(11A, 11B)가 노출된 상태에서 절연유 함침 전력 케이블(100A, 100B)의 도체(11A, 11B)의 각 단부를 압착슬리브(1P)로 압착하거나 용접하여 서로 전기적으로 연결한다.
상기 절연유 함침 전력 케이블(100A, 100B)의 각 도체를 접속한 다음, 상기 도체(11A, 11B)의 접속부위를 비롯한 절연층(14)의 적어도 일부를 감싸는 보강절연층(210)을 형성하게 된다. 상기 보강절연층(210)은 절연지 및/또는 복합절연지로 이루어질 수 있다.
이어서, 상기 케이블의 외부반도전층(16)과 통전되는 반도전층 및 상기 케이블의 금속시스(22)와 통전되는 금속층이 상기 보강절연층(210) 상에 복원되고, 보호동관(240)이 장착된다. 상기 보호동관(240)은 외부로부터 접속함 내부를 보호하고, 상기 케이블(100)의 금속시스(22)와 통전되어 사고 전류의 통로 역할을 할 수 있다.
상기 보호동관(240)의 단부는 금속시스(22) 상에 배치되며, 상기 보호동관(240)의 단부를 금속시스(22) 상에 용접하여 연공부(241)를 형성한다. 상기 보호동관(240)과 상기 보강 절연층(240)의 접촉을 방지하기 위한 적어도 하나의 스페이서(280)가 더 구비될 수 있다.
이러한 중간접속함(200)은 고점도 절연유가 충진되어 절연 내력을 강화한다.
MI 절연유 지절연 전력 케이블 및 그 중간접속함(200)의 경우, MI 절연유가 유동하는 구조는 아니지만, 전력 시스템 구동시 도체의 발열에 의하여 절연유 역시 열팽창으로 접속함 내부의 압력이 크게 증가할 수 있다.
MI 전력 케이블의 중간접속함(200)은 전력 시스템 비가동시에는 내부 온도가 상온 범위이지만 날씨 또는 전력 전송량에 따라 내부 온도가 수십도 범위에서 상승할 수 있다.
그리고, 중간접속함(200)의 경우 내부의 온도 상승 등에 의하여 미리 결정된 최대 허용압력을 초과하는 경우 전력 케이블(100a, 100b), 보호동관(240) 또는 연공부(241) 등의 파손을 방지할 수 있으므로, 시스템 구동시 중간접속함(200) 내부의 압력이 제어되어야 한다.
따라서, 본 발명에 따른 전력 케이블 중간접속 시스템은 MI 전력 케이블을 접속하는 중간접속함(200)과 함께 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치(1000)를 구비한다.
상기 중간접속함 압력 보상장치(1000)는 중간접속함(200)과 파이프 형태의 절연유 관로(1300) 등으로 연결된 압력보상탱크(1200)와 중간접속함(200) 및 압력보상탱크(1200) 사이를 연결하는 절연유 관로(1300) 상에 장착되어 중간접속함(200)의 내부 압력을 제어하는 압력제어유닛(1100)을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 상기 중간접속함 압력 보상장치(1000)는 고점도(MI) 절연유 함침 전력 케이블을 중간 접속하는 중간접속함(200)과 연결되어 중간접속함(200) 내부의 압력을 조절하는 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치(1000)에 있어서, 내부에 적어도 하나의 부피가변챔버(1230)가 구비되며, 상기 부피가변챔버(1230) 주변에 절연유가 수용되고, 상기 중간접속함(200) 내부의 압력에 따라 절연유가 상기 중간접속함(200) 사이에서 유동하는 압력보상탱크(1200); 및, 상기 중간접속함(200)과 상기 압력보상탱크(1200) 사이에 구비되어 절연유를 유동시키거나 절연유의 유동을 차단하여 상기 절연유 함침 전력 케이블 또는 상기 중간접속함(200)의 내부 압력이 미리 결정된 압력 범위 내에 있도록 제어하는 압력제어유닛(1100);를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 상기 중간접속함 압력 보상장치(1000)를 구성하는 상기 압력보상탱크(1200)는 상기 중간접속함(200)의 보호동관(240) 내부와 절연유 관로(1300)로 연결되며 중간접속함(200) 내부 압력에 따라 상기 중간접속함(200)에서 절연유를 공급받거나 중간접속함(200)으로 절연유를 공급하는 방법으로 중간접속함(200) 내부 압력을 조절한다. 상기 압력보상탱크(1200)는 내부에 압력에 따라 부피가 가역적으로 변화 가능한 부피가변챔버(1230)를 적어도 하나 구비할 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기 중간접속함 압력 보상장치(1000)를 구성하는 상기 압력제어유닛(1100)은 내부에서 관로가 분지되는 구조이며, 각종 밸브 등이 분리된 관로 상에 설치된다. 상기 중간접속함 압력 보상장치(1000)에 대하여 도 3를 참조하여 자세하게 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 중간접속함 압력 보상장치(1000)의 사시도를 도시한다.
먼저 중간접속함 압력 보상장치(1000)를 구성하는 압력보상탱크(1200)의 구조를 설명한다.
상기 압력보상탱크(1200)는 절연유 수용기(1250), 상기 절연유 수용기(1250) 내부에 구비되는 복수 개의 부피가변챔버(1230), 상기 절연유 수용기(1250)를 밀봉하는 커버(1270), 상기 커버(1270)에 장착되어 상기 절연유 수용기(1250) 내부압을 측정할 수 있는 압력계(1210) 등을 포함하여 구성될 수 있고, 상기 절연유 관로(1300)는 상기 커버(1270)에 장착되며 상기 절연유 수용기(1250) 내부와 연통되어 절연유의 유동을 가능하게 구성될 수 있다.
상기 절연유 수용기(1250)는 금속 재질의 하우징 형태로 구성되고, 상부에 상기 커버(1270)가 장착되는 플렌지가 구비되며, 하부는 내부압력 증가에 따른 응력이 모서리 등에 집중되지 않도록 테두리가 라운드 형태로 구성될 수 있다.
상기 절연유 수용기(1250) 내부에는 적어도 하나의 부피가변챔버(1230)가 구비될 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에서, 상기 부피가변챔버(1230)는 상기 절연유 수용기(1250) 내에 5개가 적층되는 것으로 도시되나 이에 제한되지 않는다. 형상, 크기, 개수 및 배치방법은 다양하게 변경될 수 있다.
상기 절연유 수용기(1250) 내부에 적어도 하나의 부피가변챔버(1230)가 구비되고, 부피가변챔버(1230)가 점유하지 못한 공간(s)에 절연유가 충진된다.
상기 중간접속함(2000)과 상기 압력보상탱크(1200)는 도체의 발열 등의 이유로 내부 압력이 수십 bar에 이를 수 있으므로 플라스틱 등의 수지보다 튼튼한 소재로 구성되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 부피가변챔버(1230)는 상기 압력보상탱크(1200) 내의 압력에 따라 팽창 또는 수축이 가능한 압축성 기체(또는 유체) 등이 밀봉된 하우징 형태일 수 있다. 상기 부피가변챔버(1230)는 주변 압력에 따라 가역적 수축 및 팽창이 가능한 구조일 수 있으며 얇고 신율이 우수한 스테인리스 합금 등의 금속재질로 구성될 수 있으며, 0.2 밀리미터(mm) 내지 0.4 밀리미터(mm) 두께로 구성될 수 있다.
상기 부피가변챔버(1230)를 구성하는 스테인리스 금속의 두께가 0.2 밀리미터(mm)보다 작으면 상기 부피가변챔버(1230)의 요구되는 최소 팽창 수축횟수, 예를 들면 30,000회 정도를 버틸 수 없고, 상기 부피가변챔버(1230)를 구성하는 스테인리스 금속의 두께가 0.4 밀리미터(mm)보다 크면 요구되는 최대 수축비율로 수축 또는 복원이 어려워 탄성적으로 압력 조절 기능을 제공하기 어렵다는 사실을 확인하였다. 여기서, 부피가변챔버(1230)의 최대수축비율은 40% 내지 60%일 수 있다.
따라서, 상기 부피가변챔버(1230)는 절연유 수용기(1250) 내부에 수용되므로, 절연유의 양 또는 내부압에 따라 수축 또는 팽창될 수 있다.
즉, 상기 중간접속함(200) 및 상기 압력보상탱크(1200)의 압력차에 따라 절연유 관로(1300)를 통한 절연유의 유동 방향이 결정되고, 상기 압력보상탱크(1200)로 내의 절연유의 양이 증가되면 상기 압력보상탱크(1200) 내부의 압력이 증가됨에 따라 상기 부피가변챔버(1230)는 수축할 수 있다.
반대로 상기 중간접속함(200)의 내부압이 낮아져 상기 압력보상탱크(1200)에 수용된 절연유가 상기 중간접속함(200)으로 회수되는 경우 상기 압력보상탱크(1200) 내부의 압력이 감소됨에 따라 부피가변챔버(1230)는 팽창될 수 있다.
이와 같이 상기 압력보상탱크(1200)에 구비된 부피가변챔버(1230)는 중간접속함(200)의 내부 압력에 따라 절연유 수용기(1250) 내부로 유입되는 절연유의 양 등에 따라 팽창 또는 수축되며 자동으로 절연유의 유동을 형성할 수 있다.
이어서 상기 중간접속함 압력 보상장치(1000)를 구성하는 압력제어유닛(1100)에 대하여 설명한다.
상기 압력제어유닛(1100)은 상기 중간접속함(200)과 상기 압력보상탱크(1200)를 연결하는 절연유 관로(1300) 상에 설치되어 절연유의 유동을 제어한다.
그리고, 중간접속함 압력 보상장치(1000)를 구성하는 상기 압력제어유닛(1100)은 상기 중간접속함(200)의 내부 압력이 미리 결정된 압력 상한값(Pmax)을 넘어서는 경우, 상기 중간접속함(200)과 상기 압력보상탱크(1200) 사이의 관로를 개방하여 상기 중간접속함(200)에서 상기 압력보상탱크(1200)로 상기 절연유가 유동시키고, 상기 중간접속함(200)과 상기 압력보상탱크(1200) 사이의 관로 개방 후 상기 중간접속함(200)의 내부 압력이 상기 압력 상한값(Pmax) 미만으로 감소하는 경우, 상기 절연유 관로를 차단할 수 있다.
상기 중간접속함(200)은 보호동관, 또는 연공부 등의 파손 등을 방지하기 위하여 미리 결정된 상한 압력값과 미리 결정된 압력 하한값 사이에서 구동되도록 설정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 중간접속함 압력 보상장치(1000)는 중간접속함(200)의 압력이 미리 결정된 압력범위의 상한 값인 압력 상한값(Pmax)을 초과하면 능동적으로 관로를 개방하여 절연유가 압력보상탱크(1200) 측으로 유동하여 중간접속함(200) 내부의 압력을 감소시키는 방법을 사용하며, 상기 중간접속함(200) 내부의 압력이 미리 결정된 범위 내에서 상기 압력보상탱크(1200)의 내부 압력보다 낮아지는 경우에는 상기 압력보상탱크(1200)에서 상기 중간접속함(200)으로 절연유가 회수되도록 할 수 있다.
그리고 이러한 절연유의 흐름은 연속적으로 발생될 수 있다. 즉, 상기 중간접속함(200)의 내부 압력이 미리 결정된 압력 상한값(Pmax)을 초과하여, 상기 중간접속함(200)과 상기 압력보상탱크(1200) 사이의 절연유 관로를 개방하여, 상기 중간접속함(200)의 내부 압력이 상기 압력 상한값(Pmax) 미만으로 감소하고 더 나아가 상기 중간접속함(200)의 압력이 오히려 상기 압력보상탱크(1200)의 압력보다 낮아지면 상기 압력보상탱크(1200)에서 절연유가 회수될 수 있도록 구성한다.
이와 같이 중간접속함(200) 내부의 압력에 따른 능동적 절연유 유동 제어를 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 절연유 관로(1300)는 상기 압력제어유닛(1100)에서 제1 관로(1310) 및 제2 관로(1320)로 분지되고, 상기 압력제어유닛(1100)은, 상기 중간접속함(200)의 내부 압력이 미리 결정된 압력 상한값(Pmax)을 초과하는 경우, 개방되어 상기 중간접속함(200)에서 상기 압력보상탱크(1200) 방향(A 방향)으로 절연유가 유동되도록 하기 위하여 상기 제1 관로(1310)에 설치되는 제1 제어유닛(1110) 및 상기 압력보상탱크(1200)에서 상기 중간접속함(200)으로 일방향(B 방향)으로 절연유가 유동되도록 상기 제2 관로(1320)에 설치되는 제2 제어유닛(1120)을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 제1 제어유닛(1110)이 개방되는 경우, 상기 중간접속함(200)에서 상기 압력 상한값(Pmax)보다 낮은 압력의 압력보상탱크(1200)로 절연유가 유동하고, 상기 절연유의 유동 후 상기 중간접속함(200)의 내부 압력이 상기 상기 압력 상한값(Pmax)보다 낮아지는 경우, 상기 제1 제어유닛(1110)은 차단되어 상기 중간접속함(200)에서 상기 압력보상탱크(1200)로 상기 절연유가 유동되지 않을 수 있다. 상기 제1 제어유닛(1110)은 릴리프 밸브(relief valve) 등으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 중간접속함(200)은 초기 설치시 내부압이 3bar 정도로 세팅되고, 도체 온도 상승 또는 계절 변화에 따른 중간접속함 운용을 위한 미리 결정된 압력 범위의 압력 상한값(Pmax)을 20bar로 설정할 수 있다.
또한, 상기 압력제어유닛(1100)의 초기 세팅시 릴리프 벨브 형태의 제1 제어유닛(1110)의 세팅압력, 즉 유로 개방 압력인 미리 결정된 압력 범위의 압력 상한값(Pmax)은 상기 압력보상탱크(1200)의 절연유 버퍼 기능이 충분히 발휘되도록 하기 위하여 상기 압력보상탱크(1200)의 절연유 주입량에 의하여 발생되는 상기 압력보상탱크(1200)의 초기 세팅 내부 압력보다 크게 설정되는 것이 바람직하다.
이 경우, 도체의 발열 및 하절기 등의 외기 온도 등의 이유로 상기 중간접속함(200) 내부 압력이 25bar로 상승하는 경우, 중간접속함(200)을 구성하는 보호동관 또는 연공부 등의 파손 가능성이 높아지므로 중간 접속함 내부의 압력을 신속하게 낮출 필요가 있다.
이 경우, 상기 제1 제어유닛(1110)인 릴리프 밸브는 개방되어 중간접속함(200)에서 압력보상탱크(1200)로 절연유가 공급된다.
상기 중간접속함(200) 절연유 수용량은 수십 리터(l) 정도이고, 상기 압력보상탱크(1200)의 절연유 수용량은 수 리터(l) 정도로 구성될 수 있다. 구체적으로, MI 절연유 함침 지절연 전력 케이블의 중간접속을 위한 중간접속함은 대략 50 리터(l) 내지 90 리터(l)의 절연유가 수용되고, 운용시 미리 결정된 압력의 압력 상한값(Pmax)은 15bar 내지 25bar 범위 내의 압력일 수 있다.
그리고, 상기 압력보상탱크(1200) 절연유의 유입에 따라 수축과 팽창이 가능한 부피가변챔버(1230)를 구비하므로, 상기 중간접속함(200)에서 절연유가 유입되면 부피가변챔버(1230)가 수축됨과 동시에 부피가변챔버(1230)의 압축에 따른 반발 압력이 절연유 수용기(1250)에 수용된 절연유에 가해지고 압력보상탱크(1200) 내의 압력을 증가시킨다.
즉, 상기 압력보상탱크(1200)는 중간접속함(200) 내부의 압력이 미리 결정된 압력 상한값(Pmax)을 초과하는 경우 제1 제어유닛(1110)이 개방되어 공급되는 절연유를 수용하며 자체적인 압력도 증가되는 구조를 가지고, 역으로 압력보상탱크(1200) 내부의 압력이 더 커지는 경우에는 중간접속함(200)으로 절연유를 공급할 수 있다.
상기 압력보상탱크(1200) 내에 부피가변챔버(1230)를 구비하는 방법으로 액체 상태의 절연유를 압축성이 좋은 기체처럼 압력차에 따라 스스로 유동하도록 하여 압력 평형을 맞출 수 있도록 할 수 있다.
이와 같은 방법으로 종래 절연유에 기체를 주입하여 용기 내부압을 조절하는 방법에 비해 본 발명은 부피가변챔버가 채용되어 절연유에 외부 공급 기체가 용해될 위험이 없으므로 중간접속함에서의 절연 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 시스템의 초기 세팅만으로 추가적인 유지 및 관리를 필요로 하지 않는다.
상기 압력보상탱크(1200)는 중간접속함(200)으로부터 절연유를 버퍼링하고, 필요에 따라 압력 평형 기능을 제공하기 위하여, 부피가변챔버(1230)의 파손을 방지하며 압력보상탱크(1200)에서 수용 가능한 최대 절연유 수용량의 60퍼센트 이하의 절연유가 초기 수용되는 것이 바람직함을 실험적으로 확인하였다.
상기 중간접속함(200)의 내부 압력은 도체 발열 등의 이유로 액체 상태의 절연유의 부피 팽창에 의하여 발생되는 것으로, 중간접속함(200) 내부의 절연유가 소량이라도 제1 제어유닛(1110)을 통해 상기 압력보상탱크(1200)로 유출되는 경우에도 중간접속함(200) 내부의 압력은 신속하게 낮아질 수 있다.
그리고, 상기 제1 제어유닛(1110)은 중간접속함(200)의 내부 압력 조건에 따라 중간접속함(200)에서 압력보상탱크(1200) 방향으로의 절연유의 유동을 선택적으로 차단하기 위한 밸브로 구성될 수 있다.
그러나, 상기 제2 관로(1320) 상에 설치되는 제2 제어유닛(1120)은 절연유의 흐름을 일방향으로 제한하기 위한 커넥터일 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 제어유닛(1120)은 상기 압력보상탱크(1200)에서 상기 중간접속함(200) 방향으로만 허용하기 위한 체크 커넥터(check connector)로 구성될 수 있다.
따라서, 상기 중간접속함(200) 내부의 압력이 상기 압력 상한값(Pmax) 이하의 압력에서는 상기 제1 제어유닛(1110)은 차단된 상태이므로, 상기 제1 관로(1310)로 절연유가 유동하지 못하고, 역으로 상기 압력보상탱크(1200)의 내부 압력이 상기 중간접속함(200) 내부의 압력보다 큰 경우 상기 압력보상탱크(1200) 및 상기 중간접속함(200)의 압력 평형이 형성될 때까지 중간접속함(200)으로 제2 관로(1320)와 상기 제2 관로(1320) 상에 설치되는 제2 제어유닛(1120)을 통해 일방향으로 절연유가 공급되도록 구성할 수 있다.
즉, 상기 중간접속함(200) 내부의 압력이 전력 케이블을 통한 전력 전송량이 감소하거나, 동절기 등의 이유로 크게 감소하는 경우, 절연유의 부피가 감소하고 진공화 또는 캐비티가 발생되는 경우, 절연유를 역방향으로 공급하여 문제를 해결할 수 있다.
정리하면, 상기 중간접속함(200) 내의 압력이 하강하여 상기 중간접속함(200)의 내부 압력이 상기 압력보상탱크(1200)의 압력보다 작아지는 경우 상기 상기 중간접속함(200)과 상기 압력보상탱크(1200)의 내부 압력 평형이 형성될 때까지 상기 압력보상탱크(1200)에서 상기 중간접속함(200)으로 상기 제2 제어유닛(1120)을 경유하여 절연유가 유동할 수 있으며, 상기 압력보상탱크(1200)에서 절연유가 제2 관로(1320)를 통해 중간접속함(200)으로 공급되면 상기 압력보상탱크(1200)의 내부압 역시 감소되어 중간접속함(200)과 압력 평형이 될 수 있다.
그리고, 상기 제2 제어유닛(1120)은 중간접속함(200) 방향으로의 일방향 체크 커넥터 등으로 구성되므로, 상기 중간접속함(200)의 내부 압력이 상기 압력보상탱크(1200)의 압력보다 커져도 절연유가 유동하는 것을 차단할 수 있다.
즉, 상기 중간접속함(200) 내부의 압력이 압력 상한값(Pmax)과 압력 하한값(Pmin) 사이의 미리 결정된 범위에서 유지되는 경우, 상기 중간접속함(200)의 내부 압력이 압력보상탱크(1200)의 내부압력보다 크더라도 중간접속함(200)의 내부 압력을 압력보상탱크(1200)의 내부 압력과 동일하게 낮출 필요는 없다. 상기 중간접속함(200)의 절연층 또는 절연보강층 등에서 갑자기 절연유가 유출되면 캐비티 등이 발생되어 절연층이 손상되거나 절연성능이 저하될 수 있기 때문이다.
따라서, 상기 제2 제어유닛(1120)은 상기 중간접속함(200)에서 제2 관로(1320)를 통해 상기 압력보상탱크(1200)로 절연유가 유동하는 것을 차단하고, 상기 제1 제어유닛이 개방되지 않는 압력 범위에서 상기 압력보상탱크(1200)의 내부 압력이 상기 중간접속함(200)의 내부 압력보다 큰 경우 상기 압력보상탱크(1200)에서 상기 중간접속함(200)으로 절연유를 보충하도록 설정된 것으로 이해될 수 있다.
이와 같은 방법으로 중간접속함(200)과 압력보상탱크(1200)를 각각 하나의 절연유 관로(1300)로 연결하고 압력제어유닛(1100)에서 상기 절연유 관로(1300)를 제1 관로(1310)와 제2 관로(1320)로 제1 분기부(x)에서 분지한 후 서로 다른 종류의 밸브를 각각 장착하여, 상기 중간접속함(200) 내부의 압력이 미리 결정된 압력 상한값(Pmax)보다 커지는 경우에만 압력보상탱크(1200)로 절연유가 유동하고 미리 결정된 범위에서는 상기 압력보상탱크(1200)에서 상기 중간접속함(200) 방향으로만 절연유의 유동을 허용하여 압력 평형에 도달할 수 있다. 이와 같은 압력제어유닛(1100)은 각각의 관로의 길이를 컴팩트하게 구성하는 경우 소형 모듈화가 가능하므로 중간접속함 최외부 하우징 내부에 장착될 수 있도록 구성이 가능하고, 외부에서 가스 주입 등의 유지 과정이 불필요하므로 추가 설비가 불필요하고 외부와 연결될 필요가 없으므로 본 발명의 MI 절연유 함침 지절연 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치를 구비하는 전력 케이블 중간접속 시스템은 지중 포설에 적합한 구조와 방식을 갖는다.
그리고, 도 3에 도시된 구성도를 참조하면, 상기 중간접속함(200) 내부의 압력이 미리 결정된 범위의 압력 상한값(Pmax)을 초과하는 경우, 릴리프 밸브인 제1 제어유닛(1110)이 개방되어, 상기 중간접속함(200)의 절연유가 절연유 관로(1300)와 제1 관로(1310)을 경유하여 상기 압력보상탱크(1200)로 공급되는 과정에서 제1 관로(1310)를 통해 공급되는 절연유가 제1 관로(1310)과 제2 관로(1320)의 분기점인 제2 분기부(y)에서 중간접속함(200) 방향으로 개방된 구조의 체크 커넥터인 제2 제어유닛(1120) 방향으로 유동할 가능성을 우려할 수 있으나, 중간접속함(200)의 내부 압력이 압력 상한값을 초과하는 상태이므로 제2 제어유닛(1120)의 출구 쪽의 압력은 중간접속함 내부의 압력에 대응되는 크기일 것이므로 제1 관로(1310)과 제2 관로(1320)의 교차점에서 상기 제2 제어유닛(1120) 방향으로의 절연유의 유동은 발생되지 않는다.
그리고, 상기 절연유 관로(1300) 상에 상기 중간접속함(200)과 상기 압력보상탱크(1200) 사이에서 절연유 유동을 전체적으로 차단하기 위한 2개의 차단벨브(1360, 1370)가 더 구비될 수 있다. 상기 제1 차단밸브(1360)와 상기 제2 차단밸브(1370)은 상기 절연유 관로(1300) 상에서 상기 압력제어유닛(1100) 전후에 각각 장착될 수 있다.
그리고, 본 발명의 중간접속함 압력 보상장치(1000)를 구성하는 압력보상탱크(1200)에 세팅용 배관(1400)이 더 구비될 수 있다. 상기 세팅용 배관(1400)은 압력 보상장치(1000)의 초기 세팅 또는 유지보수를 위한 배관으로 사용될 수 있다.
상기 세팅용 배관(1400)은 압력 보상장치(1000)를 구성하는 압력보상탱크(1200)의 초기 설치시 내부를 진공화하여, 절연유 산화의 원인이 되는 공기를 제거하여 진공화하고, 절연유를 주입하는 배관으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 압력 보상장치(1000)의 유지보수시 절연유를 보충 또는 회수하는 배관으로 사용될 수 있다. 상기 압력보상탱크(1200) 내에 공기가 잔류하는 상태로 절연유가 주입되면, 절연유가 산화되므로 절연유 주입 전에 진공화 작업이 필요하고 그 효과로서 내부의 수분까지 제거될 수 있으므로, 절연유 변질 등을 방지하는 효과도 얻을 수 있다.
상기 세팅용 배관(1400)은 상시 사용을 위한 배관이 아니다. 따라서, 상기 세팅용 배관(1400)은 미사용시 유로 차단을 위한 제3 차단밸브(1460)의 설치, 착탈식 고무 배관을 연결 및 도 6 및 도 7을 참조하여 설명할 커버부재(1500)의 장착시 간섭이 발생되지 않을 정도의 길이로 구성되면 된다.
도 4는 본 발명의 중간접속함 압력 보상장치(1000)를 구성하는 압력보상탱크(1200)의 다른 실시예를 도시한다.
전술한 바와 같이, 상기 압력보상탱크(1200)를 구성하는 부피가변챔버(1230)는 상기 압력보상탱크(1200) 내의 압력에 따라 팽창 또는 수축이 가능한 압축성 유체(또는 기체) 등이 밀봉된 하우징 형태일 수 있으며, 상기 부피가변챔버(1230)는 주변 압력에 따라 가역적 수축 및 팽창이 가능한 구조일 수 있으며 얇고 신율이 우수한 스테인리스 합금 등의 금속재질로 구성될 수 있다.
상기 부피가변챔버(1230)는 두께가 직경보다 작은 납작한 형태로 복수 개가 적층되어 구비될 수 있다.
상기 부피가변챔버(1230)가 얇고 신율이 좋으나 압력보상탱크(1200) 내의 압력에 따라 용이하게 수축이 용이하도록 표면의 적어도 일부에 주름 구조 등을 구비할 수 있다.
도 4에 도시된 부피가변챔버(1230)는 측면 테두리에 벨로우즈 형태의 주름 구조(1231)가 구비될 수 있다. 상기 주름 구조(1231)은 상기 부피가변챔버(1230)의 측면 테두리 이외에 상면 또는 하면 등에 구비될 수 있으나, 상기 주름 구조(1231)가 측면 테두리에 주름 구조(1231)가 구비되는 경우 상기 부피가변챔버(1230)의 두께 방향 팽창이 용이하게 되어 상기 압력보상탱크(1200) 내의 압력에 따른 부피 변화를 용이하게 할 수 있으므로, 압력보상 범위를 확대할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 부피가변챔버(1230)는 신율이 우수한 스테인리스 합금 등의 금속재질로 구성될 수 있으며, 0.2 밀리미터(mm) 내지 0.4 밀리미터(mm) 두께로 구성될 수 있으며, 하나의 부피가변챔버(1230)는 대기압 상태의 부피의 최대 40% 내지 60%까지 압축이 가능하도록 구성되어도 약 30,000회 정도의 최소 수축 팽창이 가능함을 확인하였다.
그리고, 도 3에 도시된 실시예에서 상기 압력보상탱크(1200)에 구비되는 부피가변챔버(1230)는 복수 개가 접촉된 상태로 적층되나, 도 4에 도시된 실시예는 각각의 부피가변챔버(1230) 사이에 구획부재(1240)가 더 구비될 수 있다.
상기 구획부재(1240)는 압력보상탱크(1200)의 절연유 수용기(1250) 내에 구비되되 절연유 수용기(1250)에 고정되지 않고, 절연유 수용기(1250)의 내주면과 어느 정도의 유격을 갖도록 구비되며, 층별 절연유 유동이 가능하도록 부피가변챔버(1230) 사이에 개재된 상태로 유지될 수 있으며, 비금속 재질로 구성될 수 있다. 또한, 상기 구획부재(1240) 사이에 절연유 유동을 위한 복수 개의 홀을 형성하는 방법도 가능하다.
이와 같은 구조에 의하여 압력보상탱크(1200)의 절연유 수용기(1250) 내의 압력 변화시 발생될 수 있는 얇고 신율이 큰 재질로 구성되는 부피가변챔버(1230) 간의 표면 손상 또는 부피가변챔버(1230)의 변형을 방지 또는 완화할 수 있다.
그리고, 상기 중간접속함(200)의 압력변화에 따른 상기 압력보상탱크(1200) 내에 구비되는 복수 개의 부피가변챔버(1230)의 수축에 따른 최대 절연유 유입량(Lmax)은 아래의 식으로 계산될 수 있다.
- 아래 -
Lmax = 중간접속함 절연유의 온도 변화량(ΔT)* 중간접속함의 오일량(V) * 절연유 팽창계수(β)* 마진율
예들 들어, 중간접속함 절연유의 온도 변화량(ΔT)은 -20도씨~60도씨 범위이고, 중간접속함의 오일량(V)이 약60리터(l)이며, 절연유의 팽창계수(β)가 0.0007(l/T)이며, 안전을 고려한 마진율을 2배로 하는 경우, 복수 개의 부피가변챔버(1230)의 수축에 따른 최대 절연유 유입량(Lmax)은 80 * 60 * 0.0007 * 2가 되어 7리터(l)라는 결론에 도달한다.
따라서, 하나의 부피가변챔버(1230)의 대기압 상태의 부피가 약 2.8리터(l)이며 최대 수축량이 50%라고 가정하면, 하나의 부피가변챔버(1230)의 수축에 의하여 상기 압력보상탱크(1200) 내에서 유입공간은 1.4리터(l)를 확보할 수 있고, 복수 개의 부피가변챔버(1230)의 수축에 따른 최대 절연유 유입량(Lmax)이 7리터(l) 정도라고 가정하는 경우 5개 정도의 부비가변챔버가 구비되어야 함을 확인할 수 있다.
따라서, 시스템의 조건에 따라 최대 절연유 유입량(Lmax)을 결정하고, 개별 부피가변챔버(1230)의 종류에 따른 대기압 부피와 수축률 등을 고려하여 부피가변챔버(1230)의 개수 등을 결정할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 본 발명의 중간접속함 압력 보상장치(1000)의 다른 실시예를 도시한다. 도 2 내지 도 4를 참조한 설명과 중복된 설명은 생략한다.
도 5에 도시된 중간접속함 압력 보상장치(1000)는 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예와 달리 중간접속함(200)의 내부 압력을 제어하는 압력제어유닛(1100)이 상기 절연유 수용기(1250)를 밀봉하는 커버(1270) 상에 배치되어 중간접속함 압력 보상장치(1000)의 구성을 더욱 간소화할 수 있다.
상기 압력제어유닛(1100)이 상기 절연유 수용기(1250)를 밀봉하는 커버(1270) 상에 배치되되, 전술한 실시예와 마찬가지로 중간접속함(200)와 하나의 절연유 관로(1300)만으로 연결될 수 있음은 전술한 바와 같다.
또한, 상기 커버(1270)에는 중간접속함 압력 보상장치(1000)의 운반 또는 이송을 위한 손잡이(1280)가 구비될 수 있다.
그리고, 도 5에 도시된 중간접속함 압력보상장치(1000)는 상기 압력제어유닛(1100)에서 분기되는 제1 관로(1310) 및 제2 관로(1320)의 적어도 일부는 상기 압력보상탱크의 커버 상부에서 수평하게 배치되어 중간접속함 압력보상장치(1000)의 전체적인 높이가 최소화되도록 구성될 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 중간접속함 압력 보상장치(1000)의 다른 실시예를 도시한다.
도 6 및 도 7에 도시된 중간접속함 압력 보상장치(1000)를 구성하는 압력제어유닛(1100)이 상기 절연유 수용기(1250)를 밀봉하는 커버(1270) 상에 장착되어 일체화되어도, 상기 압력제어유닛(1100)는 각종 관로, 밸브 또는 커넥터 등이 노출되어 있으므로, 운반 또는 사용중 작업자의 부주의에 의한 손상 등이 발생 수 있다.
이를 방지하기 위하여 도 6 및 도 7에 도시된 본 발명의 중간접속함 압력 보상장치(1000)는 커버부재(1500)를 더 구비할 수 있다. 상기 커버부재(1500)는 상기 압력보상탱크(1200)의 절연유 수용기(1250)을 밀폐하는 커버(1270) 상부에 착탈 가능하게 장착되는 구조일 수 있다.
따라서, 중간접속함 압력 보상장치(1000)의 유지 또는 보수의 경우에는 상기 커버부재(1500)를 분리하여 각종 관로, 밸브 또는 커넥터 등의 유지 또는 보수 작업을 수행할 수 있고, 평시 사용중에는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 커버부재(1500)를 장착하여 압력제어유닛(1100)의 손상 등을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
상기 커버부재(1500)에는 상기 커버(1270)에 구비된 손잡이(1280)가 노출되는 개구부(1510)가 형성될 수 있고, 이를 통해 중간접속함 압력 보상장치(1000)의 운반 작업 등의 경우 커버부재(1500)가 장착된 상태로도 용이하게 작업을 수행하며, 압력제어유닛(1100)를 보호할 수 있다.
이와 같은 방법으로, 본 발명의 중간접속함 압력 보상장치(1000)는 중간접속함 압력 보상장치의 배관과 설비가 간소화되고 크기가 소형화되고, 절연유의 압력 형성을 위하여 기체를 주입하는 방식을 사용하지 않고 부피가변챔버를 채용하여 압력 형성을 위한 기체가 절연유에 용해되어 발생될 수 있는 중간접속함의 절연층 손상 등을 방지할 수 있으며, 압력보상탱크 내부에 밀봉된 부피가변챔버를 구비하여 별도의 유지 및 관리없이 절연유 함침 지절연 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치를 운용할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 압력제어유닛(1100)이 상기 절연유 수용기(1250)를 밀봉하는 커버(1270) 상에 배치되어 중간접속함 압력 보상장치(1000)를 일체화하여 구성을 더욱 간소화할 수 있다. 더 나아가, 중간접속함 압력 보상장치(1000)에 커버부재 등을 구비하여 압력보상탱크 상부에 장착될 수 있는 압력제어유닛의 손상 등을 방지할 수 있는 효과도 얻을 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.
100 : 전력 케이블
200 : 중간접속함
1000 : 중간접속함 압력 보상장치
1100 : 압력제어유닛
1200 : 압력보상탱크
1400 : 커버부재

Claims (33)

  1. 절연유 함침 전력 케이블을 중간 접속하는 중간접속함과 연결되어 중간접속함 내부의 압력을 조절하는 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치에 있어서,
    내부에 적어도 하나의 부피가변챔버가 구비되며, 상기 부피가변챔버 주변에 절연유가 수용되고, 상기 중간접속함 내부의 압력에 따라 절연유가 상기 중간접속함 사이에서 유동하는 압력보상탱크; 및,
    상기 중간접속함과 상기 압력보상탱크 사이에 구비되어 절연유를 유동시키거나 절연유의 유동을 차단하여 상기 중간접속함의 내부 압력이 미리 결정된 범위 내에 있도록 제어하는 압력제어유닛;를 포함하는 전력 케이블의 중간접속함 압력 보상장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부피가변챔버는 상기 압력보상탱크 내의 압력에 따라 팽창 또는 수축이 가능한 압축성 유체가 밀봉된 하우징이며, 상기 부피가변챔버는 복수 개가 구비되는 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 부피가변챔버는 0.2mm 내지 0.4mm 두께의 스테인리스 스틸 합금 재질인 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 부피가변챔버는 적층되어 구비되는 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  5. 제4항에 있어서,
    복수 개의 부피가변챔버 사이에 비금속 재질로 구성되며 판재 형태의 구획부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 부피가변챔버는 두께가 직경보다 작은 납작한 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 부피가변챔버의 측면 테두리에 주름 구조가 구비되는 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 압력제어유닛은, 상기 중간접속함의 내부 압력이 미리 결정된 압력 상한값을 초과한 경우, 상기 중간접속함과 상기 압력보상탱크 사이의 절연유 관로를 개방하여 상기 중간접속함에서 상기 압력보상탱크로 절연유가 유동하도록 하는 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 압력제어유닛은, 상기 중간접속함의 내부 압력이 미리 결정된 압력 상한값을 초과하여, 상기 중간접속함과 상기 압력보상탱크 사이의 절연유 관로 개방 후 상기 중간접속함의 내부 압력이 상기 압력 상한값 미만으로 감소하는 경우, 상기 절연유 관로를 차단하는 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 중간접속함과 상기 압력보상탱크는 절연유 관로로 연결되고, 상기 절연유 관로는 상기 압력제어유닛에서 제1 관로 및 제2 관로로 분기되고,
    상기 압력제어유닛은 상기 중간접속함의 내부 압력이 미리 결정된 압력 상한값을 초과하는 경우, 개방되어 상기 중간접속함에서 상기 압력보상탱크로 절연유가 유동되도록 하기 위하여 상기 제1 관로에 설치되는 제1 제어유닛; 및 상기 압력보상탱크에서 상기 중간접속함으로 일방향으로 절연유의 유동을 허용하기 위하여 상기 제2 관로에 설치되는 제2 제어유닛; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 제어유닛이 개방되는 경우, 상기 중간접속함에서 상기 압력보상탱크로 절연유가 유동하고, 상기 절연유의 유동 후 상기 중간접속함의 내부 압력이 상기 상기 압력 상한값보다 낮아지는 경우, 상기 제1 제어유닛이 차단되어 상기 중간접속함에서 상기 압력보상탱크로 상기 절연유가 유동하지 않는 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 제어유닛은 릴리프 밸브인 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 중간접속함의 내부 압력이 상기 압력보상탱크의 압력보다 작은 경우, 상기 중간접속함과 상기 압력보상탱크의 내부 압력 평형이 형성되는 시점까지 상기 압력보상탱크에서 상기 중간접속함으로 상기 제2 제어유닛을 경유하여 절연유가 유동하는 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 제어유닛은 체크 커넥터인 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 중간접속함은 50 리터(l) 내지 90 리터(l)의 절연유가 초기 수용되고, 상기 압력 상한값은 15bar 내지 25bar 범위의 값인 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 압력보상탱크는 최대 절연유 수용량의 60퍼센트 이하의 절연유가 초기 수용되는 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 부피가변챔버는 4개 내지 6개가 구비되고, 상기 압력보상탱크 내에서의 상기 부피가변챔버의 최대 수축률은 대기압 상태의 부피의 40% 내지 60%인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 부피가변챔버의 수축에 따른 최대 절연유 유입량(Lmax)은 아래의 식으로 계산되며, 상기 최대 절연유 유입량(Lmax)은 5리터(l) 내지 9리터(l)인 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
    - 아래 -
    Lmax = 중간접속함 절연유의 온도 변화량(ΔT) * 중간접속함의 오일량(V) * 팽창계수(β) * 마진율
  19. 제1항에 있어서,
    상기 압력보상탱크는 상기 부피가변챔버가 구비된 상태로 절연유가 수용되는 절연유 수용기와 상기 절연유 수용기를 밀폐하는 커버가 구비되고, 상기 압력제어유닛은 상기 커버 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 중간접속함과 상기 압력보상탱크는 절연유 관로로 연결되고, 상기 절연유 관로는 상기 압력제어유닛에서 제1 관로 및 제2 관로로 분기되고,
    상기 압력제어유닛에서 분기되는 제1 관로 및 제2 관로의 적어도 일부는 상기 압력보상탱크의 커버 상부에서 수평하게 배치되는 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 중간접속함 압력 보상장치는 상기 제어유닛을 보호하기 위한 착탈 가능한 커버부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 제1 제어유닛의 초기 세팅압력인 상기 압력 상한값은 상기 압력보상탱크의 초기 세팅 압력보다 큰 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  23. 절연유 함침 전력 케이블을 중간 접속하는 전력 케이블 중간접속 시스템에 있어서,
    한 쌍의 전력 케이블이 중간 접속되며 절연유가 충진되는 중간접속함;
    상기 중간접속함 내부의 압력에 따라 절연유가 상기 중간접속함 사이에서 유동하는 압력보상탱크; 및,
    상기 중간접속함과 상기 압력보상탱크 사이에 구비되어 절연유를 유동시키거나 절연유의 유동을 차단하여 상기 절연유 함침 전력 케이블 또는 상기 중간접속함의 내부 압력이 미리 결정된 범위 내에 있도록 제어하는 압력제어유닛;를 포함하는 전력 케이블 중간접속 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 압력제어유닛은,
    상기 중간접속함의 내부 압력이 미리 결정된 압력 상한값을 초과하는 경우, 개방되어 상기 중간접속함에서 상기 압력보상탱크로 절연유가 유동되도록 하는 릴리프 밸브; 및
    상기 중간접속함의 내부 압력이 하강하여 상기 압력보상탱크의 압력보다 작아지는 경우 상기 압력보상탱크에서 상기 중간접속함으로 상기 절연유의 유동을 허용하는 체크 커넥터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 중간접속 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 중간접속함과 상기 압력보상탱크를 연결하는 절연유 관로는 2개로 분지되며, 상기 릴리프 밸브와 상기 체크 커넥터는 분지된 절연유 관로에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 중간접속 시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 릴리프 밸브가 개방되는 경우, 상기 중간접속함에서 상기 압력보상탱크로 상기 절연유가 유동하고,
    상기 절연유의 유동 후 상기 중간접속함의 내부 압력이 상기 상기 압력 상한값보다 낮아지는 경우, 상기 릴리프 밸브는 닫혀 상기 중간접속함에서 상기 압력보상탱크로 상기 절연유가 유동되는 것이 차단되는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 중간접속 시스템.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 중간접속함 내의 압력이 하강하여 상기 중간접속함의 내부 압력이 상기 압력보상탱크의 압력보다 작아지는 경우 상기 압력보상탱크에서 상기 중간접속함으로 절연유가 상기 체크벨브를 통해 상기 중간접속함으로 유동하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 중간접속 시스템.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 압력보상탱크는 복수 개의 밀봉된 상기 부피가변챔버는 0.2mm 내지 0.4mm 두께의 스테인리스 스틸 합금 재질의 부피가변챔버가 구비되는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 중간접속 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 중간접속함은 50 리터(l) 내지 90 리터(l)의 절연유가 수용되고, 상기 압력 상한값은 15bar 내지 25bar이며, 상기 부피가변챔버는 4개 내지 6개가 구비되고, 상기 압력보상탱크 내에서의 상기 부피가변챔버의 최대 수축률은 대기압 상태의 부피의 40% 내지 60%이며, 상기 부피가변챔버의 수축에 따른 상기 압력보상탱크의 최대 절연유 유입량(Lmax)은 아래의 식으로 계산되며, 상기 최대 절연유 유입량(Lmax)은 5리터(l) 내지 9리터(l)인 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
    - 아래 -
    Lmax = 중간접속함 절연유의 온도 변화량(ΔT) * 중간접속함의 오일량(V) * 팽창계수(β) * 마진율
  30. 제24항에 있어서,
    상기 릴리프 밸브의 초기 세팅압력인 상기 압력 상한값은 상기 압력보상탱크의 초기 세팅 압력보다 큰 것을 특징으로 하는 중간접속함 압력 보상장치.
  31. 절연유 함침 전력 케이블을 중간 접속하는 중간접속함과 연결되어 중간접속함 내부의 압력을 조절하기 위하여 절연유를 버퍼링하는 압력보상탱크 내에 구비되는 부피가변챔버에 있어서,
    외경이 두께보다 크고, 0.2mm 내지 0.4mm 두께의 스테인리스 스틸 합금 재질로 구성되며, 내부에 압축성 유체가 주입된 상태로 밀봉되며, 상기 중간접속함에서 공급되는 절연유에 의한 압력에 따라 부피가 가역적으로 변화 가능한 것을 특징으로 하는 부피가변챔버.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 부피가변챔버의 측면 테두리에 주름 구조가 구비되는 것을 특징으로 하는 부피가변챔버.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 부피가변챔버는 상기 압력보상탱크 내로 중간접속함의 절연유가 유입되는 경우 대기압 상태의 부피의 40% 내지 60%로 압축이 가능하도록 압축성 유체가 충진되어 밀봉되는 것을 특징으로 하는 부피가변챔버.
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KR20180089837A (ko) * 2017-02-01 2018-08-09 엘에스전선 주식회사 중간접속함 압력 보상 장치, 이를 이용한 중간접속함 압력 보상 시스템, 및 중간접속함 압력 보상 방법

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