KR20230081954A - 동적 해저 케이블 - Google Patents

Abstract

동적 해저 케이블은 도체, 상기 도체 주위에 배치되는 절연 시스템층, 상기 절연 시스템층 주위에 배치되는 시스, 상기 절연 시스템층 및 상기 시스 사이에 배치되는 스크린층을 포함하고, 상기 스크린층은 상기 절연 시스템층 상에 상기 도체의 축 방향을 따라 나선형 방식으로 배열되는 차폐 와이어 및 상기 차폐 와이어 상에 배치되며 직물구조로 직조되어 이루어진 차폐 테이프를 포함한다.

Description

동적 해저 케이블{DYNAMID SUBMARINE CABLE}

본 발명은 동적 해저 케이블에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동조 테이프와 차폐 와이어 간 마찰은 감소되고, 마찰을 통해 발생하는 차폐 와이어의 응력을 최소화하여 차폐 구조의 내구성을 증가시킬 수 있는 동적 해저 케이블에 관한 것이다.

해저 케이블은 통상 Medium voltage(33kV 이하) 와 High Voltage (66kV 이상)에 사용되며, 해저에서 사용되는 특성으로 인해 절연성능의 보호를 위한 차수 역할과 차폐 역할을 하는 금속 시스의 역할이 중요하다.

종래의 해저 케이블은 이러한 두 가지 목적을 달성하기 위하여 연피(납, Lead) 튜브층을 압출하여 적용하였다. 그러나 최근에는 원가절감의 목적과 다이내믹 환경에 적합한 구조를 달성하기 위하여 피로에 취약한 연피 층 대신에 절연재료의 특성강화와 와이어 또는 테이프 등을 조합하여 적용하는 방식이 사용되고 있다.

이 중 차폐 와이어와 동조 테이프를 이용하는 방식의 경우 차폐 와이어는 전체 면적을 커버할 수 없으므로 차폐 와이어 사이를 연결하기 위한 동조 테이프(Equalization Tape)가 필요하게 된다. 이러한 동조 테이프는 통상 차폐 와이어 위에 위치하게 되면, 차폐 와이어의 연합 방향과 같게 또는 다르게 하면 피치를 달리하여 와이어간 연결이 될 수 있는 구조를 구성하게 된다. 차폐 와이어 위에 동조 테이프를 접착하는 경우 케이블의 작동 중에 발생하는 인장력과 굽힘 변형은 케이블 구성요소 간의 압축력으로 작용되고, 구성품 간의 마찰계수에 의해 결정되는 마찰력이 발생하게 된다. 이러한 반복적인 굽힘에 의해 구성요소 간 자유로운 움직인 제한되고, 특히 동조 테이프는 차폐 와이어와 상대적인 마모와 거동을 방해하는 기능을 인가하게 된다.

이런 누적된 마모와 거동의 제약으로 인해 부분적으로 과도한 변형이 발생되며 이는 차폐 와이어의 파단을 야기하기도 한다. 또한, 이러한 부분적인 차폐 와이어의 파단은 케이블의 고장이나 이상 발생 시 케이블의 보호하는 역할을 충실하게 수행할 수 없는 상태로 만드는 문제점이 있다.

한국등록특허공보 제10-2086194호(2020.03.02.)

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 차폐 테이프와 차폐 와이어 간 마찰은 감소되고, 마찰을 통해 발생하는 차폐 와이어의 응력을 최소화여 차폐 구조의 내구성을 증가시킬 수 있는 동적 해저 케이블을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 동적 해저 케이블은 도체, 상기 도체 주위에 배치되는 절연 시스템층, 상기 절연 시스템층 주위에 배치되는 시스, 상기 절연 시스템층 및 상기 시스 사이에 배치되는 스크린층을 포함하고, 상기 스크린층은 상기 절연 시스템층 상에 상기 도체의 축 방향을 따라 나선형 방식으로 배열되는 차폐 와이어 및 상기 차폐 와이어 상에 배치되며 직물구조로 직조되어 이루어진 차폐 테이프를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차폐 테이프는 전도성 물질을 포함하는 선재들로 이루어진 제1 편조부재 및 상기 제1 편조부재와 교차되는 방향으로 엇갈리게 배치되며, 수분 흡수 물질을 포함하는 선재들로 이루어진 제2 편조부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 편조부재는 구리를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 편조부재는 수분흡수사를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차폐 테이프의 배열 방향과 상기 도체의 축 방향이 이루는 각도는 상기 차폐 와이어의 배열 방향과 상기 도체의 축 방향이 이루는 각도와 다른 각도를 가질 수 있다.

본 발명에 따르면, 동적 해저 케이블의 스크린 층은 차폐 와이어와 상기 차폐 와이어 주변에 배치되는 차폐 테이프를 포함한다.

상기 차폐 테이프는 전도성 물질을 포함하는 선재들로 이루어진 제1 편조부재 및 상기 제1 편조부재와 교차되는 방향으로 엇갈리게 배치되며, 수분 흡수 물질을 포함하는 선재들로 이루어진 제2 편조부재를 포함한다. 이에 따라, 제2 편조부재는 수분이 유입되는 경우 수분을 흡수하여 부풀게 되며, 부풀어진 제2 편조부재가 차폐 테이프의 공극을 메울 수 있다. 따라서, 상기 제2 편조부재가 직물구조로 이루어지는 편조 구조의 공극을 메우게 되어 전체적으로 동적 해저 케이블의 굽힘, 전단 및 비틀림에 대한 내구성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 해저 케이블을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 해저 케이블의 스크린층을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 해저 케이블의 차폐 테이프를 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 해저 케이블을 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 해저 케이블(1)은 3개의 코어들을 포함한다. 동적 해저 전력 케이블(1)은 제1 코어(3a), 제2 코어(3b) 및 제3 코어(3c)를 포함한다. 상기 제1 코어(3a)는 제1 도체, 전기 절연 시스템(7)의 부분을 형성할 수도 있는 제1 절연 시스템 층(7a), 제1 스크린 층(9a) 및 제1 시스(11a)를 포함하고, 상기 제1 시스(11a)는 하나 이상의 층들을 포함할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 동적 해저 케이블은 도체, 상기 도체 주위에 배열된 절연 시스템 층을 포함한 절연 시스템, 절연 시스템 층 주위에 배열된 시스, 및 절연 시스템 층과 시스 사이에 배열된 스크린 층을 포함한다. 따라서, 도체, 절연 시스템 층, 스크린 층 및 시스는 동심형으로 또는 본질적으로 동심형으로 배열된다.

스크린 층은 도체의 전기 차폐를 제공하도록 배열된다. 상기 절연 시스템 층은, 반전도 층, 예를 들어, 카본 블랙을 포함하는 가교형 폴리에틸렌(XLPE)층일 수도 있다. 절연 시스템 층은 전기 절연 시스템의 부분을 정의하거나 형성할 수도 있다. 따라서, 전기 절연 시스템은 하나 이상의 절연 시스템 층들을 포함할 수도 있다. 수개의 절연 시스템 층들을 갖는 변형예들에 있어서, 절연 시스템 층들은 상이할 수도 있으며, 하나의 층은 예를 들어 전기 절연 층일 수도 있고 하나 이상의 층들은 예를 들어 반전도 층(들)일 수도 있다. 일 예로서, 전기 절연 시스템은 3개의 동심형으로 배열된 절연 시스템 층들, 내부 반전도 층, 외부 반전도 층, 및 내부 반전도 층과 외부 반전도 층 사이에 배열된 전기 절연 층을 포함할 수도 있다.

도체, 절연 시스템 층, 스크린 층 및 시스는 동적 해저 케이블의 코어를 형성하거나 그 부분을 형성한다. 동적 해저 케이블은, 스크린 층 주위에 배열된 하나 이상의 외장 층(들), 및 외부 시스를 더 포함한다.

상기 제1 절연 시스템 층(7a)은 상기 제1 도체(5a) 주위에 배열된다. 상기 제1 스크린 층(9a)은 상기 제1 절연 시스템 층(7a)과 상기 제1 시스(11a) 사이에 배열된다. 상기 제1 스크린층(9a)은 제1 차폐 와이어(15a) 및 제1 차폐 테이프(16a)를 포함할 수 있다.

상기 제1 차폐 와이어(15a)는 상기 제1 절연 시스템(7a)층 상에 상기 제1 도체(5a)의 축 방향을 따라 나선형 방식으로 배열될 수 있다. 상기 제1 차폐 테이프(16a)는 상기 차폐 와이어(15a) 상에 배치되며 직물구조로 직조되어 이루어질수 있다.

상기 제1 차폐 테이프(16a)는 전도성 물질을 포함하는 선재들로 이루어진 제1 편조부재(161, 도 3) 및 상기 제1 편조부재와 교차되는 방향으로 엇갈리게 배치되며, 수분 흡수 물질을 포함하는 선재들로 이루어진 제2 편조부재(162, 도 3)를 포함할 수 있다.

상기 제2 코어(3b)는 상기 제1 코어(3a) 및 상기 제3 코어와 실질적으로 동일하다. 따라서, 상기 제2 코어(3b)는, 예를 들어, 제2 도체(5b), 상기 제2 도체(5b) 주위에 배열된 제2 절연 시스템 층(7b), 제2 스크린 층(9b) 및 제2 시스(11b)를 포함한다. 상기 제2 코어(3b) 및 상기 제3 코어(3c)는 상기 제1 코어 (3a)와 실직적으로 동일하므로, 상기 제2 코어(3b) 및 상기 제3 코어(3c)에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 동적 해저 케이블(1) 은: 3개의 필러 디바이스들 (17)을 더 포함하고, 각각의 필러 디바이스(17)는 상기 제1 코어(3a), 상기 제2 코어(3b) 및 상기 제3 코어(3c)의 2개의 인접한 코어들의 개별 쌍 사이에 배열된다. 도1에 도시된 필러 디바이스(17)는 상기 제1 코어(3a)와 상기 제2 코어(3b) 사이에 배열된다.

본 발명의 일실시예에 따른 동적 해저 케이블(1)은 외장 층(19) 및 외장 층(19) 주위에 배열된 외부 시스(23)를 포함한다. 상기 외장 층(19)은 상기 제1 코어(3a), 상기 제2 코어(3b), 상기 제3 코어(3c) 및 상기 3개의 필러 디바이스들(17)에 의해 형성된 둘레 주위에 배열된 복수의 나선형으로 권취된 외장 와이어들(21)을 포함한다. 상기 외장 와이어들(21)은 통상적으로, 3개의 코어들(3a, 3b, 3c) 및 3개의 필러 디바이스들(17) 주위에 배열된 중간 시스의 둘레 주위에 배열될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 해저 케이블의 스크린층을 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 해저 케이블의 차폐 테이프를 나타내는 도면이다.

도 2 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 해저 케이블의 스크린층은 차폐 와이어(15) 및 차폐 테이프(16)를 포함할 수 있다.

상기 차폐 와이어(15)는 상기 절연 시스템층(7) 상에 상기 도체의 축 방향을 따라 나선형 방식으로 배열될 수 있다. 상기 차폐 테이프(16)는 상기 차폐 와이어(15) 상에 배치되며 전도성 물질을 포함할 수 있다. 상기 차폐 와이어(15)는 상기 절연 시스템층(7)의 전체 면적을 커버할 수 없기 때문에 상기 차폐 와이어(15) 사이를 연결하기 위한 상기 차폐 테이프(16)가 배치될 수 있다.

상기 차폐 테이프(16)는 전도성 물질을 포함하는 선재들로 이루어진 제1 편조부재(161) 및 상기 제1 편조부재(161)와 교차되는 방향으로 엇갈리게 배치되며, 수분 흡수 물질을 포함하는 선재들로 이루어진 제2 편조부재(162)를 포함할 수 있다.

상기 제1 편조부재(161)는 구리를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 편조부재(162)는 수분흡수사를 포함할 수 있다.

상기 차폐 테이프(16)는 상기 차폐 와이어(15)를 고정하는 역할을 할 수 있다. 한편, 상기 차폐 테이프(16)는 비교적 넓은 면적으로 상기 차폐 와이어(15)와 접촉하게 되며, 이에 따라 상기 차폐 와이어(15)의 자유로운 움직임을 억제하는 역할이 커질 수 있다. 또한, 상기 차폐 테이프(16)가 선재들을 이용한 직물구조로 이루어지기 때문에 합사선 간의 공극을 통해 수분 침투를 억제하기 어려운 단점을 갖게 된다. 이러한 단점을 보완하기 위해 단선의 소선경을 증가시키게 되며 이러한 소선경의 증가로 편조 구조에서 소선 간의 굴곡이 크게 발행하여 오히려 마찰이나 압축력에 대해 불리한 구조를 갖게 된다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 차폐 테이프(16)는 구리 선재로 이루어지는 제1 편조부재(161)와 수분 흡수사로 이루어지는 제2 편조부재(162)로 구성된다. 상기 제2 편조부재(162)는 수분이 유입되는 경우 수분을 흡수하여 부풀게 되며, 이에 따라 부풀어진 제2 편조부재가 차폐 테이프의 공극을 메울 수 있다. 이처럼 상기 제2 편조부재가 직물구조로 이루어지는 편조 구조의 공극을 메우게 되어 전체적으로 동적 해저 케이블의 굽힘, 전단 및 비틀림에 대한 내구성을 높일 수 있다.

상기 제1 편조부재(161) 및 상기 제2 편조부재(162)는 1:1의 비율로 합사되어 차폐 테이프(16)를 구성할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 편조부재(161) 및 상기 제2 편조부재(162)의 합사 비율은 필요에 따라 적절하게 변경될 수 있다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 동적 해저 케이블
3a, 3b, 3c: 코어
5a, 5b, 5c: 도체
7a, 7b, 7c: 절연 시스템 층
9a, 9b, 9c: 스크린 층
11a, 11b, 11c: 시스
15a, 15b, 15c: 차폐 와이어
16a, 16b, 16c: 차폐 테이프
17: 필러 디바이스
19: 외장층
21: 외장 와이어
23: 외부 시스
161: 제1 편조부재
162: 제2 편조부재

Claims (5)

1. 도체;
   상기 도체 주위에 배치되는 절연 시스템층;
   상기 절연 시스템층 주위에 배치되는 시스;
   상기 절연 시스템층 및 상기 시스 사이에 배치되는 스크린층을 포함하고,
   상기 스크린층은,
   상기 절연 시스템층 상에 상기 도체의 축 방향을 따라 나선형 방식으로 배열되는 차폐 와이어; 및
   상기 차폐 와이어 상에 배치되며 직물구조로 직조되어 이루어진 차폐 테이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 해저 케이블.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 차폐 테이프는
   전도성 물질을 포함하는 선재들로 이루어진 제1 편조부재; 및
   상기 제1 편조부재와 교차되는 방향으로 엇갈리게 배치되며, 수분 흡수 물질을 포함하는 선재들로 이루어진 제2 편조부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 해저 케이블.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 편조부재는 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 해저 케이블.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 제2 편조부재는 수분흡수사를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 해저 케이블.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 차폐 테이프의 배열 방향과 상기 도체의 축 방향이 이루는 각도는 상기 차폐 와이어의 배열 방향과 상기 도체의 축 방향이 이루는 각도와 다른 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 동적 해저 케이블.
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Images