KR20220138777A - Power Cable System Having Different Conductors Connecting Part And Connetcting Method of Power Cables Having Different Conductors - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이종도체 접합부를 갖는 전력케이블 시스템 및 이종도체를 갖는 전력케이블 접속방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 이종 도체를 구비한 전력케이블을 접속하는 경우 인장력과 밴딩이 함께 가해지는 경우에도 이종도체 접합부에서 충분한 굴곡강도를 확보하고 있어 접합부의 파손이 방지되고 내구성을 확보할 수 있는 이종도체 접합부를 갖는 전력케이블 시스템 및 이종도체를 갖는 전력케이블 접속방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power cable system having a dissimilar conductor junction and a method for connecting a power cable having dissimilar conductors. More specifically, the present invention secures sufficient flexural strength at the dissimilar conductor junction even when tensile force and bending are applied together when connecting a power cable having a dissimilar conductor, thereby preventing damage to the junction and securing durability A power cable system having a dissimilar conductor junction and a power cable connection method having a dissimilar conductor are provided.
전력 공급을 위한 전력케이블은 구리 또는 알루미늄 계열의 도체, 절연층, 반도전층 및 외부자켓 등을 포함하여 구성될 수 있다.The power cable for power supply may include a copper or aluminum-based conductor, an insulating layer, a semi-conductive layer, an outer jacket, and the like.
전력 전송용 케이블은 도체와 절연체로 구성되어 있으며, 도체는 전기 에너지 손실 최소화를 위해 높은 전기 전도도 특성이 요구된다. 구리와 알루미늄은 전기 전도도가 우수하며, 가격 경쟁력까지 확보된 도체용 소재로 밀도를 제외한 전기적, 기계적 특성에서 구리가 더 우수하여, 전력 전송용 케이블용 도체에는 주로 구리가 적용되고, 경량화 특성이 중요하게 요구되는 가공 송전선 등에 알루미늄 도체가 제한적으로 적용되어 왔다.A cable for power transmission consists of a conductor and an insulator, and the conductor requires high electrical conductivity to minimize electrical energy loss. Copper and aluminum have excellent electrical conductivity and are cost-competitive materials for conductors. Copper is superior in electrical and mechanical properties except for density. Aluminum conductors have been limitedly applied to overhead power lines, etc.
그런데, 구리 원자재 가격 상승에 따라 동일 중량의 알루미늄 대비 구리 가격이 4~6배 높게 형성되어, 전력 전송용 케이블에도 알루미늄 도체를 적용하고자 하는 요구가 증가하고 있다. 기존 케이블용 도체에 주로 구리가 적용되어 왔기 때문에, 알루미늄 적용의 확산에 따라 구리 도체와 알루미늄 도체의 직접 접합에 대한 요구도 증가할 것으로 기대된다.However, as the price of copper raw materials rises, the price of copper is 4 to 6 times higher than that of aluminum of the same weight, so the demand for applying an aluminum conductor to a power transmission cable is increasing. Since copper has been mainly applied to conductors for existing cables, it is expected that the demand for direct bonding between copper conductors and aluminum conductors will increase with the spread of aluminum applications.
도체 재료로서 구리인 경우 알루미늄에 비해 통전성이 좋으나 가격이 비싸고, 알루미늄의 경우 구리에 비해 통전성이 떨어지지만 가격이 저렴하다는 특징이 있다.Copper as a conductor material has good conductivity compared to aluminum, but is expensive, and aluminum has lower conductivity than copper but is inexpensive.
그리고, 전력케이블의 도체는 유연성 등을 고려하여 복수 개의 소선으로 구성된 도체가 주로 사용되며, 구리 도체를 구비한 전력케이블과 알루미늄 도체를 구비한 전력케이블을 접속하는 경우와 같이 서로 다른 재질의 이종 도체를 구비한 전력케이블을 중간 접속하는 경우, 이종 도체의 용접 등의 방법에 의한 도체 접속을 고려할 수 있으나, 알루미늄 도체의 용융점이 낮기 때문에 구리 도체의 용융점과 알루미늄 도체의 용융점 사이의 온도로 용접을 하는 과정에서 복수 개의 소선으로 구성된 구리 도체는 소선 간에 공극이 존재하고, 고온 용접 환경에서 각각의 공극을 따라 산화피막이 형성되어, 용접 부위의 품질이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.In addition, a conductor composed of a plurality of wires is mainly used as a conductor of a power cable in consideration of flexibility, etc., and different conductors of different materials are used, such as when a power cable having a copper conductor and a power cable having an aluminum conductor are connected. In the case of intermediate connection of power cables equipped with In the process, a copper conductor composed of a plurality of wires has voids between the wires, and an oxide film is formed along each void in a high-temperature welding environment, which may cause a problem in that the quality of the welded portion is deteriorated.
이에, 대한민국 등록특허번호 10-1128106호 등에서는 구리 또는 알루미늄 등의 이종 도체를 접합하기 위한 전용 슬리브 부재를 사용하여 도체를 접속하는 방법이 사용되었다. 상기 슬리브 부재는 구리 등으로 구성된 제1 도체를 삽입하는 삽입구를 구비하는 제1 금속부 및 알루미늄 계열의 제2 도체가 Mig 또는 Tig 용접되는 접합면이 구비된 제2 금속부로 구성될 수 있다.Accordingly, in Korean Patent No. 10-1128106, etc., a method of connecting conductors using a dedicated sleeve member for bonding dissimilar conductors such as copper or aluminum is used. The sleeve member may include a first metal part having an insertion hole for inserting a first conductor made of copper or the like, and a second metal part having a bonding surface to which the aluminum-based second conductor is Mig or Tig welded.
이러한 슬리브 부재의 일측 삽입구에 구리 등으로 구성된 제1 도체를 삽입하여 압착하고, 타측 접합면에 알루미늄 도체를 용접 등의 방법으로 접합할 수 있다.A first conductor made of copper or the like is inserted into the insertion hole of one side of the sleeve member and pressed, and the aluminum conductor may be joined to the other side joining surface by welding or the like.
이러한 접합 금속 형태의 슬리브 부재는 비용이 크고 슬리브 부재를 매개로 압착과 용접이라는 2가지 공정이 추가로 요구되므로 비용의 증가와 공정 추가라는 문제가 발생될 수 있다.The sleeve member in the form of a joined metal is expensive, and since two additional processes of pressing and welding are required through the sleeve member, problems of increased cost and additional process may occur.
또한, 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허 10-2020-0069967호는 슬리브 부재를 사용하지 않고 이종 도체를 저항 용접으로 접합하는 구조와 접합 방법이 소개된 바가 있으나, 해저 전력케이블의 접속함의 성능 테스트 중 하나로 접속함으로 접속된 한 쌍의 이종 도체 해저케이블을 일정한 곡률반경으로 구부린 상태에서 인장력을 부가하는 인장굴곡시험(Tensile bending Test) 수행 시 접속함의 도체 접합부에서 크랙이 발생되는 것이 확인되었다.In addition, in order to solve this problem, Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2020-0069967 has introduced a structure and a joining method for joining dissimilar conductors by resistance welding without using a sleeve member, but the As one of the performance tests, it was confirmed that cracks occurred in the conductor joint of the junction box when performing a tensile bending test in which a tensile force was applied while a pair of dissimilar conductor submarine cables connected to the junction box were bent with a certain radius of curvature.
도 23은 구리 도체를 갖는 전력케이블과 알루미늄 도체를 갖는 전력케이블 및 대한민국 공개특허 10-2020-0069967호에 개시된 방법으로 도체 접합부를 구성한 중간접속구조를 포함한 전력케이블 시스템을 인장굴곡시험을 수행한 후 이종도체 접합부(11')의 확대도를 도시한다.23 is a power cable having a copper conductor, a power cable having an aluminum conductor, and a power cable system including an intermediate connection structure comprising a conductor junction by the method disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2020-0069967 after performing a tensile bending test. An enlarged view of the dissimilar conductor junction 11' is shown.
각각 구리 도체인 제1 도체(10A)와 알루미늄 도체인 제2 도체(10B)를 슬리브 부재를 생략하고 대한민국 공개특허 10-2020-0069967호에 개시된 방법으로 접속된 이종도체 접합부의 경우, 수평 인장력만 인가될 때에는 충분한 인장강도를 갖는 것으로 확인되었으나, 케이블 수요자의 시험규격에 따른 인장굴곡시험에서 밴딩과 인장력이 함께 인가될 때에는 각각의 도체 영역인 제1 도체와 제2 도체 영역에서는 변형, 파단, 크랙 등 파손이 발생되지 않았으나, 이종도체 접합부에서 크랙(C)이 발생됨이 도시된다.In the case of a dissimilar conductor joint in which the
즉, 이종도체 접합부(11')에서의 굴곡강도가 구리 도체 영역인 제1 도체의 굴곡강도와 알루미늄 도체 영역인 제2 도체의 굴곡강도보다 낮으며, 접합부에서 충분한 굴곡강도가 확보되지 못하여 크랙(C)이 발생된 것이라 이해될 수 있다.That is, the flexural strength at the dissimilar conductor junction 11' is lower than the flexural strength of the first conductor in the copper conductor region and the flexural strength of the second conductor in the aluminum conductor region. C) can be understood to have occurred.
또한, 도 24는 이종도체를 접합하기 위한 방법으로 대한민국 공개특허 10-2020-0069969호에 기재된 바와 같이 이종도체 중 제1 도체(10A)인 구리와 동일한 재질로 구성되며 삽입부를 포함하는 제1 금속부 및 제2 도체(10B)인 알루미늄과 동일한 재질로 구성되며 돌출부를 포함하는 제2 금속부를 포함하며, 제1 금속부의 삽입부에 제2 금속부의 돌출부가 삽입되어 마찰 용접으로 접합된 구조를 갖는 연결도체를 이용하여 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)가 접합된 중간접속구조를 포함한 전력케이블을 인장굴곡시험의 수행과정에서 파단(br)이 발생된 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)를 도시한다.In addition, FIG. 24 shows a method for bonding dissimilar conductors, as described in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2020-0069969, which is made of the same material as copper, which is the
마찬가지로, 대한민국 공개특허 10-2020-0069969호에 개시된 접합구조 역시 수평 인장력만 제공되는 경우 충분한 인장강도를 갖는 것으로 확인되었으나, 밴딩과 인장력이 함께 제공되는 경우 도체 접합부가 접합이 깨져 파단(br)되었다. 도체 접합부 주변에서 걸림홈이 형성된 삽입부와 돌출부가 접합되어 걸림 구조에 의하여 수평 인장력 등은 견딜 수 있었으나, 굴곡 및 밴딩이 함께 제공되는 환경에서는 충분한 굴곡강도를 확보할 수 없음은 마찬가지였다.Similarly, the joint structure disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2020-0069969 was also confirmed to have sufficient tensile strength when only horizontal tensile force was provided, but when bending and tensile force were provided together, the joint of the conductor was broken and fractured (br) . The insertion part and the protrusion with the locking groove formed around the conductor joint were joined to withstand horizontal tensile force due to the locking structure, but sufficient bending strength could not be secured in an environment where bending and bending were provided.
따라서, 이종 도체를 가진 전력케이블의 중간접속구조가 거친 해저 환경 등에서도 충분한 내구성을 확보하기 위해서는 이종 도체 전력케이블의 중간접속구조를 구성하는 도체 접합부에서의 굴곡강도를 향상시키는 방법이 요구된다는 결론에 도달하였다.Therefore, in order to secure sufficient durability even in the harsh submarine environment of the intermediate connection structure of the power cable having different conductors, a method for improving the flexural strength at the junction of the conductors constituting the intermediate connection structure of the dissimilar conductor power cable is required. reached.
본 발명은 이종 도체를 구비한 전력케이블을 접속하는 경우 인장력과 밴딩이 함께 가해지는 경우에도 이종도체 접합부에서 충분한 굴곡강도를 확보하고 있어 이종도체 접합부의 파손이 방지되고 내구성을 확보할 수 있는 이종도체 접합부를 갖는 전력케이블 시스템 및 이종도체를 갖는 전력케이블 접속방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.The present invention secures sufficient flexural strength at the junction of dissimilar conductors even when tensile force and bending are applied when connecting a power cable having dissimilar conductors, thereby preventing damage to dissimilar conductor junctions and securing durability. An object to be solved is to provide a power cable system having a junction and a power cable connection method having a dissimilar conductor.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제1 도체를 포함하는 제1 전력케이블, 제2 도체를 포함하는 제2 전력케이블 및 상기 제1 전력케이블과 상기 제2 전력케이블을 접속하는 케이블 접속구조를 포함하는 전력케이블 시스템으로서, 상기 제1 전력케이블은 복수 개의 소선으로 이루어지는 제1 도체를 포함하고, 상기 제2 전력케이블은 복수 개의 소선으로 이루어지고 상기 제1 도체와 상이한 재질의 제2 도체를 포함하며, 상기 제1 도체의 용융점은 상기 제2 도체의 용융점보다 더 크며, 상기 케이블 접속구조는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체를 접합한 이종도체 접합부를 포함하고, 상기 이종도체 접합부는 제1 도체 체적률 증가 영역 및 제2 도체 체적률 증가 영역을 포함하고, 상기 제1 도체 체적률 증가 영역은 상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 높이는 제1 도체의 예비 가공을 수행함으로써 형성되고, 상기 제2 도체 체적률 증가 영역은 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 낮추는 제2 도체의 예비 가공을 수행한 후 제1 도체와 제2 도체를 저항 용접에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템을 제공할 수 있다. In order to solve the above problems, the present invention provides a first power cable including a first conductor, a second power cable including a second conductor, and a cable connection structure for connecting the first power cable and the second power cable. A power cable system including and a melting point of the first conductor is greater than a melting point of the second conductor, and the cable connection structure includes a dissimilar conductor junction part joining the first conductor and the second conductor together, and the dissimilar conductor junction part includes a first Pre-processing of the first conductor including a conductor volume ratio increasing region and a second conductor volume ratio increasing region, wherein the first conductor volume ratio increasing region increases the volume ratio by a predetermined length from the joint surface cs1 of the first conductor The second conductor volume ratio increasing region is formed by performing preliminary processing of the second conductor to lower the volume ratio by a predetermined length from the joint surface cs2 of the second conductor, and then the first conductor and the second conductor It is possible to provide a power cable system, characterized in that formed by resistance welding.
또한, 상기 제1 도체의 예비 가공은 한 쌍의 제1 도체를 용접으로 접합 후 접합 부위를 절단하고 절단면을 제1 도체의 접합면(cs1)으로 구성할 수 있다.In addition, in the preliminary processing of the first conductor, after joining a pair of first conductors by welding, the joint portion may be cut and the cut surface may be configured as the joint surface cs1 of the first conductor.
그리고, 상기 제1 도체의 예비 가공에 의하여 상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 제1 도체의 체적률이 98% 이상일 수 있다.In addition, the volume ratio of the first conductor may be 98% or more by a predetermined length from the bonding surface cs1 of the first conductor due to the preliminary processing of the first conductor.
여기서, 상기 제1 도체는 구리 또는 구리 합금 재질이며, 상기 제2 도체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질일 수 있다.Here, the first conductor may be made of copper or a copper alloy material, and the second conductor may be made of aluminum or an aluminum alloy material.
이 경우, 상기 제2 도체의 예비 가공은 상기 제1 도체와 도체 접합 전에 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 용융물 침투 경로를 형성할 수 있다.In this case, the preliminary processing of the second conductor may form a melt penetration path in the longitudinal direction of the second conductor from the bonding surface cs2 of the second conductor before bonding the first conductor and the conductor.
그리고, 상기 제2 도체의 예비 가공에 의하여 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 제2 도체의 체적률이 90% 이하로 될 수 있다.In addition, the volume ratio of the second conductor may be less than or equal to 90% by a predetermined length from the bonding surface cs2 of the second conductor by the preliminary processing of the second conductor.
또한, 상기 용융물 침투 경로는 드릴을 사용하여 상기 제2 도체의 접합면(cs2)의 복수 지점을 드릴링하여 형성할 수 있다.In addition, the melt penetration path may be formed by drilling a plurality of points on the joint surface cs2 of the second conductor using a drill.
그리고, 상기 용융물 침투 경로는 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 절삭 공구를 이용하여 상기 제2 도체를 구성하는 복수의 소선의 일부를 절삭하여 제거함으로써 형성할 수 있다.In addition, the melt penetration path may be formed by cutting and removing a portion of the plurality of strands constituting the second conductor from the bonding surface cs2 of the second conductor using a cutting tool.
여기서, 상기 제2 도체의 체적률 증가 영역의 체적률은 상기 접합면(cs)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 적어도 3mm까지는 98% 이상일 수 있다.Here, the volume ratio of the volume ratio increasing region of the second conductor may be 98% or more from the bonding surface cs to at least 3 mm in the longitudinal direction of the second conductor.
이 경우, 상기 제1 도체의 직경이 상기 제2 도체의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 이종도체 접합부를 구비할 수 있다.In this case, a heterogeneous conductor junction, characterized in that the diameter of the first conductor is smaller than the diameter of the second conductor may be provided.
그리고, 상기 이종도체 접합부는 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 직경 차이에 의한 단차를 경사면으로 마감하기 위하여 외주면이 경사진 O-링이 함께 접합될 수 있다.In addition, in the dissimilar conductor junction part, an O-ring having an inclined outer circumferential surface may be joined together in order to close the step difference due to the difference in diameter between the first conductor and the second conductor with an inclined surface.
그리고, 상기 이종도체 접합부는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체를 저항용접으로 접합하여 구성될 수 있다.In addition, the dissimilar conductor junction portion may be configured by joining the first conductor and the second conductor by resistance welding.
여기서, 상기 제1 도체 또는 상기 제2 도체는 원형압축도체일 수 있다.Here, the first conductor or the second conductor may be a circular compression conductor.
이 경우, 상기 제1 도체 또는 상기 제2 도체는 평각도체일 수 있다.In this case, the first conductor or the second conductor may be a flat conductor.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제1 도체를 포함하는 제1 전력케이블, 제2 도체를 포함하는 제2 전력케이블 및 상기 제1 전력케이블과 상기 제2 전력케이블을 접속하는 케이블 접속구조를 포함하는 전력케이블 시스템으로서, 상기 제1 전력케이블은 복수 개의 소선으로 이루어지는 제1 도체를 포함하고, 상기 제2 전력케이블은 복수 개의 소선으로 이루어지고 상기 제1 도체와 상이한 재질의 제2 도체를 포함하며, 상기 제1 도체의 용융점은 상기 제2 도체의 용융점보다 더 크며, 상기 케이블 접속구조는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체를 접합한 이종도체 접합부를 포함하고, 상기 이종도체 접합부는 접합면(cs)을 기준으로 제1 도체의 체적률 증가 영역 및 제2 도체의 체적률 증가 영역을 포함하고, 상기 이종도체 접합부의 굴곡강도는 상기 제2 도체의 굴곡강도보다 큰 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템을 제공할 수 있다. In addition, in order to solve the above problems, the present invention provides a first power cable including a first conductor, a second power cable including a second conductor, and a cable connection for connecting the first power cable and the second power cable A power cable system including a structure, wherein the first power cable includes a first conductor made of a plurality of wires, and the second power cable includes a plurality of wires and a second conductor made of a material different from that of the first conductor. wherein the melting point of the first conductor is greater than the melting point of the second conductor, and the cable connection structure includes a dissimilar conductor junction part joining the first conductor and the second conductor together, and the dissimilar conductor junction part It comprises a region for increasing the volume fraction of the first conductor and an region for increasing the volume fraction for the second conductor with respect to the junction surface (cs), wherein the flexural strength of the junction of the dissimilar conductors is greater than the flexural strength of the second conductor A power cable system can be provided.
또한, 상기 제2 도체의 체적률 증가 영역의 체적률은 상기 접합면(cs)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 적어도 3mm까지는 98% 이상일 수 있다.In addition, the volume ratio of the volume ratio increasing region of the second conductor may be 98% or more from the bonding surface cs to at least 3 mm in the longitudinal direction of the second conductor.
그리고, 상기 제1 도체는 구리 또는 구리 합금 재질이며, 상기 제2 도체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질일 수 있다.In addition, the first conductor may be made of copper or a copper alloy material, and the second conductor may be made of aluminum or an aluminum alloy material.
여기서, 상기 제1 도체의 직경이 상기 제2 도체의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 이종도체 접합부를 구비할 수 있다.Here, it may be provided with a heterogeneous conductor junction, characterized in that the diameter of the first conductor is smaller than the diameter of the second conductor.
이 경우, 상기 이종도체 접합부는 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 직경 차이에 의한 단차를 경사면으로 마감하기 위하여 외주면이 경사진 O-링이 함께 접합된 것을 특징으로 하는 이종도체 접합부를 구비할 수 있다.In this case, the dissimilar conductor junction part is provided with a dissimilar conductor junction, characterized in that an O-ring with an inclined outer circumferential surface is joined together in order to close the step due to the difference in diameter between the first conductor and the second conductor with an inclined surface. can
그리고, 상기 이종도체 접합부는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체를 저항용접으로 접합하여 구성될 수 있다.In addition, the dissimilar conductor junction portion may be configured by joining the first conductor and the second conductor by resistance welding.
또한, 상기 제1 도체의 체적률 증가 영역은 상기 제1 도체와 상기 제2 도체와의 용접 전에 미리 일정 길이만큼 체적률이 높게 가공될 수 있다.In addition, the volume ratio increasing region of the first conductor may be processed to have a high volume ratio by a predetermined length in advance before welding between the first conductor and the second conductor.
그리고, 상기 제2 도체와 접합 전에 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률이 98% 이상이 되도록 상기 제1 도체가 가공될 수 있다.In addition, the first conductor may be processed so that the volume ratio is 98% or more by a predetermined length from the bonding surface cs1 of the first conductor before bonding to the second conductor.
여기서, 상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 제1 도체를 가공하는 방법은 한 쌍의 제1 도체를 용접으로 접합 후 접합 부위를 절단하고 절단면을 상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로 구성할 수 있다.Here, in the method of processing the first conductor with a volume ratio higher than a predetermined size by a predetermined length from the bonding surface cs1 of the first conductor, after bonding a pair of first conductors by welding, the bonding portion is cut and the cut surface may be configured as the bonding surface cs1 of the first conductor.
이 경우, 상기 제1 도체와 제2 도체 접합 전에 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 용융물 침투 경로를 형성하여 체적률이 미리 결정된 크기 이하가 되도록 상기 제2 도체를 가공할 수 있다.In this case, before joining the first conductor and the second conductor, a melt permeation path is formed in the longitudinal direction of the second conductor from the bonding surface cs2 of the second conductor, so that the volume ratio of the second conductor is equal to or less than a predetermined size. can be processed
그리고, 상기 제2 도체의 체적률을 90% 이하가 되도록 가공할 수 있다.In addition, the second conductor may be processed to have a volume ratio of 90% or less.
또한, 상기 용융물 침투 경로는 드릴을 사용하여 상기 제2 도체의 접합면(cs2)의 복수 지점을 드릴링하여 형성할 수 있다.In addition, the melt penetration path may be formed by drilling a plurality of points on the joint surface cs2 of the second conductor using a drill.
그리고, 상기 용융물 침투 경로는 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 절삭 공구를 이용하여 상기 제2 도체를 구성하는 복수의 소선의 일부를 절삭하여 제거함으로써 형성할 수 있다.In addition, the melt penetration path may be formed by cutting and removing a portion of the plurality of strands constituting the second conductor from the bonding surface cs2 of the second conductor using a cutting tool.
여기서, 상기 제1 도체 또는 상기 제2 도체는 원형압축도체일 수 있다.Here, the first conductor or the second conductor may be a circular compression conductor.
이 경우, 상기 제1 도체 또는 상기 제2 도체는 평각도체일 수 있다.In this case, the first conductor or the second conductor may be a flat conductor.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수 개의 원형 소선으로 이루어지는 제1 도체를 포함하는 제1 전력케이블과 상기 제1 도체와 상이한 재료의 복수 개의 원형 소선으로 이루어지는 제2 도체를 포함하는 제2 전력케이블을 접속하는 전력케이블 접속방법으로서, 상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 제1 도체의 예비 가공단계; 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 낮게 가공하는 제2 도체의 예비 가공단계; 및, 상기 제1 도체의 접합면(cs1)과 상기 제2 도체의 접합면(cs2)을 저항용접으로 접합함으로써 이종도체 접합부를 형성하는 저항용접 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 접속방법을 제공할 수 있다.In addition, in order to solve the above problems, the present invention provides a first power cable including a first conductor made of a plurality of circular wires and a second conductor comprising a plurality of circular wires made of a material different from the first conductor. 2 . A method of connecting a power cable for connecting a power cable, comprising: a preliminary processing step of a first conductor for processing a volume ratio higher than a predetermined size by a predetermined length from a joint surface (cs1) of the first conductor; a pre-processing step of processing a second conductor with a volume ratio lower than a predetermined size by a predetermined length from the joint surface (cs2) of the second conductor; and a resistance welding step of forming a dissimilar conductor junction by joining the bonding surface (cs1) of the first conductor and the bonding surface (cs2) of the second conductor by resistance welding. can provide
또한, 상기 저항용접 단계는 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체에 전류를 통전시켜 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체를 용융시키며 가압하는 방법으로 수행될 수 있다.In addition, the resistance welding step may be performed by passing a current through the first conductor and the second conductor to melt and pressurize the first conductor and the second conductor.
그리고, 상기 저항용접 단계는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체의 용접을 위한 용접 지그에서 제1 도체의 노출 길이가 제2 도체의 노출 길이보다 작을 수 있다.In the resistance welding step, in a welding jig for welding the first conductor and the second conductor, the exposed length of the first conductor may be smaller than the exposed length of the second conductor.
여기서, 상기 제1 도체의 예비 가공단계는 상기 제1 도체 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 98% 이상이 되도록 한 쌍의 제1 도체를 용접으로 접합하여 접합부를 형성하고, 상기 접합부를 절단하여 절단면을 상기 제1 도체의 접합면(cs1)이 되도록 하는 방법으로 수행될 수 있다.Here, in the preliminary processing step of the first conductor, a junction is formed by joining a pair of first conductors by welding such that the volume ratio is 98% or more from the first conductor junction surface cs1 by a predetermined length, and the junction part It may be carried out in a method of cutting the cut surface to become the bonding surface cs1 of the first conductor.
이 경우, 상기 제2 도체의 예비 가공단계는 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 90% 이하가 되도록 상기 제1 도체와 도체 접합 전에 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 미리 결정된 길이만큼 용융물 침투 경로를 형성하는 방법으로 수행될 수 있다.In this case, in the preliminary processing step of the second conductor, the bonding surface of the second conductor ( cs2) may be performed by a method of forming a melt penetration path by a predetermined length in the longitudinal direction of the second conductor.
그리고, 상기 저항용접 단계 후 상기 이종도체 접합부를 구성하는 제2 도체의 체적률 증가 영역의 체적률은 상기 접합면(cs)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 적어도 3mm까지는 98% 이상일 수 있다.In addition, after the resistance welding step, the volume ratio of the volume ratio increasing region of the second conductor constituting the dissimilar conductor junction may be 98% or more from the junction surface cs to at least 3 mm in the longitudinal direction of the second conductor.
또한, 상기 저항용접 시 용접온도는 제1 도체의 용융점 보다 낮으며 제2 도체의 용융점보다 5%~15% 높은 온도일 수 있다.In addition, during the resistance welding, the welding temperature may be lower than the melting point of the first conductor and 5% to 15% higher than the melting point of the second conductor.
본 발명에 따른 이종도체 접합부를 갖는 전력케이블 시스템 및 이종도체를 갖는 전력케이블 접속방법에 의하면, 인장력과 밴딩이 함께 가해지는 경우에도 이종도체 접합부에서의 도체의 체적률이 증가되어서 충분한 굴곡강도를 확보할 수 있으므로 이종도체 접합부의 파손이 방지되고 내구성이 향상되며 중간접속구조의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the power cable system having a dissimilar conductor junction and the power cable connection method having dissimilar conductors according to the present invention, even when tensile force and bending are applied together, the volume ratio of the conductor in the dissimilar conductor junction is increased to ensure sufficient flexural strength Therefore, it is possible to prevent damage to the dissimilar conductor junction, improve durability, and improve the reliability of the intermediate connection structure.
또한, 본 발명에 따른 이종도체 접합부를 갖는 전력케이블 시스템 및 이종도체를 갖는 전력케이블 접속방법에 의하면, 용융 저항 용접을 적용하여 이종 도체 접합의 작업성을 향상시킬 수 있다. In addition, according to the power cable system having a dissimilar conductor junction and the power cable connection method having dissimilar conductors according to the present invention, it is possible to improve the workability of dissimilar conductor bonding by applying fusion resistance welding.
도 1은 한 쌍의 제1 도체로서의 구리 원형 압축 도체를 각각 용접 지그에 장착한 상태를 도시한다.
도 2는 한 쌍의 제1 도체를 저항 용접으로 접합하는 과정을 도시한다.
도 3은 접합된 제1 도체의 접합부에서 버를 제거한 후에 접합부를 커팅라인을 따라 커팅하는 공정을 도시한다.
도 4는 한 쌍의 구리 재질의 제1 도체가 접합된 상태의 이미지를 도시한다.
도 5는 도 4의 제1 도체의 접합부에서 버가 제거된 상태의 이미지를 도시한다.
도 6(a)는 한 쌍의 제1 도체의 접합부가 절단되어 형성된 제1 도체의 새로운 접합면의 이미지를 도시하며, 도 6(b)는 한 쌍의 제1 도체를 저항 용접으로 접합하기 전 원래의 제1 도체 접합면을 도시한다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 알루미늄 계열의 원형 압축 도체 또는 평각 도체 형태의 제2 도체의 접합면에 용융물 침투경로를 형성하는 과정의 개념도를 도시한다.
도 10은 한 쌍의 제1 도체로서의 구리 원형 압축 도체 및 제2 도체로서의 알루미늄 원형 압축 도체를 각각 용접 지그에 장착한 상태를 도시한다.
도 11는 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 접합면을 저항 용접으로 접합하는 과정을 도시한다.
도 12은 접합된 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 접합부에서 버를 제거하고 접합이 완료된 상태를 도시한다.
도 13은 본 발명의 구리 또는 알루미늄 계열의 소선이 원형으로 압축된 도체와 XLPE 절연층이 적용된 전력케이블의 탈피된 사시도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 구리 또는 알루미늄 계열의 평각 도체와 XLPE 절연층이 적용된 전력케이블의 탈피된 사시도를 도시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력케이블의 중간접속구조의 단면도를 도시한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력케이블의 중간접속구조의 단면도를 도시한다.
도 17은 도 16에 도시된 전력케이블의 중간접속구조에 적용 가능한 이종도체 접합부의 사시도를 도시한다.
도 18 내지 도 20은 도 17에 도시된 이종도체 접합부의 도체 접합과정을 도시한다.
도 21은 굴곡강도를 확인할 수 있는 시험 방법인 3포인트 굴곡 시험을 도시한다.
도 22는 본 발명에 따른 이종 도체 접합방법으로 접합된 이종 이종도체 접합부의 3포인트 굴곡 시험 결과물의 이미지를 도시한다.
도 23은 대한민국 공개특허 10-2020-0069967호와 관련된 기술로 접합된 이종 도체의 접합부에서 크랙이 발생된 예를 도시한다.
도 24는 대한민국 공개특허 10-2020-0069969호와 관련된 기술로 접합된 이종 도체의 접합부에서 크랙이 발생된 예를 도시한다.1 shows a state in which a copper circular compression conductor as a pair of first conductors is respectively mounted on a welding jig.
2 illustrates a process of joining a pair of first conductors by resistance welding.
3 shows a process of cutting the joint along a cutting line after removing the burr from the joint of the joined first conductor.
4 shows an image of a state in which a pair of first conductors made of copper are bonded to each other.
FIG. 5 shows an image of a state in which burrs are removed from the junction of the first conductor of FIG. 4 .
Fig. 6(a) shows an image of a new bonding surface of the first conductor formed by cutting the bonding portion of the pair of first conductors, and Fig. 6(b) is before bonding the pair of first conductors by resistance welding. The original first conductor bonding surface is shown.
7 to 9 show a conceptual diagram of a process of forming a melt penetration path on the bonding surface of the second conductor in the form of an aluminum-based circular compressed conductor or a flat conductor of the present invention.
Fig. 10 shows a state in which a pair of a copper circular compressed conductor as a first conductor and an aluminum circular compressed conductor as a second conductor are respectively mounted on a welding jig.
11 is a diagram illustrating a process of joining joint surfaces of the first conductor and the second conductor by resistance welding.
12 illustrates a state in which a burr is removed from a joint portion of the joined first conductor and the second conductor, and the joining is completed.
13 shows a stripped perspective view of a conductor and an XLPE insulation layer applied with a copper or aluminum-based element of the present invention compressed into a circular shape.
14 shows a stripped perspective view of a power cable to which a copper or aluminum-based flat conductor and an XLPE insulation layer of the present invention are applied.
15 is a cross-sectional view of an intermediate connection structure of a power cable according to an embodiment of the present invention.
16 is a cross-sectional view showing an intermediate connection structure of a power cable according to an embodiment of the present invention.
17 is a perspective view of a dissimilar conductor junction applicable to the intermediate connection structure of the power cable shown in FIG. 16 .
18 to 20 show a conductor bonding process of the dissimilar conductor junction shown in FIG. 17 .
21 shows a three-point bending test, which is a test method that can confirm flexural strength.
22 shows an image of a three-point bending test result of a dissimilar conductor junction joined by a dissimilar conductor bonding method according to the present invention.
23 shows an example in which a crack is generated at a junction of dissimilar conductors joined by a technique related to Korean Patent Laid-Open No. 10-2020-0069967.
24 shows an example in which a crack is generated at a junction of dissimilar conductors joined by a technique related to Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2020-0069969.
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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed subject matter may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Like reference numerals refer to like elements throughout.
전력케이블은 포설되는 환경(육상 또는 해저 등)에 따라 비용 등을 고려하여 도체의 적합성이 변경될 수 있다. 구간 별로 요구되는 전력케이블의 도체 특성 등에 따라 전력케이블을 구성하는 도체의 종류가 다른 경우에도 중간접속이 수행될 수 있다.The suitability of the conductor may be changed in consideration of cost, etc. depending on the environment (land or sea floor, etc.) in which the power cable is installed. Intermediate connection may be performed even when the types of conductors constituting the power cable are different according to the conductor characteristics of the power cable required for each section.
중간접속되는 전력케이블의 도체의 종류가 다른 경우 용융점 등이 다르고 산화 피막 정도의 차이가 발생될 수 있으므로, 통상적인 접합 방법으로는 접합부에서의 접합 품질을 보장하기 어렵다.If the type of conductor of the power cable to be connected in the middle is different, the melting point may be different and the degree of oxide film may be different, so it is difficult to guarantee the bonding quality in the junction with a conventional bonding method.
그리고, 도체는 복수 개의 원형 소선을 연선 및 압축한 원형 압축 도체 또는 복수 개의 평각 소선들을 연선한 복수 개의 평각 소선층으로 이루어진 평각 도체 등 다양한 구조로 사용될 수 있다. 먼저, 한 쌍의 도체를 접속하는 방법과 관련하여 이종 원형 압축 도체를 접합하는 방법에 대하여 설명한다.In addition, the conductor may be used in various structures, such as a circular compressed conductor obtained by twisting and compressing a plurality of circular wires or a flat conductor including a plurality of flat wire layers obtained by twisting a plurality of flat wires. First, in relation to a method of connecting a pair of conductors, a method of joining heterogeneous circular compressed conductors will be described.
본 발명은 제1 전력케이블과 제2 전력케이블을 접속하는 중간접속구조를 구성함에 있어서, 제1 전력케이블의 복수 개의 원형 소선 또는 평각 소선으로 구성된 제1 도체 및 제2 전력케이블의 복수 개의 원형 소선 또는 평각 소선으로 구성된 제2 도체를 접합하여 이종도체 접합부를 구성하는 경우, 이종도체 접합부에서 접합면을 기준으로 제1 도체의 체적률 증가 영역 및 제2 도체의 체적률 증가 영역을 형성하여 충분한 굴곡강도를 확보함으로써, 이종도체 접합부에서 변형, 파단, 크랙 등의 파손 문제를 해결할 수 있다. 이하 상세히 설명한다.In the present invention, in constructing an intermediate connection structure for connecting a first power cable and a second power cable, a first conductor composed of a plurality of circular wires of the first power cable or a plurality of circular wires of the second power cable is provided. Alternatively, when a dissimilar conductor junction is formed by bonding a second conductor composed of a flat element wire, a volume ratio increasing region of the first conductor and a volume ratio increasing region of the second conductor are formed in the dissimilar conductor junction with respect to the bonding surface in the dissimilar conductor junction to provide sufficient bending By securing the strength, it is possible to solve the problems of damage such as deformation, breakage, and cracks in the dissimilar conductor junction. It will be described in detail below.
이하의 설명에서 각각의 전력케이블의 도체는 복수 개의 원형 소선을 연선 및 압축한 원형 압축 도체를 예로 들어 설명하지만 평각 소선으로 구성된 평각 도체의 경우에도 도체의 형태만 달라질 뿐 동일한 도체 접합 방법이 적용될 수 있다.In the following description, the conductor of each power cable is described by taking as an example a circular compressed conductor obtained by twisting and compressing a plurality of circular strands. However, even in the case of a flat conductor composed of flat strands, the same conductor bonding method can be applied only with a different shape of the conductor. have.
일정 부피의 도체 내부의 빈 공간을 판단하기 위한 지표로서, 도체 체적률이란 도체 외주에 의해 정의되는 전체 체적(=도체 단면적x도체 길이) 대비 소선 사이의 빈 공간을 제외하고 도체가 차지하는 체적을 의미하는 것으로 아래의 식 1과 같이 정의되며 도체 체적률이 클수록 빈 공간이 감소됨을 의미한다.As an indicator for judging the empty space inside a conductor of a certain volume, the conductor volume ratio refers to the volume occupied by the conductor excluding the empty space between the wires compared to the total volume defined by the outer circumference of the conductor (= conductor cross-sectional area x conductor length) It is defined as
[식 1][Equation 1]
상기 도체 체적률은 도체 단면 기준의 점적률과 유사한 개념이지만 도체의 길이방향 변수가 반영된 부피 개념이라는 점에서 구별될 수 있다.The volume ratio of the conductor is a concept similar to the area ratio based on the cross-section of the conductor, but can be distinguished in that it is a concept of volume in which the longitudinal variable of the conductor is reflected.
도 1 내지 도 6은 제1 도체(10A)로서의 구리 재질의 원형 압축 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 공정의 개념도와 가공 과정에서의 이미지를 도시한다.1 to 6 are conceptual views of the process of processing the volume ratio of the conductor to a higher than a predetermined size by a predetermined length from the bonding surface cs1 of the circular compression conductor made of copper as the
구리(또는 구리 합금 포함) 재질의 도체와 알루미늄(또는 알루미늄 합금 포함) 재질의 도체를 저항 용접하는 경우에는, 알루미늄 도체의 용융점이 낮기 때문에 구리 도체의 용융점과 알루미늄 도체의 용융점 사이의 온도로 용접을 하는 과정에서 구리 도체의 접합면에 공극이 존재하고 각각의 공극을 따라 두터운 산화 피막이 형성되므로 접합부의 품질이 저하될 수 있다.When resistance welding a conductor made of copper (or copper alloy) and a conductor made of aluminum (or aluminum alloy), the welding is performed at a temperature between the melting point of the copper conductor and the melting point of the aluminum conductor because the melting point of the aluminum conductor is low. In the process, voids exist on the bonding surface of the copper conductor and a thick oxide film is formed along each void, so the quality of the junction may be deteriorated.
따라서, 본 발명은 각각 원형 압축 도체로 구성되는 구리 도체와 알루미늄 도체를 저항 용접하기 전에 용융점이 높은 구리 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 공정이 수행될 수 있다.Therefore, the present invention is to process the volume ratio of the conductor to a predetermined size or higher by a predetermined length from the joint surface (cs1) of the copper conductor having a high melting point before resistance welding the copper conductor and the aluminum conductor each composed of a circular compression conductor. The process may be performed.
즉, 원형 압축 도체로 구성된 구리 도체의 접합면을 공극 등이 제거 또는 최소화된 형태로 제공하여 용접시 발생될 수 있는 산화 피막 등의 발생을 억제하여 용접 등의 방법으로 접합된 접합부의 접합 품질을 향상시킬 수 있다.That is, the bonding surface of the copper conductor composed of a circular compression conductor is provided in a form in which voids are removed or minimized, thereby suppressing the generation of an oxide film, etc. can be improved
한편, 도체의 체적률이 100%란 의미는 도체 내부에 빈틈이 없는 상태를 의미하는 것으로 해석될 수 있다.Meanwhile, the meaning that the volume ratio of the conductor is 100% may be interpreted as meaning that there is no gap inside the conductor.
따라서, 본 발명의 구리 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공한다는 의미는 구리 도체의 빈 공간 비율을 미리 결정된 크기 이하로 감소시키는 공정을 의미한다.Therefore, processing the volume ratio higher than a predetermined size by a certain length from the bonding surface cs1 of the copper conductor of the present invention means a process of reducing the void space ratio of the copper conductor to a predetermined size or less.
후술하는 알루미늄 도체로서의 제2 도체와 접합되는 구리 도체로서 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 과정에 대하여 자세하게 설명한다.A process of processing the volume ratio of the conductor to be higher than a predetermined size by a predetermined length from the bonding surface cs1 of the first conductor as a copper conductor joined to a second conductor as an aluminum conductor, which will be described later, will be described in detail.
도 1은 한 쌍의 제1 도체(10A)로서의 구리 원형 압축 도체를 각각 용접 지그(j)에 장착한 상태를 도시하며, 도 2는 한 쌍의 제1 도체(10A)를 저항 용접으로 접합하는 과정을 도시하며, 도 3은 접합된 제1 도체(10A)의 접합부에서 버를 제거하고 접합부를 커팅라인을 따라 커팅하는 공정을 도시한다.FIG. 1 shows a state in which a copper circular compression conductor as a pair of
용융점이 상대적으로 높은 제1 도체(10A)의 접합면의 점적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 공정은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 동일 재질의 제1 도체(10A)의 접합면(cs1')를 저항 용접으로 용접한 후 접합부(11')의 버(burr, b)를 제거하고 접합부(11')를 커팅 라인(cl)을 따라 절단하여 절단면이 새로운 접합면(cs1)이 되도록 하는 방법이 사용될 수 있다. 상기 한 쌍의 제1 도체(10A)의 접합면(cs1')의 용접은 용융 저항 용접의 방법이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.As shown in FIGS. 1 to 3 , the process of processing the area ratio of the joint surface of the
도 4는 한 쌍의 제1 도체(10A)가 접합된 상태의 이미지를 도시하며, 도 5는 제1 도체(10A)의 접합부(11')에서 버(b)가 제거된 상태의 이미지를 도시하며, 도 6(a)는 한 쌍의 제1 도체(10A)의 접합부(11')가 절단되어 형성된 제1 도체(10A)의 새로운 접합면(cs1)을 도시하며, 도 6(b)는 접합되기 전에 원래의 제1 도체(10A)의 접합면(cs1')의 이미지를 도시한다.4 shows an image of a state in which a pair of
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1 도체(10A)는 용융 저항 용접 등의 방법으로 압축 과정에서 버(b)를 형성하며 용접 및 재결정되고, 재결정된 접합부(11')를 절단하면 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 제1 도체(10A)의 접합부(11')의 절단면인 새로운 접합면(cs1)은 원형 압축 도체에 존재하는 공극이 거의 발견되지 않은 매끈한 금속 면으로 가공되며, 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체 체적률이 높아지도록 가공될 수 있다. 4 and 5, the pair of
즉, 도 1 내지 도 5에 도시된 예비 공정을 통해, 도 6(b)에 도시된 제1 도체는 소선(1) 사이에 다수의 공극이 존재하여 원래의 접합면(cs1')의 점적률 및 도체 체적률은 상대적으로 낮은 상태에서 도 6(a)에 도시된 가공 후의 제1 도체는 접합면(cs1)의 점적률 및 일정 길이만큼 도체 체적률이 매우 높은 상태가 될 수 있다.That is, through the preliminary process shown in Figs. 1 to 5, the first conductor shown in Fig. 6(b) has a plurality of voids between the
이와 같이, 접합대상인 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B) 중 용융점이 높은 제1 도체(10A)의 접합면(cs1)의 점적률 및 일정 길이만큼 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 공정은 접합 영역에서의 도체를 통도체화 하는 공정이라 볼 수 있다.In this way, the area ratio of the joint surface cs1 of the
그리고, 상기 제1 도체(10A)의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 공정은 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 동일한 한 쌍의 제1 도체(10A)를 접합하고 접합부(11')를 절단하는 방법 이외에도 제1 도체(10A) 접합면(cs1')을 용융점이 제1 도체(10A)보다 높은 가열용 지그 등으로 가열하여 제1 도체(10A) 접합면(cs1')을 재결정시키는 방법 등이 사용될 수 있다.In addition, the process of processing the volume ratio of the conductor to be higher than a predetermined size by a certain length from the bonding surface cs1 of the
또한, 상기 제1 도체(10A)의 새로운 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률은 일반적인 원형 압축 도체의 체적률보다 높은 약 98 % 이상인 것이 바람직하다. In addition, the volume ratio of the conductor from the new bonding surface cs1 of the
한편, 도 3 내지 도 6에서 접합부(11')를 절단하여 형성된 제1 도체(10A)의 새로운 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률을 더욱 높이기 위해, 도 1 내지 도 5에 도시된 한 쌍의 제1 도체(10A)를 접합하기 전에 미리 한 쌍의 제1 도체(10A) 중 적어도 하나의 접합면(cs1')과 그 내부로 적어도 하나의 용융물 침투 경로(도 7 내지 도 12의 도면부호 4 참조)를 형성할 수 있다. 상기 용융물 침투 경로는 제2 도체(10B)에서 후술하는 바와 같이 한 쌍의 제1 도체(10A)간 접합 과정에서 제1 도체(10A)의 용융물이 유입되어 체적률을 증가시키는 역할을 한다. 예를 들어, 용융물 침투 경로는 제1 도체(10A)의 접합면(cs1')에 드릴 등을 사용하여 형성한 구멍 또는 원형 소선을 각각 절삭 가공하여 세경화 또는 제거한 영역(도 7 내지 도 9 참조)일 수 있다.On the other hand, in order to further increase the volume ratio of the conductor by a predetermined length from the new bonding surface cs1 of the
구체적으로, 상기 제1 도체(10A)의 접합면(cs1')에서 길이 방향으로 일정 길이만큼 체적률이 90% 이하가 되도록 구멍이 복수 개가 되도록 형성하거나 다수의 소선을 절삭 가공하여 형성할 수 있으며, 이 경우 용융물 침투 경로는 제1 도체(10A)의 접합면(cs1')에 분산하여 형성하는 것이 바람직하다.Specifically, a plurality of holes may be formed so that the volume ratio is 90% or less by a certain length in the longitudinal direction from the bonding surface cs1' of the
도 7 내지 도 9는 알루미늄 계열의 원형 압축 도체 또는 평각 도체 형태의 제2 도체의 접합면에 용융물 침투경로를 형성하는 과정의 개념도를 도시한다.7 to 9 are conceptual views of a process of forming a melt penetration path on the bonding surface of a second conductor in the form of a circular compressed conductor or a flat conductor of an aluminum-based type.
배경기술을 통해서도 설명한 바와 같이 대한민국 공개특허 10-2020-0069967호 등에 개시된 방법은 구리 계열의 제1 도체(10A)와 알루미늄 계열의 제2 도체(10B)를 접합하는 경우 별도의 슬리브 부재를 생략할 수 있다는 점에서 장점이 있었으나, 인장 굴곡 시험(Tensile bending Test) 등을 통해 접합부의 크랙 현상이 발생됨을 확인할 수 있었다.As described in the background art, the method disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2020-0069967 and the like can omit a separate sleeve member when bonding the copper-based
이와 같은 결함은 인장력과 밴딩이 모두 인가되는 경우 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 접합부 영역에서 굴곡강도가 충분하지 못하기 때문이다.Such a defect is because, when both tensile force and bending are applied, flexural strength is insufficient in the junction region of the
여기서, '굴곡강도'란 굽힘 시험에서 시료가 변형, 파단, 크랙 등의 파손이 일어나기 전까지 시료에 가해진 최대 응력으로 정의될 수 있다.Here, 'flexural strength' may be defined as the maximum stress applied to the sample before deformation, fracture, cracking, etc., occurs in the sample in the bending test.
본 발명에 따르면, 이종 도체인 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)를 저항 용접 등을 통해 접합하는 경우 용융물이 도체 내부로 침투되도록 하여 도체 체적률 증가 영역을 형성함으로써 이종도체 접합부의 굴곡강도를 향상시킬 수 있음을 확인하였다.According to the present invention, when the
즉, 본 발명에서는 제1 도체와 제2 도체를 접합한 이종도체 접합부는 접합면(cs)을 기준으로 제1 도체의 체적률 증가 영역 및 제2 도체의 체적률 증가 영역을 포함하도록 형성함으로써 이종도체 접합부의 굴곡강도를 향상할 수 있다. That is, in the present invention, the heterogeneous conductor junction part, which is joined to the first conductor and the second conductor, is formed to include the volume ratio increasing region of the first conductor and the volume ratio increasing region of the second conductor with respect to the junction surface cs. It is possible to improve the flexural strength of the conductor joint.
이를 위해, 앞서 상술한 바와 같이, 용융점이 상대적으로 높은 제1 도체는 일정 길이만큼 체적률을 증가시키는 예비 가공을 통해 제1 도체의 체적률 증가 영역을 형성하였으며, 이를 통해 제2 도체와의 접합 시 접합 면적을 극대화하여 접합 강도를 높일 수 있다.To this end, as described above, in the first conductor having a relatively high melting point, a volume ratio increasing region of the first conductor is formed through preliminary processing to increase the volume ratio by a predetermined length, and through this, bonding with the second conductor The bonding strength can be increased by maximizing the bonding area.
반면, 용융점이 상대적으로 낮은 제2 도체의 경우 제1 도체와의 접합 과정인 용융 저항 용접이 수행되는 과정에서 주로 용융되는 대상이므로 예비 가공을 통해 접합면으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률을 높이는 작업은 의미가 없다.On the other hand, in the case of the second conductor having a relatively low melting point, since it is mainly melted during the fusion resistance welding process, which is the joining process with the first conductor, the volume ratio of the conductor is increased by a certain length from the joint surface through preliminary processing. has no meaning
따라서, 본 발명에서는 제2 도체의 체적률 증가 영역 형성을 위해 후술하는 방법으로 제2 도체의 접합면으로부터 일정 길이만큼 용융물 침투 경로를 형성함으로써 체적률을 낮춘 후, 제1 도체와의 저항 용접 과정에서 용융점이 상대적으로 낮은 제2 도체가 용융되어 생성된 용융물이 용융물 침투 경로를 통해 유입되도록 하여, 결과적으로 용접이 완료된 상태에서 접합부의 제2 도체 영역의 체적률을 증가시켜 굴곡강도를 증대시키는 방법을 적용하였다.Accordingly, in the present invention, in order to form a volume ratio increasing region of the second conductor, a melt penetration path is formed by a predetermined length from the joint surface of the second conductor by a method described later to lower the volume ratio, and then the resistance welding process with the first conductor A method of increasing flexural strength by increasing the volume fraction of the second conductor region of the junction in the state where the welding is completed, as a result, by allowing the second conductor having a relatively low melting point to be melted and the resulting melt flows through the melt penetration path was applied.
구체적으로, 도 7은 본 발명의 알루미늄 재질의 제2 도체(10B)에 용융물 침투 경로를 형성하는 개념을 설명하기 위한 개념도이다.Specifically, FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining the concept of forming a melt penetration path in the
도 7(a)에 도시된 바와 같이, 상기 제2 도체(10B)는 복수의 원형 소선(1)을 원형으로 압축한 원형 압축 도체일 수 있고, 복수의 원형 소선을 집합하여 압축하여도 소선 사이에 공극이 완벽하게 제거될 수 없다.As shown in FIG. 7A , the
앞서 설명한 바와 같이, 이종도체 접합부의 접합면으로부터 상대적으로 용융점이 낮은 제2 도체(10B) 방향으로 일정 길이만큼 체적률이 충분하지 못한 경우에도 수평 인장력에 대한 인장강도를 확보할 수 있으나 인장력과 함께 밴딩이 가해지는 경우 변형, 파단 또는 크랙 등의 파손 문제가 발생될 수 있으므로, 이종 도체의 도체 접합부에서 굴곡강도는 결국 이종 도체 접합부의 접합면으로부터 용융점이 낮은 제2 도체 방향으로 일정 길이만큼에서의 체적률에 비례한다는 가정하에 제2 도체의 체적률 증가 영역을 형성하였으며, 이를 위한 예비 작업으로 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 용융 저항 용접 공정 전에 접합 대상 제2 도체의 접합면에서 미리 결정된 길이 구간의 체적률을 낮추는 예비 공정을 수행하였다.As described above, even when the volume ratio is insufficient for a predetermined length from the joint surface of the dissimilar conductor junction to the
즉, 본 발명은 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)가 접합된 이종도체 접합부의 접합면(cs)에서 용융점이 낮은 제2 도체(10B) 방향으로 일정 길이만큼 체적률을 증가시키기 위한 예비 가공으로 제2 도체(10B)의 접합 전 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)과 그 내부로 적어도 하나의 용융물 침투 경로(4)를 형성하였다.That is, in the present invention, as shown in FIG. 7(b), the
도 7(b)에 도시된 상기 용융물 침투 경로(4)는 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)에 드릴 등을 사용하여 형성한 구멍 또는 일정 길이만큼 원형 소선을 각각 절삭 가공하여 세경화 또는 제거한 영역일 수 있으며, 상기 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)에서 길이 방향으로 일정 길이만큼 체적률이 90% 이하가 되도록 구멍이 복수 개가 되도록 형성하거나 다수의 소선을 절삭 가공하여 형성할 수 있다.The
또한, 상기 용융물 침투 경로(4)는 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 접합과정에서 제2 도체(10B)의 용융물이 유입되도록 하여 체적률을 증가시키고 그에 따라 굴곡강도를 향상시키기 위한 것이므로, 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)에 분산하여 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the
도 8에 도시된 제2 도체(10B)는 알루미늄 재질의 복수의 원형 소선을 압축한 원형 압축 도체의 단면을 도시하며, 도 9에 도시된 제2 도체(10B)는 알루미늄 재질의 복수의 평각 도체로 구성된 도체의 단면을 도시한다.The
도 8 및 도 9에 도시된 제2 도체(10B)에 용융물 침투 경로(4)를 형성하는 방법은 드릴을 이용하여 복수 개의 구멍을 일정한 깊이로 형성하는 방법이 사용될 수 있으나, 드릴링 이외의 절삭 가공 또는 커팅 가공이 사용될 수 있다.The method of forming the
제2 도체(10B)의 접합면(CS2)에 용융물 침투 경로(4)를 형성하여 용융물 침투 경로(4)가 형성된 깊이까지의 제2 도체(10B)의 체적률은 90% 이하가 되도록 드릴로 형성되는 구멍의 개수 등을 결정할 수 있다.By forming the
또한, 상기 용융물 침투 경로(4)는 도체의 중심에 대하여 동심원상에 분포되어 구성되는 것이 밴딩 방향과 무관한 굴곡강도를 확보하기 위하여 바람직하다.In addition, the
따라서, 이와 같이 드릴링 가공, 절삭 가공 또는 커팅 가공 등을 통해 용융물 침투 경로(4)가 형성된 제2 도체(10B)를 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률이 약 98% 이상으로 가공된 제1 도체(10A)에 접합하는 경우 저항 용접과정에서 알루미늄 용융물이 용융물 침투 경로(4)로 침투되어 접합부의 접합면(cs)을 기준으로 일정 길이만큼 체적률이 증가될 수 있다.Therefore, the
실험적으로, 상기 제1 도체(10A)와 상기 제2 도체(10B)의 접합 전 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)에서 일정 길이만큼 용융물 침투 경로를 형성하여 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼에서의 체적률이 90% 이하로 감소된 상태에서 저항 용접을 수행하는 경우 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B) 접합 후 이종도체 접합부(11)의 접합면(cs)을 기준으로 제2 도체(10B) 방향으로 일정 길이까지 제2 도체 체적률 증가 영역(11B)을 확보할 수 있으며, 바람직하게 제2 도체 체적률 증가 영역(11B)의 도체 체적률이 98% 이상이 될 수 있다. 그리고, 상기 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)에 용융물 침투 경로(4)를 형성하는 길이는 최소 20 밀리미터(mm) 이상이 되는 것이 바람직하다.Experimentally, before bonding the
도 10은 한 쌍의 제1 도체(10A)로서의 구리 도체 및 제2 도체(10B)로서의 알루미늄 도체를 각각 용접 지그(j)에 장착한 상태를 도시하며, 도 11는 상기 제1 도체(10A) 및 상기 제2 도체(10B)의 접합면을 저항 용접으로 접합하는 과정을 도시하며, 도 12은 접합된 상기 제1 도체(10A) 및 상기 제2 도체(10B)의 이종도체 접합부(11)에서 버(b)를 제거하고 접합이 완료된 상태를 도시한다.Fig. 10 shows a state in which a pair of copper conductors as the
도 10에 도시된 바와 같이, 각각의 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)를 용접 지그(j)에 장착한 상태에서 제1 도체(10A)의 접합면(cs1) 및 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)를 접촉시키고 통전시키면 접촉면 근방에서 제2 도체의 용융이 진행되고, 이때 도 11에 도시된 바와 같이, 양 도체를 접촉 방향으로 가압하면 버(b)가 형성되며 접합면(cs) 주변에 이종도체 접합부(11)가 형성될 수 있다.As shown in FIG. 10 , the joint surface cs1 and the second conductor of the
전술한 바와 같이, 상기 제1 도체(10A)는 일정 길이만큼 도체 체적률이 높게 가공된 상태이며, 상기 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 체적률이 낮아지도록 용융물 침투 경로(4)가 형성된 상태이다.As described above, the
도 11에 도시된 상기 제1 도체(10A)와 상기 제2 도체(10B)를 접합하는 용접 방법으로 용융 저항 용접(upset butt welding)이 사용될 수 있다. 용융 저항 용접은 전류 통전을 통한 줄열을 이용하여 접합영역의 가열 및 소재 용융의 직접적인 열원으로 사용하는 접합 방법으로, 본 발명의 용융 저항 용접의 경우 전류 공급을 통한 통전 가열 공정과 접합계면에서 도체가 용융되기 시작하면 압착하는 가압 공정으로 구성될 수 있다.As a welding method for joining the
본 발명에 따르면, 상기 용융 저항 용접 시, 용접 온도는 제1 도체(10A)의 용융점 보다 낮으며 제2 도체(10B)의 용융점보다 높은 온도로 저항 용접을 실시한다. According to the present invention, during the resistance welding, the welding temperature is lower than the melting point of the
여기서, 제1 도체(10A)는 거의 용융되지 않으나, 제2 도체(10B)가 충분히 용융되어 제2 도체(10B) 용융물이 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)에 형성된 용융물 침투 경로(4)로 용이하게 침투하도록 하는 것이 필요한데, 이를 위해 적당한 용접 온도를 선정하는 것이 중요하다.Here, the
상기 용접 온도가 제2 도체(10B)의 용융점보다는 높으나 차이가 크지 않을 경우에는 용융물의 점성이 너무 커 용융물이 용융물 침투 경로 내부로 쉽게 유입되기 어렵고 용접 온도가 제2 도체(10B)의 용융점보다 너무 높을 경우에는 용융물이 버 형태로 접합부 근방에 유지되지 못하고 흘러내려 용융물 침투 경로 내부로 충분히 침투하지 못할 가능성이 있다. 이러한 관점에서 용접 온도는 제2 도체(10B)의 용융점 보다 5%~15% 높은 온도로 저항 용접을 수행하는 것이 바람직하다.When the welding temperature is higher than the melting point of the
그리고, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제1 도체(10A)와 상기 제2 도체(10B)는 각각의 용접 지그(j)에 장착된 상태에서 접합 방향으로 노출된 길이(d1<d2)가 서로 다를 수 있다.And, as shown in FIG. 10 , the length d1 < d2 of the
용융 저항 용접 방법으로 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)를 접촉시켜 통전시키는 경우, 용융점이 높은 제1 도체(10A)는 용융이 되지 않으므로 제1 도체(10A)의 노출 길이(d1)를 짧게 하면 반면, 용융점이 낮은 제2 도체(10B)는 용융이 되므로, 충분한 접합을 위해 용융되는 양을 감안하여 제2 도체(10B)의 노출 길이(d2)를 결정한다. When the
구체적으로, 상기 제2 도체(10B)의 노출 길이(d2)가 상기 제1 도체(10A)의 노출 길이(d1)의 2배 이상, 바람직하게는 10배 이상으로 구성될 수 있다.Specifically, the exposure length d2 of the
상기 제2 도체(10B)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금일 수 있으며, 구리 재질의 제1 도체(10A)보다 용융점이 낮고 용접 지그로부터 노출되는 길이가 더 크게 구성되므로, 상기 제2 도체(10B)는 원형 압축 도체 상태로 용접되어도 충분히 용융되어 이종도체 접합부(11)에서 균일하게 접합될 수 있다.The
또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 알루미늄 용융물(m)은 용융 저항 용접이 수행되는 과정에서 제2 도체(10B)의 용융물 침투 경로(4)로 서서히 침입하고, 도 12에 도시된 바와 같이 용용 저항 용접이 완료된 상태에서 용융물 침투 경로(4) 내부는 알루미늄 용융물(m)로 채워지게 되어 이종도체 접합부(11)를 구성하게 된다.In addition, as shown in FIG. 11, the aluminum melt m slowly penetrates into the
여기서, '이종도체 접합부'란 접합과정에서 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)가 접합면(cs)을 중심으로 주변이 재결정 등으로 접합되는 영역을 지시하는 것으로 접합면(cs)을 기준으로 제1 도체(10A)의 체적률 증가 영역(11A) 및 제2 도체(10B)의 체적률 증가 영역(11B)을 포함하는 점선 표시영역으로 정의될 수 있다. Here, the 'heterogeneous conductor junction' refers to a region where the
그리고, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제2 도체(10B)의 용융물 침투경로(4)는 용접 과정이 수행됨에 따라 제2 도체(10B)의 용융에 의하여 짧아지지만, 이종도체 접합부(11)를 구성하는 제1 도체(10A)의 체적률 증가 영역(11A)의 길이보다 제2 도체(10B)의 체적률 증가 영역(11B)의 길이가 더 길게 구성될 수 있다.And, as shown in FIG. 12, the
상기 이종도체 접합부(11)에서 제1 도체(10A)의 체적률 증가 영역(11A)은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 동일 재질의 제1 도체(10A)를 저항 용접으로 용접한 후 접합부(11')의 버(b)를 제거하고 접합부(11')를 절단하여 생성된 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률이 증가된 영역을 의미하고, 제2 도체(10B)의 체적률 증가 영역(11B)은 제1 도체(10A)와 접합과정에서 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)으로부터 알루미늄 용융물(m)이 제2 도체(10B) 방향으로 유입되어 체적률이 증가된 영역을 의미할 수 있다. 여기서 제2 도체(10B)의 체적률 증가 영역(11B)은 접합부의 굴곡강도를 높이기 위해 형성하는 것으로, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 도체(10B)에 용융물 침투 경로(4)를 형성함에 의해 제2 도체(10B)의 체적률 증가 영역(11B)을 형성하는 것을 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다.In the
상기 이종도체 접합부(11)의 제2 도체(10B)의 체적률 증가 영역(11B)에서 제2 도체(10B)의 체적률 역시 약 98 % 이상으로 증가되는 것이 바람직하고, 그에 따라 이종도체 접합부(11)의 굴곡강도가 증가될 수 있다.It is preferable that the volume ratio of the
즉, 용융물 침투 경로(4) 내부로 침투되어 경화된 알루미늄 용융물(m)은 접합면(cs)과 제2 도체(10B)를 연결하는 뼈대 역할을 수행함과 동시에 이종도체 접합부(11)를 구성하는 접합면(cs)으로부터 제2 도체(10B) 방향으로 일정 길이만큼 도체 체적률을 향상시키는 효과를 얻는다고 이해될 수 있다.That is, the aluminum melt m penetrated into the
그리고, 용융 저항 용접이 완료되면, 도 12에 도시된 바와 같이, 접합이 완료된 후 이종도체 접합부(11) 외주면의 버(b)를 제거하면 이종도체 접합부(11)가 완성될 수 있다. 인장굴곡시험에서 이종도체 접합부(11)의 크랙 또는 파단 등의 파손을 방지하기 위해 제2 도체(10B)의 체적률 증가 영역(11B)은 다양한 시험조건에서 체적률이 98% 이상이 되고 그 길이는 최소 3mm 이상은 되어야 하는 것이 바람직하다.And, when the fusion resistance welding is completed, as shown in FIG. 12 , when the burr b on the outer peripheral surface of the
도 10 내지 도 12를 참조한 실시예는 용융점이 다른 이종 도체 접속 시 용융점이 낮은 제2 도체(10B)에만 용융물 침투 경로를 형성하고 접합 과정에서 이종도체 접합부(11) 중 제2 도체(10B)의 도체 체적률을 증가시켜 이종도체 접합부(11)의 굴곡강도가 제2 도체(10B)의 굴곡강도보다 커지게 하였다.In the embodiment with reference to FIGS. 10 to 12, when dissimilar conductors having different melting points are connected, a melt penetration path is formed only in the
그러나, 이와 같이 용융물 침투 경로를 형성하여 도체 체적률을 증가시키는 방법은 용융점이 낮은 제2 도체는 물론 용융점이 높은 제1 도체에도 적용이 가능하다.However, the method of increasing the volume ratio of the conductor by forming the melt penetration path as described above is applicable to the first conductor having a high melting point as well as the second conductor having a low melting point.
즉, 도 3에서 접합부(11')의 커팅으로 형성된 제1 도체(10A)의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률을 더욱 높이면서 접합면에서 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)간 접합 강도를 높이기 위해, 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)를 접합하기 전에 미리 제1 도체(10A)의 접합면(cs1)과 그 내부로 적어도 하나의 용융물 침투 경로를 형성할 수 있다. That is, in FIG. 3 , the volume ratio of the conductor is further increased by a predetermined length from the bonding surface cs1 of the
상기 용융물 침투 경로는 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)간 접합 과정에서 제2 도체(10B)의 용융물이 유입되어 제1 도체(10A)의 체적률 증가 영역(11A)의 체적률을 더욱 증가시키는 역할을 할 수 있다.In the melt penetration path, the melt of the
또한, 상기 용융물 침투 경로를 통해 제2 도체(10B)의 용융물이 제1 도체(10A) 사이로 침투함에 따라 접합면(CS)에서 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)간 접합 강도가 높아진다. 즉, 제1 도체(10A)의 용융물 침투 경로 내부로 침투되어 경화된 알루미늄 용융물은 접합면(cs) 기준으로 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)를 연결하는 뼈대 역할을 수행함과 동시에 이종도체 접합부(11)를 구성하는 접합면(cs)으로부터 제1 도체(10A) 방향으로 일정 길이만큼 도체 체적률을 향상시키는 효과를 얻을 수 있음은 쉽게 짐작할 수 있다.In addition, as the melt of the
도 13은 본 발명의 구리 또는 알루미늄 계열의 소선이 원형으로 압축된 도체와 XLPE 절연층이 적용된 전력케이블의 탈피된 사시도를 도시한다.13 shows a stripped perspective view of a conductor and an XLPE insulation layer applied with a copper or aluminum-based element of the present invention compressed into a circular shape.
도 13을 참조하면, 전력케이블(100)은 중심부에 도체(10)가 구비된다. 상기 도체(10)는 전류가 흐르는 통로 역할을 하게 되며, 예를 들어 구리(구리 합금 포함) 또는 알루미늄(알루미늄 합금 포함) 등으로 구성될 수 있다. 상기 도체(10)는 도 14에 도시된 바와 같이 유연성을 위하여 원형의 복수 개의 원형 소선을 원형으로 압축한 원형 압축 도체로 구성될 수 있으나, 도 14를 참조하여 후술하는 바와 같이 평각 도체로 구성될 수도 있다.13, the
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 구성된 내부반도전층(12)이 구비될 수 있다.Since the surface of the
내부반도전층(12)은 도체면의 전하분포를 고르게 하여 전계를 균일하게 하여 후술하는 절연층(14)의 절연내력을 향상시키게 된다. 나아가, 도체(10)와 절연층(14) 간의 간격 형성을 방지하여 코로나 방전 및 이온화를 방지하는 기능을 수행할 수 있다.The
내부반도전층(12)의 외측에는 절연층(14)이 구비된다. 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.An insulating
이러한 전력케이블의 절연층(14)은 지절연 또는 수지 재질(XLPE 등)이 주로 적용된다.The insulating
도 13에 도시된 전력케이블의 절연층은 수지 재질로 구성되는 예를 설명하고 있으나, 지절연 절연층이 적용될 수도 있다.Although the example in which the insulating layer of the power cable shown in FIG. 13 is made of a resin material is described, a ground-insulating insulating layer may be applied.
수지 재질의 절연층(14)은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지가 사용되며, 폴리에틸렌 수지가 바람직하다. 상기 폴리에틸렌 수지는 가교 수지일 수 있으며 가교제로서 실란 또는 유기 과산화물, 예를 들어, 다이큐밀퍼옥사이드(DCP) 등에 의해 제조될 수 있다. For the insulating
그리고, 절연층(14)의 외측에는 외부반도전층(16)이 구비된다. 상기 외부반도전층(16)은 접지되어 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.In addition, an outer
외부반도전층(16)의 외측에는 케이블의 종류에 따라 금속시스(18) 등이 구비될 수 있다. 상기 금속시스(18)는 전기적 차폐 및 단락전류의 귀로로 활용될 수 있으며, 상기 금속시스(18)는 중성선 형태로 구성되는 차폐층으로 대체될 수도 있다.A
전력케이블(100)의 최외측에는 외부자켓(20)이 구비된다. 상기 외부자켓(20)는 케이블(100)의 최외측에 구비되어 전력케이블(100)의 내부 구성을 보호할 수 있다. 따라서, 상기 외부자켓(20)은 일반적으로 PVC(Polyvinyl chloride; 폴리염화비닐) 또는 PE(Polyethylene: 폴리에틸렌) 등으로 구성될 수 있다.An
이러한 전력케이블은 지중 또는 지중 관로 내에 포설되는 전력케이블일 수 있다. 전력케이블은 지중 또는 지중 관로 외에도 강 또는 바다 등과 같은 수중에 설치되는 전력케이블(이하, '해저 전력케이블'이라 함)일 수도 있다. 해저 전력케이블의 경우 거친 수중 환경에 적응하고 케이블을 보호하기 위하여 지중 전력케이블과 다른 구조를 가질 수 있다.Such a power cable may be a power cable laid underground or in an underground pipeline. The power cable may be a power cable (hereinafter referred to as 'submarine power cable') installed in water, such as a river or sea, in addition to an underground or underground pipeline. In the case of a submarine power cable, it may have a structure different from that of an underground power cable in order to adapt to the harsh underwater environment and protect the cable.
도 14는 본 발명의 구리 또는 알루미늄 계열의 평각 도체와 XLPE 절연층이 적용된 전력케이블의 탈피된 사시도를 도시한다. 도 13을 참조한 지중 전력케이블의 구조와 대체적으로 유사하나 차이점을 중심으로 설명한다.14 shows a stripped perspective view of a power cable to which a copper or aluminum-based flat conductor and an XLPE insulation layer of the present invention are applied. It is generally similar to the structure of the underground power cable with reference to FIG. 13, but the differences will be mainly described.
도 14를 참조하면, 전력케이블(100)은 도체(10), 내부 반도전층(12), 절연층(14), 외부 반도전층(16)을 포함하여, 도체(10)를 따라 케이블 길이 방향으로만 전력을 전송하고, 케이블 반경 방향으로는 전류가 누설되지 않도록 하는 케이블 코어부(A)를 구비한다.Referring to FIG. 14 , the
상기 도체(10)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(구리 합금 포함) 또는 알루미늄(알루미늄 합금 포함) 등으로 이루어질 수 있다.The
상기 도체(10)는 도 11에 도시된 바와 같이, 원형의 중심 소선(1a)과 상기 원형 중심 소선(1a)을 감싸도록 연선된 평각 소선(1b)으로 이루어진 평각 소선층(1C)을 구비하며 전체적으로 원형의 단면을 가지는 평각도체(10)일 수 있다.As shown in FIG. 11, the
다른 예로서 상기 도체(10)는 도 13에 도시된 바와 같이, 복수 개의 원형 소선을 연선하여 원형으로 압축한 원형 압축도체일 수 있다. As another example, as shown in FIG. 13 , the
상기 평각도체(10)는 도 13에 도시된 원형 압축 도체에 비하여 체적률이 상대적으로 높아 케이블 외경을 축소할 수 있는 장점이 있다.The
상기 도체(10) 외부에는 내부 반도전층(12)이 형성될 수 있고, 상기 내부 반도전층(12) 외측에는 절연층(14)이 구비될 수 있다. 상기 절연층(14)은 지절연 또는 수지 재질이 적용될 수 있으나, 도 14에 도시된 본 발명의 해저 전력케이블(100) 역시 도 13에 도시된 지중 전력케이블과 마찬가지로 XLPE 재질로 구성되는 예를 도시한다.An
상기 절연층(14)의 외부에는 외부 반도전층(16)이 구비될 수 있고, 상기 외부 반도전층(16) 외측에 케이블에 수분이 침투하는 것을 방지하기 위한 수분 흡수부(17)를 구비할 수 있다. 상기 수분 흡수부(17)는 상기 도체(10)의 연선된 소선 사이 및/또는 상기 도체(10)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 흡수부는 급격한 전계 변화를 방지하기 위하여 반도전성을 가질 수 있다.An outer
또한, 상기 수분 흡수부(17)는 동선직입 테이프(미도시)와 함께 구비될 수 있다. 상기 동선직입 테이프는 동선(Copper wire)과 부직포 테이프 등으로 구성되어 외부 반도전층(16)과 금속시스(18) 간의 전기적 접촉을 원활히 하는 작용을 하며, 상기 수분흡수층(17)은 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 흡수층(17)은 급격한 전계 변화를 방지하기 위해 반도전성을 가지는 것이 바람직하며, 통전 및 수분흡수 작용을 모두 할 수 있도록, 수분 흡수층(17)에 동선을 포함시켜 구성할 수도 있다.In addition, the
이와 같이 구성된 상기 케이블 코어부(A)의 외부에는 케이블 보호부(B)가 구비되며, 해저에 포설되는 해저 전력케이블(100)은 케이블 외장부(C)를 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 케이블 보호부(B) 및 케이블 외장부(C)는 케이블의 전력 전송 성능에 영향을 미칠 수 있는 수분침투, 기계적 외상, 부식 등의 다양한 환경요인으로부터 코어부(A)를 보호한다.A cable protection part (B) is provided on the outside of the cable core part (A) configured as described above, and the
상기 케이블 보호부(B)는 금속시스(18)와 고분자 시스(20)를 포함하여, 사고전류, 외력 내지 기타 외부환경 요인으로부터 케이블을 보호한다.The cable protection unit B includes a
도 13에 도시된 지중 전력케이블은 금속시스 외측에 케이블 자켓이 구비되는 구조를 갖는 것으로 설명하였으나, 도 14에 도시된 해저 전력케이블의 금속시스(18) 외측에 고분자 시스(20)가 구비되는 것으로 이해될 수 있다.The underground power cable shown in FIG. 13 has been described as having a structure in which a cable jacket is provided outside the metal sheath, but the
특히, 해저 전력케이블을 구성하는 상기 금속시스(18)는 차폐, 접지 또는 실링 등의 목적으로 상기 코어부(10)를 둘러싸도록 형성할 수 있다. 특히, 상기 전력케이블(100)이 해저와 같은 환경에 포설되는 경우, 수분과 같은 이물질이 상기 케이블 코어부(A)에 침입하는 것을 방지하기 위해 상기 케이블 코어부(A)를 실링하도록 형성할 수 있으며, 상기 케이블 코어부(A) 외부에 용융된 금속을 압출하여 이음새가 없는 연속적인 외면을 가지도록 형성하여 차수성능이 우수하게 할 수 있다. 상기 금속으로는 납(Lead) 또는 알루미늄을 사용하며, 해저에 포설되는 전력케이블(100)의 경우에는 해수에 대한 내식성이 우수한 납을 사용하는 것이 바람직하고, 기계적 성질을 보완하기 위해 금속 원소를 첨가한 합금연(Lead alloy)을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 금속시스(18)는 전력케이블(100) 단부에서 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.In particular, the
또한, 상기 금속시스(18)는 케이블의 내식성, 차수성 등을 추가로 향상시키고 상기 고분자 시스(20)와의 접착력을 향상시키기 위해 표면에 부식 방지 컴파운드, 예를 들어, 블로운 아스팔트 등이 도포될 수 있다.In addition, the
상기 고분자 시스(20)는 상기 금속시스(18)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(20)는 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 등과 같은 수지로 형성될 수 있으며, 해저에 포설되는 전력케이블(100)의 경우에는 차수성이 우수한 폴리에틸렌 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 난연성이 요구되는 환경에서는 폴리염화비닐 수지를 사용하는 것이 바람직하다.The
상기 전력케이블(100)은 상기 고분자 시스(20)의 외측에 아연도금 처리된 강철 테이프 등으로 구성되는 금속 강대층(21)을 구비하여, 상기 절연유의 팽창에 의해 상기 금속시스(18)가 팽창하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 금속 강대층(21)의 상부 및/또는 하부에는 반도전성 부직포 테이프 등으로 이루어져 전력케이블(100)에 가해지는 외력을 완충하는 베딩층(미도시)을 구비할 수 있으며, 폴리염화비닐 내지 폴리에틸렌 등의 수지로 구성되는 외부 시스(22)를 더 구비하여 전력케이블(100)의 내식성, 차수성 등을 더욱 향상시키고, 기계적 외상 및 열, 자외선 등의 기타 외부 환경 요인으로부터 케이블을 추가적으로 보호하는 케이블 보호부(B)로 기능할 수 있다.The
또한, 해저에 포설되는 전력케이블(100)은 선박의 닻 등에 의해 외상을 입기 쉬우며, 해류나 파랑 등에 의한 굽힘력, 해저면과의 마찰력 등에 의해서도 파손될 수 있으므로 이를 막기 위하여 상기 케이블 보호부(B)의 외부에 케이블 외장부(C)를 추가로 구비할 수 있다.In addition, the
상기 케이블 외장부(C)는 금속 아머층(34) 및 써빙층(38)을 포함할 수 있다. 상기 금속 아머층(34)은 강철, 아연도금강, 구리, 황동, 청동 등으로 이루어지고 단면 형태가 원형, 평각형 등인 와이어를 횡권하여 적어도 1층 이상으로 구성할 수 있으며, 상기 전력케이블(100)의 기계적 특성과 성능을 강화하는 기능을 수행할 뿐만 아니라 외력으로부터 케이블을 추가적으로 보호한다.The cable sheath (C) may include a metal armor layer (34) and a serving layer (38). The
폴리프로필렌 얀 등으로 구성되는 상기 써빙층(38)은 상기 금속 아머층(34)의 상부 및/또는 하부에 1층 이상으로 형성되어 케이블을 보호하며, 최외곽에 형성되는 써빙층(38)은 색상이 다른 2종 이상의 재료로 구성되어 해저에서 포설된 케이블의 가시성을 확보할 수 있다.The serving
이와 같은 전력케이블을 포설하는 경우 수백 미터 또는 수 킬로미터 간격으로 중간접속이 수행될 수 있다.In the case of laying such power cables, intermediate connections may be performed at intervals of several hundred meters or several kilometers.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력케이블의 중간접속구조의 단면도를 도시한다.15 is a cross-sectional view of an intermediate connection structure of a power cable according to an embodiment of the present invention.
도 15에 도시된 중간접속구조는 해저 전력케이블 등에 주로 이용되는 팩토리 접속구조 또는 플렉서블 접속구조일 수 있다.The intermediate connection structure shown in FIG. 15 may be a factory connection structure or a flexible connection structure mainly used for submarine power cables and the like.
즉, 전력케이블(100A, 100B)의 중간 접속을 전력케이블 포설 현장이 아닌 전력케이블 공장 등에서 수행하고 보빈 또는 턴테이블 등에 권취하여 포설 현장으로 운반하여 포설하는 방법으로 적용되어 전력케이블 포설 기간을 단축하여 비용을 절감할 수 있다.That is, the intermediate connection of the power cables (100A, 100B) is performed not at the power cable installation site, but at the power cable factory, etc., and then wound on a bobbin or turntable, etc., and transported to the installation site. can save
이와 같은 전력케이블 접속구조(300)에 의하여 접속되는 한 쌍의 전력케이블의 도체가 이종 도체일 수 있다.The conductors of a pair of power cables connected by such a power
예를 들면 제1 전력케이블(100A)의 제1 도체(10A)는 구리 도체이며 제2 전력케이블(100B)의 제2 도체(10B)는 알루미늄 도체로 구성될 수 있다.For example, the
이러한 팩토리 접속구조는 하우징 형태의 외함을 적용하지 않고, 중간접속구조 내부 구성을 양 전력케이블의 내부 구조와 유사하게 복원한 복원층을 통해 중간접속구조를 구성할 수 있다.Such a factory connection structure may configure the intermediate connection structure through a restoration layer in which the internal configuration of the intermediate connection structure is restored similarly to the internal structure of both power cables without applying a housing-type enclosure.
즉, 한 쌍의 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)는 전술한 바와 같이 접합면에서 제1 도체(10A)의 체적률을 높이고 제2 도체(10B)의 체적률은 낮춘 상태에서 용융 저항 용접을 수행하여 이종도체 접합부를 형성할 수 있으며, 도체 접합부(11) 외측에 반도전 튜브를 이용하여 내부 반도전 복원층(12')을 형성하고, 내부 반도전 복원층(12') 외측에 양 전력케이블의 절연층을 상호 연결하도록 XLPE 테이프 또는 절연지를 감아 절연층을 복원한 절연 복원층(14')을 구성하고, 내부 반도전 복원층(12')과 마찬가지로 상기 절연 복원층 외측(14')에 반도전 튜브를 이용하여 외부 반도전 복원층(16')을 구성할 수 있다.That is, as described above, the pair of
또한, 상기 전력케이블의 금속시스를 연결하며, 차폐, 차수 또는 실링을 위하여 리드(lead) 튜브 등을 이용하여 금속시스 복원층(18)을 형성하고 금속시스 복원층(18') 외측에 외부시스 복원층(20')을 복원하고, 필요에 따라 금속강대 복원층 및 외장부 복원층 등을 더 구성할 수 있다.In addition, the metal sheath of the power cable is connected, and a metal
이러한 팩토리 접속구조의 경우 해저 등의 수중 환경에 포설되는 경우 지속적으로 밴딩에 노출되고 조류 등의 영향에 의하여 지속적으로 인장력이 가해져 중간접속구조를 구성하는 도체 접합부의 충분한 굴곡강도를 확보할 필요가 있다.In the case of such a factory connection structure, when it is installed in an underwater environment such as the seabed, it is continuously exposed to bending, and tensile force is continuously applied under the influence of currents, etc., so it is necessary to secure sufficient flexural strength of the conductor joints constituting the intermediate connection structure. .
따라서, 전술한 바와 같이, 제1 전력케이블의 구리 재질의 제1 도체(10A)는 일정 길이만큼 체적률을 높이고, 제2 전력케이블의 알루미늄 재질의 제2 도체(10B)는 접합면으로부터 일정 길이만큼 체적률을 낮춰 용융 저항 용접 시 제1 도체(10A)보다 용융점이 낮은 용융물이 제2 도체(10B)의 접합면에 형성된 용융물 침투 경로로 유입되어 제2 도체의 빈 공간을 충진시키게 되고, 그 결과 제2 도체(10B)의 체적률을 높이고 그에 따라 굴곡강도가 향상될 수 있음은 전술한 바와 같다.Therefore, as described above, the
도 1 내지 도 15에 도시된 이종도체 접합부는 양 전력케이블의 도체는 이종이지만, 직경은 동일한 경우를 예로 들어 설명하였다. 도체의 직경이 동일하므로, 제1 도체(10A)인 구리가 구비된 전력케이블이 발열이 적고 통전 능력이 크지만, 육지 구간과 해저 구간을 연결하는 케이블 중 해저 구간에서는 발열이 크게 문제가 되지 않으므로, 해저 구간에서는 알루미늄 계열 도체가 적용된 전력케이블을 배치하고 육지 구간에는 구리 계열의 도체가 적용된 전력케이블을 배치하여 그 경계영역에서 중간접속되는 경우 비용 감소와 안정성 향상이라는 효과를 모두 얻을 수 있다.In the heterogeneous conductor junction shown in FIGS. 1 to 15, the conductors of both power cables are of different types, but have the same diameter as an example. Since the diameter of the conductor is the same, the power cable provided with copper, which is the
그러나, 위와 같은 특수한 경계 영역 이외에도 한 쌍의 이종 도체를 구비한 양 전력케이블을 중간 접속할 필요가 있고, 이 경우 통전 능력 또는 발열 차이에 의하여 도체의 직경 및 그에 따른 케이블 직경이 다른 전력케이블을 중간 접속해야 하는 경우가 있다.However, in addition to the above special boundary area, it is necessary to intermediately connect both power cables having a pair of different conductors. There are times when you have to
구체적으로, 통전 능력 또는 발열로 인해, 구리 도체인 제1 도체(10A)와 알루미늄 도체인 제2 도체(10B)의 직경은 다를 수 있다.Specifically, the diameters of the
본 발명은 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 직경이 다른 경우(이경 및 이종 도체)에도 적용이 가능한 이종도체 접합부를 제공할 수 있다. 도 16 및 도 17을 참조하여, 이경 및 이종 도체의 접속구조와 이를 포함하는 전력케이블의 중간접속구조에 대하여 설명한다.The present invention can provide a heterogeneous conductor junction that can be applied even when the
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력케이블의 중간접속구조의 단면도를 도시하며, 도 17은 도 16에 도시된 전력케이블의 중간접속구조에 적용 가능한 이종도체 접합부의 사시도를 도시한다.16 is a cross-sectional view of an intermediate connection structure of a power cable according to an embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a perspective view of a dissimilar conductor junction applicable to the intermediate connection structure of the power cable shown in FIG. 16 .
도 16을 참조하면, 상기 중간접속구조(300)는 한 쌍의 제1 전력케이블(100A) 및 제2 전력케이블(100B)의 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B), 상기 제1 도체(10A) 및 상기 제2 도체(10B) 단부에 함께 접합되는 O-링(30), 상기 한 쌍의 제1 전력케이블(100A) 및 제2 전력케이블(100B)의 절연층(14A, 14B)과 연결되어 상기 이종도체 접합부를 감싸도록 구성되는 코로나 실드(320) 및 상기 한 쌍의 제1 전력케이블(100A) 및 제2 전력케이블(100B) 외측을 감싸며 상온에서 수축가능한 탄성 수지 재질로 이루어지며, PMJ(Pre molded Joint) 형태의 슬리브 부재(360)를 포함할 수 있다. 상기 슬리브 부재(360)는 중공형 형태를 가질 수 있다.Referring to FIG. 16 , the
상기 코로나 실드(320)는 제1 전력케이블(100A)의 절연층(14A)에서 제2 전력케이블(100B)의 절연층(14B)을 향해 연장 형성된다. 이 경우, 상기 코로나 실드(320)는 평평한 외면을 가지고, 상기 O-링(30)을 둘러싸도록 구성되며, 양측의 마주보는 한 쌍의 절연층(14A, 14B)의 표면과의 단차없이 연속적인 면을 형성하여 전계 집중을 방지 또는 완화하며, O-링(30)에 의해 접속된 한 쌍의 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)와 슬리브 부재(360) 사이에서 발생할 수 있는 코로나 방전을 방지할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에서는 서로 직경이 다른 한 쌍의 케이블(100A, 100B)을 연결하게 되므로 코로나 실드(320)도 양쪽의 직경이 다른 구조로 구성되며, 외측은 직경이 상대적으로 큰 제2 전력케이블(100B)에서 직경이 상대적으로 작은 제1 전력케이블(100A)을 향해 경사진 구조를 가질 수 있다.In an embodiment of the present invention, since a pair of
상기 슬리브 부재(360)는 상기 코로나 실드(320)의 외측에 구비되고, 구리 재질로 구성되어 상대적으로 도체의 직경이 작은 제1 전력케이블(100A)의 단부가 삽입되는 제1 단부(330A)와 알루미늄 재질로 구성되어 상대적으로 직경이 큰 제2 전력케이블(100B)의 단부가 삽입되는 제2 단부(330B)를 구비하는 제1 전극(330), 상기 제1 전극(330)과 이격되어 대향하도록 구비되는 한 쌍의 제2 전극(340) 및 상기 제1 전극(330), 제2 전극(340) 및 상기 한 쌍의 제1 전력케이블(100A) 및 제2 전력케이블(100B)의 절연층(14A, 14B)을 감싸는 슬리브 절연층(350)을 포함할 수 있다. 상기 슬리브 절연층(350)은 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 또는 액상 실리콘 고무(LSR : Liquid Silicon Rubber)로 형성될 수 있다.The
상기 제1 전극(330)은 반도전 물질로 이루어지고 전력케이블의 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)와 전기적으로 연결되어, 소위 고압전극(electrode)의 역할을 한다. 상기 제2 전극(340)도 마찬가지로 반도전 물질로 이루어지며 전력케이블의 외부반도전층(16A, 16B)과 연결되어 소위 차폐전극(Deflector)의 역할을 하게 된다. 따라서, 상기 중간접속함(300) 내부에서 전계분포는 상기 제1 전극(330)과 상기 제2 전극(340) 사이를 따라 분포되며, 상기 제1 전극(330) 및 제2 전극(340)은 그 사이에서 전계가 국부적으로 집중되지 않고 골고루 퍼지도록 하는 역할을 하게 된다.The
이때, 상기 제1 전극(330)은 상기 제1 단부(330A) 위치의 케이블 중심에서 외부 표면까지의 거리(D1)와 상기 제2 단부(330B)의 중심에서 외부 표면까지의 거리(D2)는 서로 동일하고, 상기 제1 단부(330A) 및 제2 단부(330B)에서 각 중심에서 내부 표면까지의 각 거리(L1, L2)와 상기 각 제1 전력케이블(100A) 및 제2 전력케이블(100B)의 절연층(14A, 14B)의 표면에서 외부 표면까지의 거리(P1, P2)는 서로 상이하게 구성될 수 있다. At this time, the distance D1 from the center of the cable at the position of the
상기 제1 도체(10A) 및 상기 제2 도체(10B)는 재질과 직경이 다르고, 그에 따라 케이블 중심으로부터 제1 전력케이블(100A) 및 제2 전력케이블(100B)의 절연층(14A, 14B) 외주면까지의 거리가 다르지만 상기 제1 단부(330A) 및 제2 단부(330B)의 각 중심에서 내부 표면까지의 각 거리(L1, L2)와 상기 각 제1 전력케이블(100A) 및 제2 전력케이블(100B)의 절연층(14A, 14B)의 표면에서 외부 표면까지의 거리(P1, P2)를 다르게 하여 상기 제1 전극(330)은 상기 제1 단부(330A) 위치의 케이블 중심에서 외부 표면까지의 거리(D1)와 상기 제2 단부(330B)의 중심에서 외부 표면까지의 거리(D2)를 일치시킬 수 있다.The
나아가, 상기 중간접속구조(300)는 상기 슬리브 부재(360)를 감싸는 소위 '코핀박스(coffin box)' 또는 '금속 케이싱(metal casing)'으로 이루어진 외함부재(200)를 구비한다. 이 때, 상기 하우징(200)과 상기 슬리브 부재(360) 사이의 공간에는 방수재(미도시) 등이 충진될 수 있다.Furthermore, the
이와 같이 접속되는 도체의 직경 또는 전력케이블의 외경이 다른 경우에도 O-링(30)을 적용하여 도체 접합부 근방에서의 전계 집중을 완화하여 구성된다는 점은 차이가 있으나, 제1 전력케이블의 구리 재질의 제1 도체(10A)의 접합면으로부터 일정 길이만큼 체적률을 높이고, 제2 전력케이블의 알루미늄 재질의 제2 도체(10B)는 접합면으로부터 일정 길이만큼 체적률을 낮춰 용융 저항 용접시 제2 도체의 용융물이 제2 도체(10B)의 접합면에 형성된 용융물 침투 경로로 유입되어 제2 도체의 빈 공간을 충진시켜 제2 도체(10B)의 체적률을 높이고 그에 따라 굴곡강도가 향상될 수 있음은 마찬가지이다.Even when the diameter of the connected conductor or the outer diameter of the power cable is different, the difference is that the O-
도 16은 이종 및 이경 도체를 구비하는 한 쌍의 전력케이블의 예로서 XLPE 재질의 절연층을 구비하는 전력케이블을 접속하는 중간접속구조를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명에 따른 이종도체 접합부로 도체가 접속되는 전력케이블은 지절연 케이블이어도 무방하다.16 is an example of a pair of power cables having different types and diameters of conductors, and has been described with an intermediate connection structure for connecting power cables having an insulating layer made of XLPE material. The connected power cable may be a ground-insulated cable.
즉, 도 1 내지 도 16을 참조한 본 발명의 이종도체 접합부 및 이종 도체 접속방법은 전술한 동경 도체의 접속, O-링이 함께 접합된 이경 도체의 접속에 적용이 가능하고, 중간접속되는 전력케이블의 절연층 종류에 따라 이종도체 접합부 외측에 코로나 실드와 슬리브 부재가 장착되는 중간접속구조 외에도 이종도체 접합부 외측에 절연지를 감아 양 방향의 지절연 전력케이블의 지절연층과 연결되도록 구성되는 보강 절연층을 구비하는 중간접속구조에도 적용이 가능하며, 이러한 지절연 중간접속구조의 경우 외함부재를 구비하는 리지드 중간접속구조(Rigid Joint) 또는 외함부재가 생략되고 보강 절연층 외측에 각각의 케이블 층을 복원하는 방식의 유연한 팩토리 또는 플랙서블 접속구조에도 적용이 가능하다.That is, the dissimilar conductor junction and dissimilar conductor connection method of the present invention with reference to FIGS. 1 to 16 can be applied to the connection of the above-mentioned copper conductor and the connection of the dissimilar conductor to which the O-ring is bonded together, and the power cable connected in the middle In addition to the intermediate connection structure in which the corona shield and sleeve member are mounted on the outside of the dissimilar conductor junction according to the type of insulation layer of It can be applied to an intermediate connection structure having It can also be applied to a flexible factory or flexible connection structure.
전술한 바와 같이, 구리와 알루미늄 등 이종 도체로 구성된 전력케이블을 중간 접속하는 경우에 통전 용량 또는 발열 문제를 해소하기 위해 도체 및 케이블의 직경이 다르게 구성될 수 있다. 이하, 이경 및 이종 도체로 구성되는 한 쌍의 전력케이블을 중간 접속하는 방법을 검토한다.As described above, in the case of intermediate connection of power cables composed of dissimilar conductors such as copper and aluminum, in order to solve problems of current carrying capacity or heat generation, conductors and cables may have different diameters. Hereinafter, a method for intermediately connecting a pair of power cables composed of different diameters and different conductors will be reviewed.
이하 도면을 참조하여 중간접속함(300)에 의해 도체의 직경이 서로 상이한 한 쌍의 제1 전력케이블(100A) 및 제2 전력케이블(100B)을 서로 연결하는 순서 및 상기 중간접속구조(300)에 대해서 상세히 살펴보기로 한다.With reference to the drawings, the order of connecting a pair of first power cables (100A) and second power cables (100B) having different conductor diameters to each other by the intermediate junction box (300) and the intermediate connection structure (300) Let's take a look at it in detail.
도 17을 참조하면, 이경 및 이종 도체를 접합하기 위하여 이종도체 접합부(11)를 감싸도록 O-링(30)이 구비될 수 있다.Referring to FIG. 17 , an O-
상기 O-링(30)은 제1 도체(10A)가 삽입되어 장착되며, 상기 O-링(30)의 최대 외경은 제2 도체(10B)의 외경과 일치되고 최소 외경(관통구 직경)은 제1 도체(10A)의 외경과 일치되도록 구성될 수 있다. The O-
따라서, 상기 O-링(30)이 장착된 상태에서 용융 저항 용접이 완료되면, 상기 O-링(30)의 최대 외경 부위(B) 측면은 상기 제2 도체(10B) 접합면(cs2)에 접합되고, 상기 O-링(30)의 관통구의 내주면은 제1 도체(10A)의 외주면에 접합될 수 있다.Therefore, when melt resistance welding is completed in the state in which the O-
따라서, 상기 O-링(30)의 관통구의 직경은 제1 도체(10A)의 직경에 대응되는 크기로 구성되는 것이 바람직하다.Accordingly, the diameter of the through hole of the O-
이와 같은 구조로, 이경 및 이종 도체인 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 각각의 접합면이 접합됨과 동시에 상기 O-링(30)의 관통구 내주면과 접합면이 각각 제1 도체(10A)의 외주면과 제2 도체(10B) 접합면(cs2)에 접합되어 일체화될 수 있다.With this structure, the bonding surfaces of the
상기 O-링(30)은 제2 전력케이블(100B)의 제2 도체(10B)와 제1 전력케이블의 제1 도체(10A)의 직경 차이를 보상하여, 이종도체 접합부(11)에서의 단차를 제거하기 위한 목적으로 구비될 수 있다. 따라서, 상기 O-링(30)의 단면은 각각 직각 삼각형 또는 테이퍼 형태로 구성될 수 있다. 상기 O-링(30)은 테이퍼진 외주면을 구비하여 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 이종도체 접합부(11)에서의 단차를 제거할 수 있고, 단차 등에서의 전계 집중 등을 방지 또는 완화할 수 있다.The O-
상기 O-링(30)의 재질은 제1 도체(10A) 또는 제2 도체(10B)의 재료와 동일하게 구성될 수 있으나, 바람직하게는 용융점이 낮은 제2 도체(10B)의 재질과 동일한 재질로 구성될 수 있다.The material of the O-
도 18 내지 도 20은 도 17에 도시된 이종도체 접합부의 도체 접합과정을 도시한다.18 to 20 show a conductor bonding process of the dissimilar conductor junction shown in FIG. 17 .
도 18 내지 도 20에 도시된 이종도체 접합부의 도체 접합 과정은 이종도체 접합부(11)에서의 전계 집중을 완화하기 위하여 O-링(30)을 적용한다는 점 이외에는 도 1 내지 도 12을 참조한 이종 동경 도체 접합과정과 동일하다. The conductor bonding process of the dissimilar conductor junction shown in FIGS. 18 to 20 is the same as that of the dissimilar conductor with reference to FIGS. 1 to 12, except that an O-
즉, 접속되는 도체의 직경 또는 전력케이블의 외경이 다른 경우에도 O-링(30)을 적용하여 이종도체 접합부(11) 근방에서의 전계 집중을 완화하여 구성된다는 점은 차이가 있으나, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 접합 전에 제1 전력케이블의 구리 재질의 제1 도체(10A)의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 높이고, 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 전력케이블의 알루미늄 재질의 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 용융물 침투 경로를 형성하는 방법으로 체적률을 낮춰 용융 저항 용접시 제1 도체(10A)보다 용융점이 낮은 제2 도체의 용융물이 제2 도체(10B)의 접합면(cs2)에 형성된 용융물 침투 경로로 유입되어 제2 도체의 빈 공간을 충진시켜 제2 도체(10B)의 체적률을 높이고 그에 따라 굴곡강도를 향상시킬 수 있음은 마찬가지이다.That is, even when the diameter of the conductor to be connected or the outer diameter of the power cable is different, the O-
따라서, 도 1 내지 도 12을 참조한 이종 동경 도체 접합과정과 중복된 설명은 생략한다.Accordingly, the description overlapping with the bonding process of dissimilar copper conductors with reference to FIGS. 1 to 12 will be omitted.
도 18에 도시된 바와 같이, 직경이 다른 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)를 용접 지그(j', j'')에 장착하는 경우, 상기 제1 도체(10A)의 단부에 O-링(30)을 장착할 수 있다. 따라서, 도 18에 도시된 용접 지그(j')는 O-링(30)이 장착된 제1 도체(10A)를 장착할 수 있도록 O-링(30) 수용부를 포함하는 구조로 구성될 수 있다.18, when the
그리고, 상기 O-링(30)은 용융점이 낮은 제2 도체(10B)와 같은 알루미늄 계열로 구성되어, 도 19에 도시된 바와 같이, 통전 및 가압시 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)와 함께 용융 및 재결정되어 접합될 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 O-링(30)을 제1 도체(10A)와 동일한 구리 계열 금속으로 구성하는 방법도 가능하지만, 상기 O-링(30)과 상기 O-링(30)의 관통구 내주면과 상기 관통구에 삽입된 제1 도체(10A)와의 접합성을 향상시키기 위하여, 상기 O-링(30)을 용융점이 낮은 제2 도체(10B) 재질로 구성하는 것이 바람직하다.In addition, the O-
이와 같은 방법으로 접합된 제1 도체(10A), 제2 도체(10B) 및 O-링(30)의 이종도체 접합부(11)는 도 20에 도시된 바와 같이 제2 도체(10B)에 제1 도체(10A)의 단부가 삽입된 형태로 접합이 완료될 수 있으며, 이종도체 접합부(11)의 외주면은 O-링(30)의 외주면으로 대체되어 이경 도체임에도 불구하고 단차가 아닌 경사면으로 구성될 수 있다.The
전술한 바와 같이, 상기 O-링(30)의 외주면의 최소 외경 부위(x)에서의 외경은 상기 제1 도체(10A)의 외경과 일치되고, 상기 최대 외경 부위(y) 에서의 외경은 상기 제2 도체(10B)의 외경과 일치되어 직경이 다른 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 직경 차이에 따라 발생될 수 있는 이종도체 접합부(11)에서의 단차를 완만한 경사면화하여 전계 집중 등의 문제를 완화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 용융 저항 용접 과정에서 알루미늄 용융물이 제2 도체(10B)의 접합면에 형성된 용융물 침투 경로로 유입되어 제2 도체(10B)의 체적률 및 굴곡강도가 향상될 수 있음은 마찬가지이다.As described above, the outer diameter at the minimum outer diameter portion (x) of the outer peripheral surface of the O-
또한, 상기 O-링(30)은 용융 저항 용접 과정에서 재결정되고, 제1 도체의 접합부 근방을 감싸며, 접합면을 통해 제2 도체 내부의 뼈대 역할을 하는 용융물 침투 경로에서 알루미늄 도체와 연결되는 구조를 갖게 되어 인장굴곡 강도가 더욱 향상될 수 있다.In addition, the O-
도 21은 굴곡강도를 확인할 수 있는 시험 방법인 3포인트 굴곡 시험을 도시한다. 도 22는 본 발명에 따른 이종 도체 접합방법으로 접합된 이종도체 접합부의 3포인트 굴곡 시험 결과물의 이미지를 도시한다.21 shows a three-point bending test, which is a test method that can confirm flexural strength. 22 shows an image of a three-point bending test result of a dissimilar conductor joint joined by a dissimilar conductor bonding method according to the present invention.
도 21에 도시된 3포인트 굴곡 시험(3 point bending test)은 1번 및 3번 롤러(r1, r3) 위로 시편을 거치한 이후 2번 롤러(r2)를 시편에 맞닿도록 위치시키고, 2번 롤러(r2)를 아래로 이동시키면서 소정의 시간 간격마다 하중을 기록하고, 시편이 파단되거나 인가되는 하중이 최고점을 넘어 하락하면 시험을 중지함으로써 2번 롤러(r2)가 누르고 있는 포인트의 굴곡 강도를 시험할 수 있는 방법이다. In the three-point bending test shown in FIG. 21, after the specimen is mounted on the first and third rollers r1 and r3, the second roller r2 is placed in contact with the specimen, and the second roller While moving (r2) down, the load is recorded at predetermined time intervals, and the test is stopped when the specimen breaks or the applied load falls beyond the highest point. way you can do it
예를 들어, ISO 7438 Metallic materials bend test에 기재된 시험 조건에 따르면 1번 및 3번 롤러 이격 거리 L은 240mm이고, 2번 롤러의 직경(D)은 100mm이고, 시편 직경(d)은 평균 48mm이고, 2번 롤러(r2)의 하강 속도(V)는 10mm/min일 수 있으며, 시험 조건은 적정 범위 내에서 변경 가능하다.For example, according to the test conditions described in ISO 7438 Metallic materials bend test, the distance L of
구체적으로 도 22에 도시된 시편은 3포인트 굴곡 시험에 따라 시험한 결과물이다. 시편은 이종도체 접합부(11), 구리 도체인 제1 도체(10A) 및 알루미늄 도체인 제2 도체(10B)를 포함할 수 있으며, 제1 도체(10A)는 접합면으로부터 일정 길이만큼 체적률을 높이는 예비 가공이 수행되며, 제2 도체(10B)는 접합면에 도 10에 도시된 바와 같은 용융물 침투 경로를 형성하여 체적률을 낮추는 예비 가공이 수행되며, 이종도체 접합부(11)는 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)의 접합구조로서 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)의 체적률이 높아진 접합구조이다.Specifically, the specimen shown in FIG. 22 is a result of testing according to a three-point bending test. The specimen may include a
도 22에 도시된 바와 같이 3포인트 굴곡 시험을 수행한 결과 구리 재질의 제1 도체(10A) 및 이종도체 접합부(11)에서는 변형, 파단, 크랙 등의 파손이 발생되기 전에 상대적으로 용융점이 낮은 제2 도체(10B)에서 변형(pd)의 한 예로서 소선 벌어짐이 발생되었다. 이종도체 접합부(11)에 걸리는 하중보다 작은 하중이 걸리는 제2 도체(10B)에서 변형이 발생하였다는 것은 제2 도체(10B)보다 이종도체 접합부(11)의 굴곡강도가 상대적으로 높음을 의미한다.As a result of performing a three-point bending test as shown in FIG. 22, the
일반적으로, 도체는 해저 환경 등 거친 환경에서 충분한 굴곡강도를 갖도록 설계되는데, 상기 이종도체 접합부(11)가 제2 도체(10B)보다 상대적으로 높은 굴곡강도를 가진다는 것은 상기 이종도체 접합부(11)가 충분한 굴곡강도를 확보한 것으로 볼 수 있다.In general, a conductor is designed to have sufficient flexural strength in a harsh environment such as a seabed environment. The fact that the
이러한 시험 결과를 통해 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 도체의 체적률이 증가되도록 가공된 제1 도체(10A) 및 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 체적률이 낮아지도록 가공되며 제1 도체(10A)보다 용융점이 낮은 제2 도체(10B)가 용융 저항 용접의 방법으로 제1 도체(10A)의 용융점보다 낮고 제2 도체(10B)의 용융점보다 높은 온도로 접합되는 경우, 이종도체 접합부(11)의 굴곡강도는 제2 도체(10B)의 굴곡강도보다 크다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 재료의 특성상 상기 이종도체 접합부(11)에서의 굴곡강도는 제1 도체(10A)의 굴곡강도보다 작다고 볼 수 있다.Through these test results, the
그러므로, 이종 도체를 구비한 전력케이블을 접속하는 경우, 이종도체 접합부에서 접합면(cs)을 기준으로 제1 도체(10A)의 체적률 증가 영역(11A) 및 제2 도체(10B)의 체적률 증가 영역(11B)을 형성하여 충분한 굴곡강도를 확보할 경우에 이종도체 접합부에서 발생하는 변형, 파단, 크랙 등의 파손 문제를 해결할 수 있다. Therefore, when a power cable having a dissimilar conductor is connected, the volume ratio of the volume
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.Although the present specification has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims described below. will be able to carry out Therefore, if the modified implementation basically includes the elements of the claims of the present invention, all of them should be considered to be included in the technical scope of the present invention.
4 : 용융물 침투 경로
10A : 제1 도체
100A : 제1 전력 케이블
11 : 도체 접합부
10B : 제2 도체
100B : 제2 전력 케이블
30 : O-링
300 : 중간접속구조4: melt penetration path
10A: first conductor
100A: first power cable
11: conductor joint
10B: second conductor
100B: second power cable
30 : O-ring
300: intermediate connection structure
Claims (36)
상기 제1 전력케이블은 복수 개의 소선으로 이루어지는 제1 도체를 포함하고,
상기 제2 전력케이블은 복수 개의 소선으로 이루어지고 상기 제1 도체와 상이한 재질의 제2 도체를 포함하며,
상기 제1 도체의 용융점은 상기 제2 도체의 용융점보다 더 크며,
상기 케이블 접속구조는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체를 접합한 이종도체 접합부를 포함하고,
상기 이종도체 접합부는 제1 도체 체적률 증가 영역 및 제2 도체 체적률 증가 영역을 포함하고,
상기 제1 도체 체적률 증가 영역은 상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 높이는 제1 도체의 예비 가공을 수행함으로써 형성되고, 상기 제2 도체 체적률 증가 영역은 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 낮추는 제2 도체의 예비 가공을 수행한 후 제1 도체와 제2 도체를 저항 용접에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.A power cable system comprising a first power cable including a first conductor, a second power cable including a second conductor, and a cable connection structure for connecting the first power cable and the second power cable,
The first power cable includes a first conductor made of a plurality of wires,
The second power cable is made of a plurality of wires and includes a second conductor of a material different from that of the first conductor,
the melting point of the first conductor is greater than the melting point of the second conductor;
The cable connection structure includes a dissimilar conductor junction part joined to the first conductor and the second conductor,
The dissimilar conductor junction includes a first conductor volume fraction increasing region and a second conductor volume fraction increasing region,
The first conductor volume ratio increasing region is formed by performing preliminary processing of the first conductor to increase the volume ratio by a predetermined length from the joint surface cs1 of the first conductor, and the second conductor volume ratio increasing region is Power cable system, characterized in that the first conductor and the second conductor are formed by resistance welding after performing preliminary processing of the second conductor to lower the volume ratio by a predetermined length from the joint surface (cs2) of the two conductors.
상기 제1 도체의 예비 가공은 한 쌍의 제1 도체를 용접으로 접합 후 접합 부위를 절단하고 절단면을 제1 도체의 접합면(cs1)으로 구성하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.According to claim 1,
The preliminary processing of the first conductor is a power cable system, characterized in that after joining a pair of first conductors by welding, cutting the joint portion and configuring the cut surface as the joint surface (cs1) of the first conductor.
상기 제1 도체의 예비 가공에 의하여 상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 제1 도체의 체적률이 98% 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.3. The method of claim 2,
Power cable system, characterized in that the volume ratio of the first conductor is 98% or more by a predetermined length from the joint surface (cs1) of the first conductor by the preliminary processing of the first conductor.
상기 제1 도체는 구리 또는 구리 합금 재질이며, 상기 제2 도체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질인 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.According to claim 1,
The first conductor is made of copper or a copper alloy material, and the second conductor is made of aluminum or an aluminum alloy material.
상기 제2 도체의 예비 가공은 상기 제1 도체와 도체 접합 전에 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 용융물 침투 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.According to claim 1,
The power cable system, characterized in that the preliminary processing of the second conductor forms a melt penetration path in the longitudinal direction of the second conductor from the bonding surface (cs2) of the second conductor before bonding the first conductor and the conductor.
상기 제2 도체의 예비 가공에 의하여 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 제2 도체의 체적률이 90% 이하로 되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.6. The method of claim 5,
Power cable system, characterized in that the volume ratio of the second conductor by a predetermined length from the joint surface (cs2) of the second conductor by the preliminary processing of the second conductor is 90% or less.
상기 용융물 침투 경로는 드릴을 사용하여 상기 제2 도체의 접합면(cs2)의 복수 지점을 드릴링하여 형성한 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템. 6. The method of claim 5,
The power cable system, characterized in that the melt penetration path is formed by drilling a plurality of points of the joint surface (cs2) of the second conductor using a drill.
상기 용융물 침투 경로는 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 절삭 공구를 이용하여 상기 제2 도체를 구성하는 복수의 소선의 일부를 절삭하여 제거함으로써 형성한 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.6. The method of claim 5,
The melt penetration path is formed by cutting and removing a portion of the plurality of strands constituting the second conductor using a cutting tool from the joint surface (cs2) of the second conductor.
상기 제2 도체의 체적률 증가 영역의 체적률은 상기 접합면(cs)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 적어도 3mm까지는 98% 이상인 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.According to claim 1,
The volume ratio of the volume ratio increasing region of the second conductor is 98% or more from the joint surface (cs) to at least 3 mm in the longitudinal direction of the second conductor.
상기 제1 도체의 직경이 상기 제2 도체의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 이종도체 접합부를 구비하는 전력케이블 시스템.According to claim 1,
A power cable system having a dissimilar conductor junction, characterized in that the diameter of the first conductor is smaller than the diameter of the second conductor.
상기 이종도체 접합부는 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 직경 차이에 의한 단차를 경사면으로 마감하기 위하여 외주면이 경사진 O-링이 함께 접합된 것을 특징으로 하는 이종도체 접합부를 구비하는 전력케이블 시스템.11. The method of claim 10,
The dissimilar conductor junction is a power cable system having a dissimilar conductor junction, characterized in that an O-ring with an inclined outer circumferential surface is joined together to close the step difference due to the difference in diameter between the first conductor and the second conductor with an inclined surface. .
상기 이종도체 접합부는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체를 저항용접으로 접합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.According to claim 1,
The dissimilar conductor junction part is a power cable system, characterized in that the first conductor and the second conductor are joined by resistance welding.
상기 제1 도체 또는 상기 제2 도체는 원형압축도체인 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템. According to claim 1,
The power cable system, characterized in that the first conductor or the second conductor is a circular compression conductor.
상기 제1 도체 또는 상기 제2 도체는 평각도체인 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.According to claim 1,
The power cable system, characterized in that the first conductor or the second conductor is a flat conductor.
상기 제1 전력케이블은 복수 개의 소선으로 이루어지는 제1 도체를 포함하고,
상기 제2 전력케이블은 복수 개의 소선으로 이루어지고 상기 제1 도체와 상이한 재질의 제2 도체를 포함하며,
상기 제1 도체의 용융점은 상기 제2 도체의 용융점보다 더 크며,
상기 케이블 접속구조는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체를 접합한 이종도체 접합부를 포함하고,
상기 이종도체 접합부는 접합면(cs)을 기준으로 제1 도체의 체적률 증가 영역 및 제2 도체의 체적률 증가 영역을 포함하고,
상기 이종도체 접합부의 굴곡강도는 상기 제2 도체의 굴곡강도보다 큰 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.A power cable system comprising a first power cable including a first conductor, a second power cable including a second conductor, and a cable connection structure for connecting the first power cable and the second power cable,
The first power cable includes a first conductor made of a plurality of wires,
The second power cable is made of a plurality of wires and includes a second conductor of a material different from that of the first conductor,
the melting point of the first conductor is greater than the melting point of the second conductor;
The cable connection structure includes a dissimilar conductor junction part joined to the first conductor and the second conductor,
The dissimilar conductor junction includes a volume ratio increasing region of the first conductor and a volume ratio increasing region of the second conductor with respect to the junction surface (cs),
The power cable system, characterized in that the flexural strength of the dissimilar conductor junction is greater than the flexural strength of the second conductor.
상기 제2 도체의 체적률 증가 영역의 체적률은 상기 접합면(cs)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 적어도 3mm까지는 98% 이상인 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.16. The method of claim 15,
The volume ratio of the volume ratio increasing region of the second conductor is 98% or more from the joint surface (cs) to at least 3 mm in the longitudinal direction of the second conductor.
상기 제1 도체는 구리 또는 구리 합금 재질이며, 상기 제2 도체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질인 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.16. The method of claim 15,
The first conductor is made of copper or a copper alloy material, and the second conductor is made of aluminum or an aluminum alloy material.
상기 제1 도체의 직경이 상기 제2 도체의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 이종도체 접합부를 구비하는 전력케이블 시스템.16. The method of claim 15,
A power cable system having a dissimilar conductor junction, characterized in that the diameter of the first conductor is smaller than the diameter of the second conductor.
상기 이종도체 접합부는 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 직경 차이에 의한 단차를 경사면으로 마감하기 위하여 외주면이 경사진 O-링이 함께 접합된 것을 특징으로 하는 이종도체 접합부를 구비하는 전력케이블 시스템.19. The method of claim 18,
The dissimilar conductor junction is a power cable system having a dissimilar conductor junction, characterized in that an O-ring with an inclined outer circumferential surface is joined together to close the step difference due to the difference in diameter between the first conductor and the second conductor with an inclined surface. .
상기 이종도체 접합부는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체를 저항용접으로 접합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.16. The method of claim 15,
The dissimilar conductor junction part is a power cable system, characterized in that the first conductor and the second conductor are joined by resistance welding.
상기 제1 도체의 체적률 증가 영역은 상기 제1 도체와 상기 제2 도체와의 용접 전에 미리 일정 길이만큼 체적률이 높게 가공된 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템. 16. The method of claim 15,
The volume ratio increasing region of the first conductor is a power cable system, characterized in that the volume ratio is processed to be high by a predetermined length in advance before welding between the first conductor and the second conductor.
상기 제2 도체와 접합 전에 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률이 98% 이상이 되도록 상기 제1 도체가 가공되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.22. The method of claim 21,
Power cable system, characterized in that the first conductor is processed so that the volume ratio is 98% or more by a certain length from the bonding surface (cs1) of the first conductor before bonding with the second conductor.
상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 제1 도체를 가공하는 방법은 한 쌍의 제1 도체를 용접으로 접합 후 접합 부위를 절단하고 절단면을 상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로 구성하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.22. The method of claim 21,
In the method of processing the first conductor with a volume ratio higher than a predetermined size by a certain length from the joint surface cs1 of the first conductor, after joining a pair of first conductors by welding, the joint portion is cut and the cut surface is Power cable system, characterized in that it is composed of the bonding surface (cs1) of the first conductor.
상기 제1 도체와 제2 도체 접합 전에 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 용융물 침투 경로를 형성하여 체적률이 미리 결정된 크기 이하가 되도록 상기 제2 도체를 가공한 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.16. The method of claim 15,
Before joining the first conductor and the second conductor, a melt penetration path is formed in the longitudinal direction of the second conductor from the bonding surface (cs2) of the second conductor, and the second conductor is processed so that the volume ratio is less than or equal to a predetermined size A power cable system that features.
상기 제2 도체의 체적률을 90% 이하가 되도록 가공한 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.25. The method of claim 24,
Power cable system, characterized in that the volume ratio of the second conductor is processed to be 90% or less.
상기 용융물 침투 경로는 드릴을 사용하여 상기 제2 도체의 접합면(cs2)의 복수 지점을 드릴링하여 형성한 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템. 25. The method of claim 24,
The power cable system, characterized in that the melt penetration path is formed by drilling a plurality of points of the joint surface (cs2) of the second conductor using a drill.
상기 용융물 침투 경로는 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 절삭 공구를 이용하여 상기 제2 도체를 구성하는 복수의 소선의 일부를 절삭하여 제거함으로써 형성한 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.25. The method of claim 24,
The melt penetration path is formed by cutting and removing a portion of the plurality of strands constituting the second conductor using a cutting tool from the joint surface (cs2) of the second conductor.
상기 제1 도체 또는 상기 제2 도체는 원형압축도체인 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템. 16. The method of claim 15,
The power cable system, characterized in that the first conductor or the second conductor is a circular compression conductor.
상기 제1 도체 또는 상기 제2 도체는 평각도체인 것을 특징으로 하는 전력케이블 시스템.16. The method of claim 15,
The power cable system, characterized in that the first conductor or the second conductor is a flat conductor.
상기 제1 도체의 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 제1 도체의 예비 가공단계;
상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 미리 결정된 크기 이상으로 낮게 가공하는 제2 도체의 예비 가공단계; 및,
상기 제1 도체의 접합면(cs1)과 상기 제2 도체의 접합면(cs2)을 저항용접으로 접합함으로써 이종도체 접합부를 형성하는 저항용접 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 접속방법A power cable connection method for connecting a first power cable including a first conductor made of a plurality of circular wires and a second power cable including a second conductor comprising a plurality of circular wires made of a material different from the first conductor,
A preliminary processing step of the first conductor by processing the volume ratio higher than a predetermined size by a predetermined length from the joint surface (cs1) of the first conductor;
a pre-processing step of processing a second conductor with a volume ratio lower than a predetermined size by a predetermined length from the joint surface (cs2) of the second conductor; and,
and a resistance welding step of forming a dissimilar conductor junction by joining the bonding surface (cs1) of the first conductor and the bonding surface (cs2) of the second conductor by resistance welding.
상기 저항용접 단계는 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체에 전류를 통전시켜 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체를 용융시키며 가압하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 이종도체를 구비하는 전력케이블 접속방법.31. The method of claim 30,
The resistance welding step is performed by passing a current through the first conductor and the second conductor to melt the first conductor and the second conductor and pressurize the first conductor and the second conductor. .
상기 저항용접 단계는 상기 제1 도체와 상기 제2 도체의 용접을 위한 용접 지그에서 제1 도체의 노출 길이가 제2 도체의 노출 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 이종도체를 구비하는 전력케이블 접속방법.31. The method of claim 30,
In the resistance welding step, the exposed length of the first conductor in the welding jig for welding the first conductor and the second conductor is smaller than the exposed length of the second conductor. How to connect.
상기 제1 도체의 예비 가공단계는 상기 제1 도체 접합면(cs1)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 98% 이상이 되도록 한 쌍의 제1 도체를 용접으로 접합하여 접합부를 형성하고, 상기 접합부를 절단하여 절단면을 상기 제1 도체의 접합면(cs1)이 되도록 하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 접속방법. 31. The method of claim 30,
In the preliminary processing step of the first conductor, a junction is formed by joining a pair of first conductors by welding such that the volume ratio is 98% or more by a predetermined length from the junction surface of the first conductor cs1, and the junction is cut A power cable connection method, characterized in that it is carried out in a way that the cut surface becomes the bonding surface (cs1) of the first conductor.
상기 제2 도체의 예비 가공단계는 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 일정 길이만큼 체적률을 90% 이하가 되도록 상기 제1 도체와 도체 접합 전에 상기 제2 도체의 접합면(cs2)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 미리 결정된 길이만큼 용융물 침투 경로를 형성하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 이종도체를 구비하는 전력케이블 접속방법.31. The method of claim 30,
The pre-processing step of the second conductor is performed from the bonding surface cs2 of the second conductor before bonding the first conductor and the conductor so that the volume ratio is less than or equal to 90% by a certain length from the bonding surface cs2 of the second conductor. A method for connecting a power cable having a dissimilar conductor, characterized in that it is performed by a method of forming a melt penetration path by a predetermined length in the longitudinal direction of the second conductor.
상기 저항용접 단계 후 상기 이종도체 접합부를 구성하는 제2 도체의 체적률 증가 영역의 체적률은 상기 접합면(cs)으로부터 상기 제2 도체 길이 방향으로 적어도 3mm까지는 98% 이상인 것을 특징으로 하는 전력케이블 접속방법.31. The method of claim 30,
After the resistance welding step, the volume ratio of the volume ratio increasing region of the second conductor constituting the dissimilar conductor junction is 98% or more from the junction surface (cs) to at least 3 mm in the longitudinal direction of the second conductor. How to connect.
상기 저항용접 시 용접온도는 제1 도체의 용융점 보다 낮으며 제2 도체의 용융점보다 5%~15% 높은 온도인 것을 특징으로 하는 전력케이블 접속방법.31. The method of claim 30,
The welding temperature during resistance welding is lower than the melting point of the first conductor and 5% to 15% higher than the melting point of the second conductor.
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