KR20240011701A - 스트랜드-블록형 케이블에 주입하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
PIB계 스트랜드 블록 매스틱에 의해 차단된, 사이에 틈새 공간을 가진 복수의 전도체 스트랜드를 포함하는 전도체를 가진 스트랜드 블록 케이블을 재생하기 위한 방법으로서, 상기 전도체는 폴리머 케이블 절연체에 의해 둘러싸인다. 상기 방법은: 케이블 절연체의 탄성 한계보다 낮은 압력에서 케이블의 전도체 스트랜드 내로 가압 가스를 사전 주입하는 단계; 및 케이블 절연체의 탄성 한계보다 낮은 압력에서 케이블의 전도체 스트랜드 내로 재생 유체를 주입하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 도체 스트랜드들 사이에 주로 폴리이소부틸렌(PIB)계 종방향 스트랜드-블록형 매스틱으로 제조된 고체 유전체 중전압 전력 케이블의 실란 주입에 관한 것이다.
전력 케이블:
전력 케이블은 일반적으로 고분자 절연체로 둘러싸인 금속 도체로 구성된다. 예를 들어, 중전압 전력 케이블(100)이 도 1에 도시되어 있다. 중전압 전력 케이블(100)의 일반적인 구성은 알루미늄 또는 구리로 만들어진 도체(102)를 포함한다. 종종 도체(102)는 동심 층으로 배열된 다수의 개별 도체 스트랜드(104)로 구성될 것이다. 개별 도체 스트랜드들 사이의 체적은 틈새 체적(interstitial volume)(106)으로 알려져 있다. 도체를 둘러싸는 도체 차폐부(108)는 절연체의 전기적 스트레스를 줄이기 위해 중전압 및 고전압 전력 케이블의 설계에 종종 포함되는 반도체 층이다. 도체 또는 도체 차폐부를 둘러싸는 것은 상당한 유전 강도를 갖고 일반적으로 폴리에틸렌(PE), 가교 폴리에틸렌(XLPE) 또는 에틸렌-프로필렌 고무(EPR)로 만들어진 절연체(110)이다. 절연체(110)를 둘러싸는 것은 절연체에서의 전기적 스트레스를 줄이기 위해 중전압 및 고전압 전력 케이블에 종종 포함되는 제2 반도체 층인 절연 차폐부(112)이다. 절연 차폐부(112)를 둘러싸는 것은 표유 전류를 전달하고 케이블로부터 용량성 전하를 배출하는 데 사용되는 접지(114)이다. 접지(114)는 동심 중성선(116)으로 불리는 케이블 주위에 원주 방향으로 배열된 다수의 도체로 구성될 수 있다. 케이블의 최외부 층은 케이블에 기계적 보호를 제공하는 선택적 재킷(118)이다. 5kV 내지 46kV 정격의 중전압 케이블의 구성은 ICEA S-94-649-2000에 자세히 설명되어 있다. 재킷형 동심 중성 구조를 갖는 중전압 전력 케이블이 제시되었지만, 그 밖의 다른 형태의 전력 케이블, 가령, 베어 동심 케이블, 테이프 차폐 케이블, 저전압 케이블, 장갑 케이블, 해저 케이블 및 고전압 케이블이 존재한다는 점이 이해되어야 한다. 이러한 케이블에는 장갑 같은 요소가 추가되거나 반도체 차폐부 또는 중성선 같은 요소가 제거될 수 있다.
MV 전력 케이블의 노후화 메커니즘:
중전압 케이블 절연체를 "노후화"시킬 수 있는 현상은 여러 가지가 있다. 이들 중 가장 큰 피해를 주는 것은 지면에서 재킷과 절연 차폐부를 통해 절연체로 물이 확산되는 것이다. 물이 절연체에 들어가면, PE, XLPE 또는 EPR을 산화시킬 수 있고 워터 트리라고 알려진 현상(water treeing)이 발생할 수 있다. [Steenis E.F. (1989) Water treeing the behavior of water trees in extruded cable insulation, 201p]. 이들 워터 트리는 절연체에서 미세한 나무처럼 보이며 두 개의 반도체 차폐부 중 하나에서 자라거나 절연체 내에서 시작되어 나비넥타이 모양의 반도체 차폐부를 향해 방사형으로 자랄 수 있다. 처리하지 않은 채 방치하면 이들 "워터 트리"는 절연체에서 자라서 케이블이 조기에 파손될 수 있다.
지상 케이블의 수명은 절연층의 건강과 직접적인 관련이 있다.
전력 케이블의 재생:
도체 스트랜드들 사이의 공간은 틈새 영역이라고 한다. 1980년대에 처음으로 실행된 케이블 재생(cable rejuvenation)은 도체의 틈새 영역으로 물 반응성 알콕시실란을 주입함으로써 케이블 절연체의 유전 강도를 증가시킨다[미국 특허 번호 7,615,247 및 7,611,748]. 유체는 케이블의 가까운 단부에서 케이블의 먼 단부까지 횡단한다. 그런 다음 유체는 틈새 영역으로부터 절연체로 방사형으로 확산된다. 유체는 절연체의 유전 강도를 상승시키고 물과 반응하여, 워터 트리를 효과적으로 처리한다. 반응할 때, 유체는 확산 속도를 수십 배로 감소시키는 올리고머가 되어 유체가 오랜 시간 동안 케이블에 머무를 수 있게 한다. 이들 워터 트리를 처리함으로써 케이블의 남은 수명이 몇 년씩 늘어난다.
일반적인 주입 프로세스는 다음과 같다. 케이블의 전원이 차단되고 각 단부에 새로운 종단이 배치된다. 케이블의 중립 상태가 체크되고 케이블의 하나의 단부에서 다른 단부로의 흐름을 보장하기 위해 케이블에 약간의 양의 공기 흐름이 배치된다. 그런 다음 케이블에 가까운 단부에서부터 처리 유체가 주입되고, 유체가 먼 단부에 도달하여 틈새 영역을 채울 때 케이블이 주입된 것으로 간주되어 다시 사용된다.
케이블 재생 방법:
오늘날, 상용화된 케이블을 재생하는 두 가지 주요 방법이 있으며 둘 모두 다음 문헌에 잘 기록되어 있다 [Banerjee, et al, "Cable Rejuvenation Practices," CEATI Report No. T154700-50/129, November 2017].
iUPR(improved un-sustained pressure rejuvenation)로 알려진 첫 번째 방법은 도체에 존재하는 연속 흐름 경로에 의존하고 이를 절연체 처리를 위한 주입 처리제를 수용하는 저장소로 사용한다. 이 방법은 미국 특허 번호 4,766,011 및 5,372,841을 비롯한 문헌에 잘 설명되어 있다.
두 번째 방법인 SPR(sustained pressure rejuvenation)은 탄성 팽창을 통해 추가 틈새 체적을 생성하고 적당한 압력을 사용하여 유량을 증가시킨다[미국 특허 번호 7,615,247 및 7,611,748].
미국 특허 번호 8,572,842에 개시된 바와 같은 추가적인 개선에는 상승된 온도에서의 열팽창과 적당한 압력으로 인한 탄성 팽창의 조합을 통해 틈새 체적을 생성하기 위한 열 강화 재생(TER)의 적용이 포함된다.
스트랜드 블록 케이블:
1980년대에, 케이블 제조업체는 틈새 공간을 채우고 케이블의 길이를 따라 물이 이동하는 것을 제한하는 중전압 케이블의 도체에 스트랜드 충전 화합물을 혼입시키기 시작했다. 스트랜드 블록 물질은 각 제조업체의 독점 혼합물이지만 일반적인 제제는 폴리이소부틸렌(PIB) 및 전기장을 매끄럽게 하는 데 도움이 되는 약 40-50%의 카본 블랙 필러로 구성될 것이다. 업계 조사에 따르면, 오늘날 제조되는 중전압 케이블의 거의 90%가 스트랜드로 채워져 있다. 그러나 현장 경험에 따르면 스트랜드 블록형 케이블은 AC-항복 성능 측면에서 유사한 구성 및 생산연도의 비-스트랜드 케이블과 유사한 성능을 발휘하며 여전히 워터-트리 노후화 및 고장에 취약한 것으로 나타났다.
도체의 스트랜드-블록의 불행한 부작용 중 하나는 기존 방법으로는 케이블을 주입할 수 없게 된다는 것이다. 스트랜드-블록형 화합물은 케이블 도체의 틈새 공간을 효과적으로 채우고 재생 유체의 주입을 차단한다. 결과적으로, 회로 소유자는 워터 트리로 인해 스트랜드-블록형 케이블이 노후되고 케이블의 AC 항복 강도가 허용할 수 없는 수준으로 떨어지면 케이블 교체로 전환해야 한다. 스트랜드-블록형 케이블을 설치한 지 거의 40년이 지난 오늘날, 수십억 피트에 달하는 스트랜드-블록형 케이블이 가동되고 있으며, 그 중 가장 오래된 것의 수명이 거의 끝나가고 있다. 스트랜드-블록형 케이블의 워터 트리 문제를 해결하려면 새로운 주입 공정이 필요하다.
원천 Bahder 특허(미국 특허 번호 3,943,271)부터 최신 개념(가령, 미국 특허 번호 4,095,039, 4,703,132, 4,963,695 및 6,331,353)에 이르기까지 케이블을 건조한 상태로 유지하는 것이 긴 케이블 수명을 보장하는 유일한 방법으로 알려져 있다. Bahder는 앞서 설명한 바와 같이 물이 워터 트리의 성장을 통해 수명을 단축시키는 원인이 되며, 케이블 제조 과정이나 매립 후 물의 침입이 케이블 수명 단축으로 이어진다고 판단했다. 이로 인해 절연체에 물이 들어가지 않도록 케이블에 재킷을 채택하고 도체를 따라 물의 흐름을 방해하기 위해 도체에 스트랜드 블록형 매스틱을 채택하게 되었다. 물을 막으려는 초기 시도가 많이 있었고 케이블의 틈새 영역으로 유체가 흐르는 것을 방지하기 위해 많은 매스틱 제제가 사용되었다. 오늘날, 몇몇 예외를 제외하고 모든 스트랜드-블록 매스틱은 Chase Corporation에서 제조된다. 이 물질은 안정적이고 전기장에서 잘 작동하며 케이블 제조 중에 사용된다. 업계 표준 테스트(ICEA T31-610 등)를 쉽게 통과했으며 25년 넘게 성공적으로 사용되었다. 일반적인 업계의 믿음은 도체에서 물의 이동을 차단하면 물 없이는 워터 트리가 형성될 수 없기 때문에 케이블 수명이 연장된다는 것이다.
Chase A162A 스트랜드 블록 매스틱은 1990년에 MV 전력 케이블 산업에 도입되었으며 그 이후로 효과적으로 사용되었다(표 1 참조). 이 물질은 A162A BIH2Ock라는 이름으로 판매된다. 제조업체가 사용한 1990년 이전 물질(Pirelli 케이블 제외)은 재료 화학자가 사내에서 제조한 물질이었다. 태양광 산업의 화학자들은 유사한 공식을 사용하여 태양광 패널을 보드와 전자 장치에 밀봉한다. Pirelli는 미주리, 세인트 루이스에 소재하는 United Technologies에서 공급한 자체 개발 폴리이소부틸렌(PIB) 기반 물질을 사용했다. 그러나 업계 전문가들은 모든 매스틱 제제가 매우 유사하고 매우 유사한 물리적 특성을 가지고 있음을 확인했다.
표 1: 제제 및 비율: 폴리이소부틸렌(PIB)계; Exxon Chemicals Americas.
종래의 주입 방법은 적합하지 않다:
업계에서는 ANSI/ICEA T31-610 "Test Method for Conducting Longitudinal Water Penetration Resistance Tests on Blocked Conductors" 및 IEEE 1142-2009 "IEEE Guide for Selecting, Testing, Application, and Installation of Cables Having Radial Moisture Barriers and/or Longitudinal Water Blocking"가 케이블이 적절하게 블록된 도체를 가짐을 확인하기 위한 테스트로서 작성되고 승인됐다.
스트랜드-블록형 케이블의 자유 틈새 체적의 부족, 연속 흐름 경로의 결핍 및 스트랜드 블록 물질의 물리적 속성으로 인해, 미국 특허 번호 7,615,247, "Method for treating electrical cable at sustained elevated pressure," 미국 특허 번호 8,205,326, "Method for treating electrical cable at sustained elevated pressure," 미국 특허 번호 8,656,586, "Method for treating electrical cable at sustained elevated pressure," 및 미국 특허 번호 8,572,842, "Method for thermally enhancing injection of power cable"에 기재된 종래의 주입 방법은 스트랜드 블록형 케이블에 대해 현재 실시되기에 적합하지 않다.
PIB계 스트랜드 블록형 매스틱으로 제조된 전력 케이블을 주입하는 새로운 방법이 필요하다. 비-스트랜드 블록형 케이블의 처리와 유사한 지속시간 동안 워터 트리로부터 케이블의 절연을 보호하는 충분한 유체 체적으로 케이블의 도체에 주입하는 것이 바람직하다.
도 1은 전형적인 종래 기술의 중전압(MV) 케이블 구성을 도시한다.
도 2는 다양한 스트랜드 블록 매스틱에 대한 점도 곡선을 보여준다.
도 3a는 압력 용기 테스트 셋업 및 장치이다.
도 3b-1은 압축 이산화탄소 가스를 이용한 가압 및 감압(depressurization)을 통한 스트랜드 블록 매스틱의 체적 변화를 도시한다.
도 3b-2는 압축 헬륨 가수를 이용한 가압 및 감압을 통한 스트랜드 블록 매스틱의 체적 변화를 도시한다.
도 3b-3은 압축 질소 가스를 이용한 가압 및 감압을 통한 스트랜드 블록 매스틱의 체적 변화를 도시한다.
도 4a는 이산화탄소를 이용한 가압-감압 전처리 프로토콜 이후 시간에 따른 경도를 보여주는 테스트 데이터를 제공한다.
도 4b는 질소를 이용한 가압-감압 전처리 프로토콜 이후 시간에 따른 경도를 보여주는 테스트 데이터를 제공한다.
도 5a는 이산화탄소를 이용한 가압-감압 전처리 프로토콜 이후 로그-시간에 따른 경도의 세미로그 플롯을 보여주는 테스트 데이터를 제공한다.
도 5b는 질소를 이용한 가압-감압 전처리 프로토콜 이후 로그-시간에 따른 경도의 세미로그 플롯을 보여주는 테스트 데이터를 제공한다.
도 6은 스트랜드 블록 케이블을 주입하기 위한 처리 순서도이다.
도 7은 스트랜드 블록 케이블의 주입을 위한 실험 셋업이다.
도 8a는 쥬입 유체 대 시간을 보여주는 테스트 데이터를 제공한다.
도 8b는 주입 유체 대 시간을 보여주는 테스트 데이터를 제공한다(파워-2 y-축).
도 8c는 주입 속도 대 전처리 유량을 보여준다.
도 2는 다양한 스트랜드 블록 매스틱에 대한 점도 곡선을 보여준다.
도 3a는 압력 용기 테스트 셋업 및 장치이다.
도 3b-1은 압축 이산화탄소 가스를 이용한 가압 및 감압(depressurization)을 통한 스트랜드 블록 매스틱의 체적 변화를 도시한다.
도 3b-2는 압축 헬륨 가수를 이용한 가압 및 감압을 통한 스트랜드 블록 매스틱의 체적 변화를 도시한다.
도 3b-3은 압축 질소 가스를 이용한 가압 및 감압을 통한 스트랜드 블록 매스틱의 체적 변화를 도시한다.
도 4a는 이산화탄소를 이용한 가압-감압 전처리 프로토콜 이후 시간에 따른 경도를 보여주는 테스트 데이터를 제공한다.
도 4b는 질소를 이용한 가압-감압 전처리 프로토콜 이후 시간에 따른 경도를 보여주는 테스트 데이터를 제공한다.
도 5a는 이산화탄소를 이용한 가압-감압 전처리 프로토콜 이후 로그-시간에 따른 경도의 세미로그 플롯을 보여주는 테스트 데이터를 제공한다.
도 5b는 질소를 이용한 가압-감압 전처리 프로토콜 이후 로그-시간에 따른 경도의 세미로그 플롯을 보여주는 테스트 데이터를 제공한다.
도 6은 스트랜드 블록 케이블을 주입하기 위한 처리 순서도이다.
도 7은 스트랜드 블록 케이블의 주입을 위한 실험 셋업이다.
도 8a는 쥬입 유체 대 시간을 보여주는 테스트 데이터를 제공한다.
도 8b는 주입 유체 대 시간을 보여주는 테스트 데이터를 제공한다(파워-2 y-축).
도 8c는 주입 속도 대 전처리 유량을 보여준다.
PIB계 스트랜드 블록 매스틱에 의해 차단되는 틈새 공간을 사이에 둔 복수의 전도체 스트랜드로 구성된 전도체를 가진 스트랜드-블록 케이블을 재생하기 위한 신규한 주입 프로토콜로서, 상기 전도체는 폴리머 케이블 주입에 의해 둘러싸이고, 상기 주입 프로토콜은 다음을 포함함:
A. 유동 경로 생성을 위해 케이블 절연체 및 차폐 재료의 탄성 한계보다 낮은 압력에서 케이블의 전도체 스트랜드 내로 가압 가스의 사전주입(pre-injection); 그리고
B. 케이블 절연체 및 차폐 재료의 탄성 한계보다 낮은 압력에서 케이블의 전도체 스트랜드 내로 재생 유체의 주입.
PIB의 물성
PIB계 종방향 스트랜드 차단 매스틱의 조성은 이전에 문헌에 개시된 반면, PIB계 스트랜드 차단 물질의 물리적 특성에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 스트랜드 블록 매스틱의 구조와 물리적 속성을 이해하면 주입 기술자가 주입에 사용되는 주입 유체와 압력 및 온도 파라미터를 더 잘 선택할 수 있다. 이러한 속성에는 다양한 스트랜드 블록 매스틱 물질에 대한 도체 충전율 %, 매스틱의 카본 블랙 함량, 및 점도 및 유리 전이 온도가 포함된다
도체 충전율 %:
스트랜드-충전 케이블에서 도체에 함유된 스트랜드 블록 물질의 양은 충전율 %로 정량화될 수 있다. 자유 체적(free volume)은 스트랜드 충전 매스틱이 차지하지 않는 도체 스트랜드들 사이의 체적이다. 자유 체적은 아래에 설명된 대로 계산할 수 있다.
다양한 스트랜드 블록 케이블 제조사와 생산연도에 대해 각 케이블에 대해 상세한 케이블 지오메트리가 수행되어 틈새 체적을 계산할 수 있다. 단위 길이당 스트랜드 블록 물질의 양은 톨루엔으로 스트랜드 블록을 제거하기 전과 후에 무게를 측정하여 측정됐다. 질량의 차이는 단위 길이당 스트랜드 블록 물질의 양이다. 본 연구에서는, 단위 길이가 12인치인 케이블이 사용됐다. PIB계 스트랜드 블록 물질의 밀도는 문헌에서 찾을 수 있으며 테스트를 통해 일반적으로 1.17 내지 1.20 g/cm3 범위인 것으로 확인되었다.
이 계산의 목적을 위해 1.20 g/cm3의 밀도가 가정되고 충전 체적을 계산하는 데 사용된다. 분석 결과가 표 2에 나타나 있다.
표 2: 다양한 스트랜드 블록형 케이블 샘플에 대한 충전율%
충전율 퍼센티지는 20% 미만에서 60% 이상의 범위로 나타났다. 모든 케이블 제조사와 생산연도를 정량화한 것은 아니기 때문에 실제 범위는 훨씬 더 클 수 있다. 제조업체, 생산연도, 동일하게 제조된 스풀, 동일한 케이블 길이에 따라 차이가 나타난다.
측정 결과에 따르면 평균적으로 도체 틈새 부피의 약 44%가 스트랜드 블록 물질로 채워져 있는 것으로 나타났다. 유체를 주입하고 남은 56%의 빈 공간을 채우면 대부분의 중압 케이블이 제대로 처리되지 않게 된다. 예를 들어, 약하게 압축된 평균 비-스트랜드 충전 1/0 AWG 케이블의 틈새 체적은 3.2cc/ft이다. 비-스트랜드 충전 케이블의 경우 유체 타겟은 틈새 체적을 완전히 채울 것이다. 그러나 스트랜드 블록 케이블에서, 처리를 받을 수 있는 최대 자유 체적은 일반적으로 기껏해야 3.2cc/ft 또는 1.8cc/ft의 56%이며 케이블은 유체 목표 아래에 둔다. 그러나 스트랜드 블록 매스틱은 도체 내에서 균일하게 분포되지 않고 자유 체적은 실제로 작은 공극의 분포이므로 자유 체적을 완전히 채울 가능성이 없다.
카본 블랙 함량:
PIB의 분자량 외에도 카본 블랙은 매스틱의 물성에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 톨루엔 중량의 약 3배에 매스틱(16.3579g)을 칭량하여 첨가하고, 55℃ 오븐에서 교반 가열하여 용해시켰다. 노란색 액체 내 블랙 현탁액을 무게를 측정한 중간 프릿 필터 깔대기를 통해 여과하여 카본 블랙을 가뒀다. 카본 블랙이 필터 프릿에서 추가 톨루엔으로 세척되어 잔여 PIB를 제거했다. 그런 다음 카본 블랙을 아세톤으로 세척하고 1시간 동안 프릿을 통해 공기를 흡입하여 건조시켰다. 그런 다음 프릿을 55℃ 오븐에 넣어 남은 용매를 제거한 다음 프릿과 카본 블랙의 중량을 측정했다. 회수된 카본 블랙의 중량은 7.9444g, 즉, 초기 매스틱 중량의 48.6 중량%였다. 이 값은 업계에서 기록된 39.6 중량%보다 훨씬 높다. 이러한 변형은 다양한 케이블 제조업체와 생산연도의 스트랜드 블록형 물질 간에 관찰된 일부 차이점을 설명한다.
유리 전이 온도(Tg):
사우스와이어(Southwire) 2017, 피렐리(Pirelli) 1987, 헨드릭스(Hendrix) 2012, 프리즈미안(Prysmian) 2009 및 오코나이트(Okonite) 2018을 포함한 5개 케이블 제조업체로부터 수집된 SB(스트랜드 블록) 매스틱 샘플에 대해 시차 주사 열량계(DSC)가 수행됐다. EPR 절연된 오코나이트 샘플을 제외하고 모든 케이블은 XLPE 절연되었다.
샘플은 Mettler Toledo 모델 DSC 3+를 사용하여 테스트되었다. 테스트 파라미터는 -90°C에서 시작되었다. 샘플이 열적으로 균등화되었는지 확인하기 위해 해당 온도를 2분 동안 유지했다. 분당 10℃의 속도로 챔버를 90℃로 가열하고 1분간 유지한 다음 동일한 속도로 다시 -90℃까지 냉각했다. 이 온도 사이클은 각 샘플에 대해 두 번 수행되었다. 고분자 샘플의 제1 온도 사이클에는 종종 재료의 열 이력이 포함되어 있으며 이후 사이클에서는 지워진다.
4개의 매스틱 샘플은 특히 열 이력이 삭제된 두 번째 주기에서 유사한 특징을 나타낸다. 모든 매스틱 샘플은 -70℃ 근처에서 특징적인 흡열 피크를 나타낸다. 이 피크는 폴리이소부틸렌 고무(PIB)의 유리 전이 온도(Tg)에 대응한다. 개시 온도와 최고 온도가 기록되었으며 표 3에서 나타나 있다.
표 3: 다양한 스트랜드 블록 매스틱의 유리 전이 온도
점도:
Anton Paar MCR302 레오미터(rheometer)를 사용하여 새 케이블과 현장 노후된 케이블에서 수집한 다양한 스트랜드 블록형 샘플의 흐름 특성을 측정했다. 레오미터는 0.01Nm의 일정한 토크에서 평행판 방법을 사용하고 매스틱의 흐름에 대한 저항, 즉 점도를 측정했다. 측정은 100℃에서 40℃까지 5℃ 단위로 이루어졌다.
데이터는 X축에 레오미터 플래튼 온도가 있고 Y축에 점도 로그가 있는 표 2에 표시되어 있다. 각 샘플에 대해 R-제곱 값과 방정식이 포함된 지수 적합선이 표시된다. 실온 근처의 점도를 보여주기 위해 적합된 선이 25℃로 외삽됐다. 40℃에서 70℃까지 모든 샘플은 온도가 증가함에 따라 점도가 기하급수적으로 감소한다. 더 높은 온도에서 약간의 불안정성을 보인 프리즈미안 2019를 제외한 모든 샘플에 대해 최대 100℃에서도 마찬가지입니다.
수집 과정에서 스트랜드 블록 물질의 접착력이 다양한 것으로 나타났으며, 특히 넥상스 2019 매스틱이 가장 접착력이 좋았다. 데이터는 주어진 온도에서 샘플 간의 점도 차이가 두 자릿수 이상 달라질 수 있음을 보여준다. 이러한 변화는 PIB의 분자량과 카본 블랙의 특정 농도의 차이에 기인한다. 데이터는 또한 매스틱이 온도가 40℃ 변할 때마다 점도가 대략 한 자릿수만큼 변화하는 경향이 있음을 보여준다.
밀도:
PIB계 스트랜드 블록 매스틱의 밀도는 다양한 양의 염화 칼슘 및 물로 이루어지는 밀도 표준을 이용하여 결정되었다. 스트랜드 블록 매스틱은 2019 빈티지 1/10 AWG 15kV 100% TRXLPE 절연 케이블로부터 만들어졌다. 3개의 샘플이 테스트되었고, 결과는 표 4에 도시된다. 평균적으로, PIB계 매스틱의 밀도는 1.097 g/cm3로 판명되었으며, 문헌에서 발견되는 1.17 내지 1.20 g/cm3보다 훨씬 낮았다.
| 샘플 | 밀도(g/cm3) |
| 1 | 1.088 |
| 2 | 1.107 |
| 3 | 1.097 |
| 평균 | 1.097 |
PIB계 스트랜드 블록 매스틱의 물리적 속성에 대한 이해를 적용하여 스트랜드 블록 케이블에 맞는 주입 프로토콜을 만들 수 있다.
하나의 실시예에서, 케이블 온도는 주변 온도보다 약 40℃만큼 증가된다.
또한 케이블 온도가 증가하여 스트랜드 블록 매스틱의 점도가 약 한 자릿수 이상 감소한다.
PIB계 스트랜드 블록 매스틱의 물성이 변경될 수 있음
위 테스팅이 점도와 같은 물리적 성질에 대한 온도 의존성을 보여주지만, 압축 가스의 주입을 통해 물리적 성질이 더 변경될 수 있다. 구체적으로, 밀도, 견고성, 및 점도가 가압 가스의 주입 및 주입 보조 용도의 급속 감압을 통해 모두 변경될 수 있다.
밀도:
PIB계 스트랜드 블록 매스틱의 샘플들이 100% 정격 TRLXPE 절연체를 가진 2019 빈티지 1/0 AWG 15kV 케이블로부터 위에서와 같이 수득되었다. 약 1.0g 중량(대략1.07" 직경)의 구형 샘플을 12시간 동안 가압 용기에서 300psi로 가압한 후, 물리적 성질 분석 위해 대기 분위기로 급속 감압하였다. 이산화탄소, 헬륨, 및 질소를 포함한 다양한 테스트 가스들 간의 차이에 주목하도록 테스트가 이루어졌다.
도 3a에서, 가압 용기 테스트 셋업(300)은 1.5" 파이프 크로스(302)로 구성된다. 파이프 크로스는 PIB계 스트랜드 블록 매스틱 샘플(310)이 중앙에 위치하도록 내측 공동(304)으로 구성된다. 파이프 크로스는 4개의 포트(320, 330, 340, 350)로 구성되고, 각각은 1.5FNPT 파이프 스레드를 가진다. 포트(320)는 렌즈(322)로 밀봉된다. 렌즈(322)를 통해, 광원(324)은 내측 공동(304) 내부에 배치된 매스틱 샘플(310)들을 조명하도록 위치한다. 포트(330)는 렌즈(332)로 밀봉된다. 렌즈(332)를 통해, 카메라(334)는 내측 공동(304) 내부에 배치된 매스틱 샘플(310)에 대한 변화를 기록하도록 위치한다. 포트(340)는 플러그(342)로 밀봉된다. 플러그(342)는 가압이 일어날 경우 내부 파이프 크로스(302)로부터 압력은 완화하도록 구성된 감압 밸브(344)를 구비한다. 포트(350)는 플러그(352)로 밀봉된다. 플러그(352)는 고압 튜빙(356) 및 밸브(358)를 통해 정밀(regulated) 고압 가스 실린더(360)에 연결하는 피팅(354)을 구비한다.
PIB계 매스틱 샘플들이 감압됨에 따라, 그 부피가 증가하고 밀도가 감소한다. 가장 가시적인 증가는 감압 후 수 초 내에 나타나고, 팽창 정도는 샘플 가압에 사용된 가스에 기초하여 차이가 있다. 이산화탄소는 최대 팽창 정도를 야기하고, 질소는 테스트에 사용된 3개의 가스 중 최소 팽창 정도를 야기한다.
도 3b는 감압 전후의 3개의 스트랜드 블록 매스틱 샘플들 각각의 오버레이 이미지를 도시한다. 오버레이 이미지에서, 파선은 가압 후 샘플의 윤곽을 나타내는데 사용되며, 실선은 감압 후 샘플의 윤곽을 나타내는데 사용된다. 이산화탄소 및 헬륨 샘플의 체적 증가를 쉽게 알아볼 수 있다. 그러나, 질소 샘플은 이 방법을 이용하여 가시적인 변화가 전혀 없는 것으로 나타난다.
앞서 설명된 선택적인 방법은 감압 수 초 후 PIB계 매스틱 샘플의 체적 증가를 추정하는데 사용되었다. 데이터는 표 5에 제시된다. 이에 따르면, 테스트된 3개의 가스가 각각과 타 가스 간에 약 10배 정도의 변화를 야기하였고, 3개의 가스 중 가장 큰 영향을 가진 이산화탄소는 347%에서 테스트되었다.
| 가압 가스 | % 체적 증가 |
| 이산화탄소 | 347% |
| 헬륨 | 35% |
| 질소 | 0% |
각각의 PIB계 스트랜드 블록 매스틱 샘플의 밀도는 가압 전과 감압 후 결정되었다. 결과가 표 6에 제시된다. 밀도는 모든 경우에, 샘플이 중립 부력 상태에서 알려진 농도로, 염화칼슘과 물(밀도가 물의 밀도보다 큰 경우) 또는 이소프로필 알콜과 물(밀도가 물의 밀도보다 낮지만 이소프로필 알콜 밀도보다 높은 경우)의 용액을 생성함으로써 측정되었다.
표 7은 300psi까지 가압하기 전에 샘플 밀도의 백분율로 밀도 변화를 나타낸다. 이산화탄소 및 헬륨에 노출된 샘플은 5시간 마크에서 다시 상승하기 전에 약 30분 경에 최대 밀도 감소(각각 78% 및 79%)에 도달한다. 그러나 질소는 30분과 5시간 마크 사이에서 밀도 감소가 계속된다. 30분과 5시간 사이의 밀도 증가는 사전 가압 레벨 및 워크플로 윈도로의 복귀를 신호할 수 있다.
| 가압 가스 |
밀도(g/cc) | ||
| 가압 전 | 감압 30분 후 | 감압 5시간 후 | |
| 이산화탄소 | 1.088 | 0.8489 | 0.944 |
| 헬륨 | 1.107 | 0.875 | 0.946 |
| 질소 | 1.097 | 1.033 | 0.974 |
| 가압 가스 |
밀도(%변화) | ||
| 가압 전 | 감압 30분 후 | 감압 5시간 후 | |
| 이산화탄소 | 100% | 78% | 87% |
| 헬륨 | 100% | 79% | 85% |
| 질소 | 100% | 94% | 89% |
압축 이산화탄소, 헬륨, 및 질소의 효과가 제시되지만, 이 방법론이 다른 가스에 적용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
경도:
PIB계 매스틱 샘플의 견고성 변화가 가압-감압 프로토콜 전후로 평가되었다. 경도는 ASTM D2240에 의해 예시된 것과 유사한 방식으로 핸드헬드 Shore 00 경도계를 사용하여 측정되었다.
실험을 위해, PIB계 매스틱의 2그램 구형 샘플이 준비되어 상온에 놓여졌다. 샘플의 경도는 기준선 구축을 위해 가압-감압 프로토콜 이전에 측정되었다. 샘플들은 도 3a에 기술된 것처럼 압력 챔버에 개별적으로 배치되었고, 21시간 동안 테스트 가스로 300 psi로 유지되었다. 이산화탄소 및 헬륨이 연구를 위해 선택되었다. 샘플은 감압 후 측정을 위해 압력 챔버로부터 제거되었다. 경도는 감압으로부터 15분, 30분, 1시간, 및 2시간 후에 측정되었다. 데이터는 점탄성 재료에 대한 시변 및 일정 구성요소들 모두를 완전히 기록하기 위해 약 30초 동안 각각의 테스트 지점에서 수집되었다. 실험실 온도는 테스트를 위해 화씨 66도 및 72도 사이의 범위를 가진 각각의 지점에서 기록되었다.
이산화탄소 샘플 및 질소 샘플에 대한 5개의 시간 구간에 대해 설정된 30초 데이터 세트가 도 4a 및 4b에 각각 도시된다.
측정치의 점성 성분을 배제하고 시간에 따라 변하지 않는 의도한 경도 측정치에 가장 가까워지는 2개의 방식이 존재한다. 첫 번째는 로그 추세선 절편이다. 로그 모양을 가정할 수 있는 경우, 절편은 모든 측정치를 사용하여 첫 번째 측정의 경도 값을 결정하며, 이는 시간에 따라 변하지 않는 구성 요소만 포함해야 한다. 이 방법은 모든 90개 샘플(곡선당 30개 샘플의 3개 곡선)이 절편 계산에 기여하므로 노이즈가 적어야 한다. 두 번째는 제1 측정값이다. 곡선의 예측 가능한 모양을 가정할 수 없는 경우, 최대(첫 번째) 측정값은 시간에 따라 변하는 거의 모든 구성요소를 제외해야 한다. 그러나 곡선당 하나의 샘플만 사용되므로 결과에 노이즈가 발생하기 쉽다.
표 8은 각 분석 방법에 따른 Shore 00 결과를 보여준다. 가압-감압 전처리 프로토콜 이전의 값에 대한 각 경도 측정의 백분율도 계산된다. 데이터는 감압 후 약 15분에 이산화탄소의 최대 감소율이 72%, 약 30분에 질소의 경우 64% 임을 보여준다. 이산화탄소의 실제 최소값은 감압 순간과 15분의 첫 번째 측정 사이에 발생한 것으로 보인다.
| 압축 가스 |
방법 |
경도 |
|||||||||
| 가압 전 |
가압/감압 후 |
||||||||||
| 15분 |
30분 |
1시간 |
2시간 |
||||||||
| Shore 00 | % | Shore 00 | % | Shore 00 | % | Shore 00 | % | Shore 00 | % | ||
| 이산화탄소 | 로그 | 52.9 | 100% | 38.9 | 74% | 43.8 | 83% | 45.7 | 86% | 44.8 | 85% |
| 제1값 | 54.3 | 100% | 39.0 | 72% | 43.0 | 79% | 44.0 | 81% | 41.7 | 77% | |
| 질소 | 로그 | 56.6 | 100% | 48.1 | 85% | 36.5 | 64% | 41.3 | 73% | 49.2 | 87% |
| 제1값 | 54.0 | 100% | 46.0 | 85% | 34.7 | 64% | 40.0 | 74% | 51.0 | 94% | |
점도:
도 4a 및 4b에 도시된 시간 의존적 경도 측정치는 도 5a 및 5b의 세미로그 스케일을 이용하여 재현되었다. 각 곡선의 기울기 크기는 표 9에 보고되었으며, 점탄성 재료의 점도를 나타내는 것으로 간주될 수 있다. 가압-감압 전처리 프로토콜 이전 값에 대한 각 기울기의 퍼센트 역시 계산된다. 데이터는 감압 후 15분 경에 이산화탄소에 대한 56%의 최대 감소율과, 30분 경에 질소에 대한 41%의 최대 감소율을 보여준다.
| 압축 가스 |
가압 전 |
가압/감압 후 |
||||||||
| 15분 |
30분 |
1시간 |
2시간 |
|||||||
| 기울기 | % | 기울기 | % | 기울기 | % | 기울기 | % | 기울기 | % | |
| 이산화탄소 | 7.38 | 100% | 4.14 | 56% | 4.89 | 66% | 5.20 | 70% | 4.16 | 56% |
| 질소 | 7.15 | 100% | 6.44 | 90% | 2.91 | 41% | 3.84 | 54% | 6.07 | 85% |
이산화탄소 및 질소의 효과가 경도 및 점도 변화를 나타내기 위해 사용되었으나, 동일한 방법이 다른 가스에도 적용될 수 있음이 이해될 것이다.
케이블 내 유동 경로가 개선될 수 있음:
선행 기술에서는 압축 가스 흐름을 사용하여 케이블을 건조시키거나(Katz et a!., Laboratory Investigations Leading to Extending Service Life of Installed Extruded Dielectric Cable ICC Spring 1986) 또는 액체 주입 전 케이블의 개방형 흐름 경로의 존재를 수동적으로 감지(CEATI 보고서 #T154700-50/129 - Cable Rejuvenation Practices)하는 방안을 설명하고 있으나, 스트랜드 블록 케이블을 주입하기 위한 본 발명은 압축 가스 흐름을 사용하여 연속 흐름 경로를 열고, 케이블 처리를 위해 재생 유체를 주입할 수 있는 PIB계 스트랜드 블록 매스틱의 구조 및/또는 물리적 성질을 변경함으로써 흐름 경로를 확장할 수 있다. 도 6을 참조하면, 이 프로세스에는 PIB 기반 스트랜드 블록 매스틱으로 구성된 전원 케이블의 틈새 영역에 압축 가스를 주입하는 작업이 포함된다. 주입 압력은 케이블의 탄성 한계 이하로 선택된다. 압력은 케이블의 구성과 주변 온도에 의해 결정된다. 일 실시예에서, 압력은 100psi일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 압력은 350psi를 초과할 수 있다. 충분한 배출 유량(예: 1 SLPM(분당 표준 리터) 이상)이 들어오는 경우. 케이블의 탄성 한계보다 낮은 압력에서 재생액을 케이블에 주입할 수 있다. 배출 유량이 충분하지 않은 경우 배출 밸브를 선택적으로 순환할 수 있다. 이 단계를 통해 케이블 길이에 압력을 가한 다음 감압할 수 있다. 각 주기의 유지 시간은 일시적일 수도 있고 몇 분 또는 몇 시간 동안 지속될 수도 있다. 일 실시예에서, 유지 시간은 1분일 수 있다. 다른 실시예에서, 유지 시간은 10분 이상일 수 있다. 충분한 배출 유량이 확보되면, 케이블의 탄성 한계보다 낮은 압력에서 재생 유체를 케이블에 주입할 수 있다. 출구 유량이 충분하지 않은 경우, 충분한 유량이 달성되거나 케이블의 최대 온도에 도달할 때까지 저항성 가열 또는 기타 수단을 사용하여 단계 간격을 통해 캐비닛을 예열할 수 있다. 각 단계 간격은 예를 들어 10°C의 도체 온도 상승일 수 있지만 그 이상일 수도 있고 그 이하일 수도 있다. 각 단계마다 케이블이 따뜻해짐에 따라 주입 압력이 감소하여 케이블의 탄성 한계 이하로 유지된다. 출구 밸브는 샘플을 가압하거나 감압하기 위해 순환될 수 있다. 어떤 단계에서든 충분한 출구 유량이 달성되면 케이블은 선택적으로 주변 온도 등으로 냉각될 수 있다. 선택적으로, 압축 가스의 압력은 케이블의 새로운 도체 온도와 일치하도록 조정될 수 있으며 출구 밸브는 순환될 수 있다. 충분한 유량이 달성되면 스트랜드 블록 케이블에는 케이블의 탄성 한계보다 낮은 압력에서 재생 유체가 주입된다. 그러나 출구 유량이 최대 온도(예: 케이블의 최대 작동 온도)까지 불충분하게 유지되면 다른 막힘 원인이 발생할 가능성이 높기 때문에, 프로세스가 종료될 수 있다.
예:
위에 설명된 사전 주입 프로토콜의 장점을 입증하기 위해 다음 실험을 수행했다.
테스트 목적으로, 2020년 빈티지 15kV 정격 Prysmian Doubleseal 케이블이 선택되었다. 케이블에는 두께가 175mil인 100% 정격 나무-지연 가교 폴리에틸렌(TR-XLPE) 절연체를 갖춘 1/0 AWG 알루미늄 도체가 사용되었다.
도 7을 참조하면, 테스트 셋업(400)은 U자 형태로 배열된 케이블 샘플(402)로 구성된다. 케이블 샘플은 유체 밀봉을 만들기 위해 양쪽 끝에서 각각 전기 커넥터(408 및 410)와 주입 어댑터(404 및 406)로 종료된다. 제어된 전류 공급 장치(421)는 상호 연결 케이블(426 및 428)을 통해 케이블 샘플의 각 끝에 연결되어 회로를 완성한다. 제어된 전류 공급 장치는 상호 연결부(430)를 통해 온도 제어기(422)에 연결되어 전류의 온/오프 제어를 제공한다. 온도 컨트롤러는 온도를 모니터링하기 위해 테스트 리드(430)를 통해 더미 케이블 샘플(429)에 연결된다. 주입 도구(412 및 414)는 각각 케이블 샘플의 공급측 및 수용측에 있는 주입 어댑터에 대한 유체 접근을 제공하는 데 사용된다. 케이블의 공급측은 유체용 볼 밸브(446) 및 가스용 볼 밸브(445)를 통해 공급 조립체(440)에 연결되어 각각을 작업자가 선택할 수 있다. 공급 조립체는 유체 유량계(442), 유체 주입 탱크(444), 및 조절기(449)가 있는 압축 가스 실린더(448)로 구성된다. 케이블의 수용측은 볼 밸브(452), 격리 탱크(450), 및 가스 유량계(451)를 통해 캐치 탱크(450)에 연결된다.
6개의 케이블 샘플을 준비하여 테스트 셋업에서 별도로 테스트하였다. 케이블 샘플 1, 2, 3, 5 및 6은 아래에 설명된 사전 주입과 함께 테스트 프로토콜을 사용하여 주입되었다. 샘플 7은 대조군으로서 사전 주입 없이 테스트 프로토콜에 따라 주입되었다. 모든 샘플은 길이가 50피트로 측정되었으며 주로 톨릴에틸메틸디메톡시실란(TEM), 시아노부티메틸디메톡시실란(CBM) 및 가수분해 축합 촉매 DDBSA(도데실벤젠 술폰산)의 혼합물로 구성된 실리콘 기반 재생액 혼합물을 주입했다. 이 유체 결합제는 테스트 목적으로 선택되었지만, 다른 실란 및 가수분해 축합 촉매도 사용될 수 있음이 이해된다. 예를 들어, 재생 유체는 페닐메틸디메톡시실란(PhMDM) 및 테트라-이소프로필 티타네이트(TiPT) 또는 디아콕시-실란과 가수분해-축합 촉매의 다른 조합으로 구성될 수 있다.
사전 주입을 통한 테스트 프로토콜:
1. 케이블 한쪽 끝에 350psi의 이산화탄소를 가하고, 수용단에는 가스 유량계가 부착되어 있어 흐름이 충분하고 안정적인지 확인한다.
2. 케이블을 60°C로 가열하고 한쪽 끝에 200psi의 이산화탄소를 적용하고, 수용단에는 가스 유량계가 부착되어 있다.
3. 케이블의 수용단에서 흐름이 감지되면 수용단 밸브를 5분 동안 닫아 케이블을 가압한다.
4. 밸브를 열고 수용단 흐름이 안정될 때까지 기다리고, 가열 시스템 설정점을 30°C로 조정하면서 이산화탄소 가스 흐름을 200psi로 유지한다.
5. 30°C에 도달하면 이산화탄소 압력을 350psi로 높인다.
6. 수용단 밸브를 5분간 닫아 케이블을 가압한 후 밸브를 연다.
7. 케이블을 통해 이산화탄소 가스 흐름이 350psi에서 안정화될 때까지 기다린다.
8. 이산화탄소 가스 공급원의 밸브를 닫고 주입 프로토콜을 진행한다.
9. 유체 주입 탱크에 350psi로 압력을 가한다.
10. 수액 주입 탱크의 밸브를 열고 케이블에 재생액 주입을 시작한다. 주입 탱크의 중량 변화를 모니터링한다.
11. 유체가 케이블 수용단에 도달하면 배출 밸브를 닫는다.
12. 처리 레벨에 도달할 때까지 케이블에 계속해서 압력을 가하고 케이블을 재생액에 담근다.
사전 주입 없는 테스트 프로토콜:
1. 유체 주입 탱크에 350psi로 압력을 가한다.
2. 수액주입탱크의 밸브를 열고 케이블에 재생액 주입을 시작한다. 주입탱크의 중량변화를 모니터링한다.
3. 유체가 케이블 수용단에 도달하면 배출 밸브를 닫는다.
4. 처리 레벨에 도달할 때까지 케이블에 계속 압력을 가하고 케이블을 재생액에 담근다.
결과는 표 10에 요약되어 있다. 테스트 결과 케이블이 가압-감압 전처리 프로토콜을 거치는 경우 전처리되지 않은 대조군과 비교하여 주입 기간이 약 10배 감소한 것으로 나타났다.
| 케이블 | 1 | 2 | 3 | 5 | 6 | 7 |
| 전처리 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 아니오 |
| 주입 시간(mm:ss) | 6:40 | 6:40 | 10:50 | 5:27 | 4:15 | 66:30 |
| 유체의 처리 레벨(g/ft) | 1.30 | 0.97 | 1.11 | 1.06 | 1.15 | 0.91 |
| 주입전 최대 가스 유량 (lpm) | 4.0 | 6.0 | 2.5 | 7.0 | 4.5 | 해당무 |
도 8a는 동일한 공칭 치수, 길이, 제조업체 및 제조 연도의 케이블을 사용한 전처리 공정의 효과를 보여준다. 케이블 7의 흔적은 전처리되지 않은 대조군 케이블을 나타낸다. 반면 다른 모든 케이블은 전처리되었다. 명확성을 위해 이 플롯에서 x축은 12분에서 잘렸다. 대조 샘플(케이블 7)은 주입 시작이 지연되고 5개의 테스트 케이블보다 약 10배 낮은 주입 속도를 보여준다.
도 8b를 참조하면, 동일한 데이터가 플롯되지만 상대적으로 선형 추적을 생성하기 위해 주입된 그램을 제곱하였다. 선형 모델의 기울기와 6개 케이블의 맞춤이 제공되고 표 11에 재현된다. 기울기는 각 주입에 대한 특정 흐름 상수로 사용될 수 있으며, 더 긴 길이의 케이블에 대한 주입을 추정하는 데 사용될 수 있다.
| 케이블 | 1 | 2 | 3 | 5 | 6 | 7 |
| 기울기 | 661 | 378 | 306 | 541 | 773 | 15 |
| R-제곱 | .9984 | .9983 | .9995 | .9992 | .9921 | .9283 |
도 8c는 분당 표준 리터(SLPM)로 전처리 공정이 끝날 때 케이블 수용단에서 측정된 가스 유량과, 분당 평균 유체 프론트 피트로 측정된 주입 속도 간의 적 지표를 제공하는 능력에서 전처리 공정의 또 다른 중요한 이점을 강조한다. 이 효과는 길이가 100피트와 312피트인 테스트 케이블에서 확인되었으며 도 8c에도 포함되어 있다. 이는 주입 공정 중 케이블 수용단으로부터 흐르는 가스를 관찰한 것과 함께, 전처리 공정이 상술한 바와 같이 유동을 방지하는 막힘을 제거하였음을 나타낸다. 이는 케이블이 동일한 전처리 공정을 사용하는 한, 더 긴 케이블에 주입 성능을 더 확실하게 추정할 수 있음을 의미한다.
전술한 실시예는 상이한 타 구성요소 내에 포함되거나 이와 연결된 상이한 구성요소를 묘사한다. 이렇게 묘사된 아키텍처는 단지 예시일 뿐이며 실제로 동일한 기능을 달성하는 많은 다른 아키텍처가 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개념적 의미에서, 동일한 기능을 달성하기 위한 구성 요소의 배열은 원하는 기능이 달성되도록 효과적으로 "연관"된다. 따라서, 특정 기능을 달성하기 위해 본 명세서에서 결합된 임의의 두 구성요소는 아키텍처 또는 중간 구성요소에 관계없이 원하는 기능이 달성되도록 서로 "연관된" 것으로 볼 수 있다. 마찬가지로, 이렇게 연관된 임의의 두 구성요소는 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "작동 가능하게 연결"되거나 "작동 가능하게 결합"된 것으로 볼 수도 있다.
본 발명의 특정 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 명세서의 교시에 기초하여, 본 발명 및 그의 더 넓은 측면을 벗어나지 않고 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이며 따라서 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 정신과 범위 내에 있는 모든 변경 및 수정을 그 범위 내에 포함한다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해서만 정의된다는 것이 이해되어야 한다. 일반적으로 본 명세서, 특히 첨부된 청구범위(가령, 첨부된 청구범위의 본문)에서 사용된 용어는 일반적으로 "개방형" 용어(가령 "포함하는"이라는 용어는 "포함하되 이에 국한되지 않는다"로 해석되어야 하며, "가진다"는 "적어도 ~를 가진다"로 해석되어야 하며, "포함한다"는 "포함하지만 이에 국한되지 않는다"로 해석되어야 한다. 추가로, 도입된 청구항 기재의 특정 수를 의도하는 경우, 그러한 의도는 청구항에 명시적으로 기재될 것이며, 그러한 기재가 없으면 그러한 의도는 존재하지 않는다는 것을 통상의 기술자라면 또한 이해할 것이다. 예를 들어, 이해를 돕기 위해 다음 첨부된 청구범위에는 청구범위 인용을 소개하기 위해 소개 문구 "적어도 하나" 및 "하나 이상"의 사용이 포함될 수 있다. 그러나 동일한 청구항이 "하나 이상" 또는 "적어도 하나"라는 도입 문구와 "a" 또는 "an"과 같은 부정관사를 포함할 때에도(가령, "a" 및/또는 "an"은 일반적으로 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 함), 그러한 문구의 사용은 부정관사 "a" 또는 "an"에 의한 청구항 기재의 도입이 그러한 기재를 단 하나만 포함하는 발명으로 도입된 청구항 기재를 포함하는 특정 청구항을 제한한다는 것을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 청구항 한정 사항을 도입하는 데 사용되는 정관사의 사용도 마찬가지이다. 또한, 도입된 청구항 한정 사항의 특정 개수가 명시적으로 인용된 경우에도, 통상의 기술자는 그러한 한정 사항이 전형적으로 적어도 인용된 개수를 의미하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 인식할 것이다(가령, 다른 수식어가 없는 "두 개의 한정 사항"은 적어도 두 개의 한정 사항, 또는 둘 이상의 한정사항을 의미한다).
따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의하지 않고는 제한되지 않는다.
Claims (15)
- PIB계 스트랜드 블록 매스틱에 의해 차단되는 사이에 틈새 공간을 가진 복수의 전도체 스트랜드를 포함하는 전도체를 가진 스트랜드 블록 케이블을 재생하기 위한 방법에 있어서, 상기 전도체는 폴리머 케이블 절연체에 의해 둘러싸이고, 상기 방법은:
a. 케이블 절연체의 탄성 한계보다 낮은 압력에서 케이블의 전도체 스트랜드 내로 가압 가스를 사전 주입하는 단계; 및
b. 케이블 절연체의 탄성 한계보다 낮은 압력에서 케이블의 전도체 스트랜드 내로 재생 유체를 주입하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 케이블의 전체 길이가 가압 가스의 주입을 통해 가압되는, 방법.
- 제2항에 있어서, 케이블을 감압하기 전에 케이블의 수용단을 닫아서 케이블 전체 길이를 가압시키는, 방법.
- 제3항에 있어서, 케이블을 감압하기 전에 케이블의 수용단을 닫아서 적어도 1분 동안 케이블 전체 길이를 가압시키는, 방법.
- 제3항에 있어서, 케이블의 수용단은 닫히고 케이블 전체 길이는 적어도 200로 가압되고, 그 후 감압되는, 방법.
- 제3항에 있어서, 가압 가스의 주입은 가압 및 감압 후 적어도 20% 만큼, 바람직하게는 200% 보다 크게 스트랜드 블록 매스틱을 팽창시키기에 충분한 압력에서 이루어지는, 방법.
- 제3항에 있어서, 가압 가스의 주입은 가압 및 감압으로부터 30분 후 적어도 10%의 스트랜드 블록 매스틱의 밀도를 감소시키기에 충분한 압력에서 이루어지는, 방법.
- 제3항에 있어서, 가압 가스의 주입은 가압 및 감압으로부터 30분 후 약 20% 만큼, PIB계 매스틱의 경도를 감소시키기에 충분한 압력에서 이루어지는, 방법.
- 제3항에 있어서, 가압 가스의 주입은 PIB계 매스틱의 점도를 약 40%의 기울기 크기로 감소시키기에 충분한 압력에서 이루어지는, 방법.
- 제1항에 있어서, 가압 가스가 이산화탄소인, 방법.
- 제1항에 있어서, 케이블 전도체 온도가 가압 가스의 주입 동안 대기 분위기에서 약 40℃인, 방법.
- 제1항에 있어서, 전도체 온도가 재생 유체의 주입 중 30℃ 미만으로 감소하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 재생 유체는 주로 가수분해-축합 촉매와 혼합된 디아콕시-실란으로 구성되는, 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 재생 유체는 주로 톨릴가수분에틸메틸디메톡시실란(TEM)과 시아노부티메틸디메톡시실란(CBM)의 혼합물로 구성되는, 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 가수분해-축합 촉매는 도데실벤젠 술폰산(DDBSA) 및 테트라-이소프로필 티타네이트(TiPT)의 목록으로부터 선택되는, 방법.
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