KR20240096611A - 수축 백이 감소된 전력 케이블 - Google Patents

Abstract

전력 케이블 (1) 로서, 도체 (3), 도체 (3) 의 외측에 방사상으로 배열된 내측 반도전성 층 (7), 내측 반도전성 층 (7) 의 외측에 방사상으로 배열된 절연 층 (9), 및 절연 층 (9) 의 외측에 방사상으로 배열된 외측 반도전성 층 (11) 을 포함하는 절연 시스템 (7, 9, 11), 및 도체 (3) 와 내측 반도전성 층 (7) 사이에 배열된 접착 층 (5) 을 포함하고, 접착 층 (5) 은 내측 반도전성 층 (7) 의 내부 표면과 직접 접촉하고/하거나 접착 층 (5) 은 도체 (3) 의 외부 표면과 직접 접촉한다.

Description

수축 백이 감소된 전력 케이블

기술 분야

본 개시는 일반적으로 해저 전력 케이블 및 육상 전력 케이블과 같은 전력 케이블에 관한 것이다.

배경

전력 케이블은 전형적으로 절연 시스템에 의해 커버되는 도체를 포함한다. 절연체는 열적 수축으로 인해 도체에 대해 축방향으로, 특히 케이블 단부에 가깝게 또는 도체 조인트에 가까운 강성 조인트에서 이동한다. 그 결과, 도체의 일부는 따라서 노출, 즉 절연 없이 노출될 수도 있다. 노출된 도체의 길이를 수축 백(shrink back)이라고 한다. 수축 백은 다수의 열 사이클 후에 정상 상태에 도달한다.

수축 백은 절연 두께, 도체 재료, 유형 및 사이즈, 및 절연 압출 절차에 의존한다.

수축 백을 줄이는 방법에는 여러 가지가 있다. 예를 들어, 강성 조인트의 연결 슬리브 및 연결 슬리브에 인접한 절연 시스템의 단부 부분에는 EP1158638 B1에 개시된 바와 같은 앵커링 요소에 의해 상호맞물리는 각각의 원주 홈이 제공될 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 일반적으로 도체에 대한 절연 시스템의 수축 백 또는 축방향 이동을 감소시키기 위한 대안적인 수단을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

요약

도체(conductor), 상기 도체의 외측에 방사상으로 배열된 내측 반도전성 층, 상기 내측 반도전성 층의 외측에 방사상으로 배열된 절연 층, 및 상기 절연 층의 외측에 방사상으로 배열된 외측 반도전성 층을 포함하는 절연 시스템(insulation system), 및 상기 도체와 상기 내측 반도전성 층 사이에 배열된 접착 층을 포함하고, 상기 접착 층은 상기 내측 반도전성 층의 내부 표면과 직접 접촉하고/접촉하거나 상기 접착 층은 상기 도체의 외부 표면과 직접 접촉하는 전력 케이블이 제공된다.

접착 층은 도체에 대한 내측 반도전성 층의 축방향 이동을 제한한다. 따라서, 수축 백은 제거되거나 적어도 감소될 수 있다.

전력 케이블은 하나 이상의 전력 코어를 포함하는 AC 케이블 또는 DC 케이블일 수도 있다.

전력 케이블은 저전압, 중전압 또는 고전압 전력 케이블일 수도 있다.

전력 케이블은 육상 전력 케이블 또는 해저 전력 케이블일 수도 있다.

절연 시스템은 압출 절연 시스템, 또는 테이프들의 층으로 제조된 매스(mass) 함침된 절연 시스템일 수도 있다.

일 실시양태에 따르면, 접착 층은 내측 반도전성 층을 도체에 접착시킨다.

일 실시양태에 따르면, 도체는 접착 층이 없는 하나 이상의 부분을 갖는 외부 표면을 갖는다.

일 실시양태에 따르면, 접착 층은 전기적으로 절연성이고, 내측 반도전성 층은 도체와 전기적으로 접촉하여 배열된다.

일 실시양태에 따르면, 접착 층은 반도전성이고, 접착 층은 도체의 전체 또는 본질적으로 전체 외부 표면을 커버한다.

일 실시양태는 도체와 내측 반도전성 층 사이에 배열된 테이프 층을 포함하고, 여기서 접착 층은 테이프 층과 내측 반도전성 층 사이에 배열되고, 접착 층은 테이프 층의 외부 표면 상에 제공되어 테이프 층을 내측 반도전성 층에 부착한다.

일 실시양태에 따르면, 테이프 층은 도체에 부착되는 접착제를 포함한다.

일 실시양태는 도체와 내측 반도전성 층 사이에 배열된 테이프 층을 포함하고, 접착 층은 테이프 층과 도체 사이에 배열되고, 접착 층은 테이프 층의 내부 표면에 제공되어 테이프 층을 도체에 부착한다.

일 실시양태에 따르면, 테이프 층은 반도전성(semiconducting)이다.

일 실시양태에 따르면, 접착 층은 접착제(glue), 핫-멜트 접착제(hot-melt adhesive), 또는 접착 플라스틱(adhesive plastic)으로 형성된다.

접착 층은 말레산 무수물-(MAH)-작용화된 폴리올레핀, 예컨대 MAH-작용화된 폴리에틸렌(PE)을 포함할 수도 있다.

일반적으로, 청구항들에서 사용된 모든 용어들은 본 명세서에서 달리 명시적으로 정의되지 않는 한 당해 기술 분야에서의 그것들의 통상적인 의미에 따라 해석되어야 한다. 부정관사/정관사를 수반하는 엘리먼트, 장치, 컴포넌트, 수단 등에 대한 모든 언급들은 달리 명시적으로 진술되지 않는 한 그 엘리먼트, 장치, 컴포넌트, 수단 등의 적어도 하나의 인스턴스를 지칭하는 것으로서 개방적으로 해석되어야 한다.

도면들의 간단한 설명
이제 본 발명 개념의 특정 실시양태들이 첨부 도면들을 참조하여 예로서 설명될 것이다.
도 1 은 전력 케이블의 일 예를 도시한 단면도이다.
도 2 는 전력 케이블의 다른 예의 단면도이다.
도 3 은 전력 케이블의 다른 예의 단면도이다.

상세한 설명

이제, 예시적인 실시양태들이 도시되어 있는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명 개념이 이하에 더 충분히 설명될 것이다. 하지만 본 발명적 개념은 많은 상이한 형태들로 구현될 수도 있고, 본 명세서에서 전개된 실시양태들에 제한되는 것으로서 해석되어서는 아니된다; 오히려, 이들 실시양태들은 이 개시물이 철저하고 완전하도록 그리고 본 발명적 개념의 범위를 당업자에게 충분히 전달하도록 예시적으로 제공된다. 동일한 참조부호들은 설명 전체에 걸쳐 동일한 엘리먼트들을 가리킨다.

도 1은 전력 케이블(1)의 일 예의 단면도를 개략적으로 도시한다.

전력 케이블(1)은 이 예에서 단일 전력 코어 전력 케이블이다. 대안적으로, 전력 케이블은 3상 전력 케이블과 같은 멀티-코어 전력 케이블을 형성하기 위해 여러 개의 동일한 전력 코어를 포함할 수 있을 것이다.

전력 케이블(1)은 도체(3)를 포함한다. 도체(3)는 예를 들어 연선(stranded), 밀리켄(Milliken) 타입의 분절(segmental), 중실(solid), 또는 프로파일 와이어 도체일 수도 있다.

도체(3)는 예를 들어 구리 또는 알루미늄을 포함할 수도 있다.

전력 케이블(1)은 도체(3)를 덮는 절연 시스템을 포함한다.

절연 시스템은 도체(3) 주위에 배열된 내측 반도전성 층(7)을 포함한다. 내측 반도전성 층(7)은 도체 스크린(conductor screen)을 형성한다.

절연 시스템은 내측 반도전성 층(7) 주위에 배열된 절연 층(9)을 포함한다.

절연 시스템은 절연 층(9) 주위에 배열된 외측 반도전성 층(11)을 포함한다. 외측 반도전성 층(11)은 절연 스크린을 형성한다.

절연 시스템은 압출될 수도 있고 열경화성 또는 열가소성 중합체 재료를 포함할 수도 있거나, 또는 오일 함침된 종이 테이프(oil impregnated paper tape)로 제조될 수도 있다. 압출의 경우, 중합체 재료는 예를 들어 가교 폴리에틸렌(XLPE), 폴리프로필렌(PP), EPDM 고무 또는 EPR 고무일 수도 있다.

예시된 전력 케이블(1)은 접착 층(adhesive layer)(5)을 포함한다. 접착 층(5)은 도체(3)의 외부 표면과 내측 반도전성 층(11)의 내부 표면 사이에 배열된다. 접착 층(5)은 내측 반도전성 층(7)을 도체(3)에 부착시킨다. 이를 위해, 접착 층(5)은 도체(3)와 그리고 내측 반도전성 층(7)과 직접 접촉할 수도 있다.

접착 층(5)은 접착제, 핫멜트 접착제 또는 접착 플라스틱으로 형성된다.

접착 층(5)은 전기적으로 절연성일 수도 있다. 이 경우에, 접착 층(5)이 도체(3)의 외면 전체를 덮는 것은 아니다. 도체(3)와 내측 반도전성 층(7) 사이의 전기적 접촉이 도체(3)와 내측 반도전성 층(7) 사이의 직접 접촉에 의해 이들 부분 또는 영역에서 이루어질 수 있도록 접착제가 없는 도체(3)의 원주 방향 및 축 방향으로 분포된 일부 부분 또는 영역이 있다.

접착 층(5)은 대안적으로 반도전성일 수도 있다. 이 경우, 접착 층(5)은 도체(3)의 외부 표면 전체를 덮을 수도 있다.

전력 케이블(1)은 외측 반도전성 층(11) 주위에 배열된 외측 시스(sheath) 또는 외측 서빙(serving)(13)을 포함한다. 외측 시스 또는 서빙(13)은 절연 시스템 주위로 압출되는 중합체 재료를 포함할 수도 있거나, 전력 케이블(1)의 종축 주위에 놓인 중합체 얀(polymeric yarn)을 포함할 수도 있다.

수개의 전력 코어들을 포함하는 예들에서, 각각의 전력 코어는 도체, 절연 시스템, 및 내측 반도전성 층과 도체 사이의 접착 층을 포함한다. 전력 코어들은 스트랜딩되고 외측 시스 또는 외측 서빙에 의해 둘러싸일 수도 있다.

스크린 층, 하나 이상의 베딩 층들, 납 또는 다른 금속, 예를 들어, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 또는 스테인리스 스틸로 제조된 수분 배리어 층, 하나 이상의 아머(armour) 와이어 층들, 역청 층 등과 같은, 도 1에 도시되지 않은 전력 케이블(1)에 존재하는 다른 층들이 선택적으로 존재할 수도 있다는 것을 유의해야 한다.

접착 층은 일부 실시예들에 따라 분사에 의해 또는 압출에 의해 도체 상에 제공될 수도 있다.

도 2는 전력 케이블의 다른 예를 나타낸다. 도 2에 도시된 전력 케이블(1')은 도 1을 참조하여 전술한 전력 케이블(1)과 유사하다. 전력 케이블(1)과 전력 케이블(1')의 차이점은 전력 케이블(1')이 테이프 층(4)을 추가로 포함한다는 것이다. 테이프 층(4)은 도체(3)와 내측 반도전성 층(7) 사이에 배열된다. 테이프 층(4)은 도체(3)의 외측 표면에 부착된다. 접착 층(5)은 테이프 층(4)과 내측 반도전성 층(7) 사이에 제공되고, 테이퍼 층(4)의 외부 표면 및 내측 반도전성 층(7)의 내부 표면과 직접 접촉한다. 접착 층(5)은 따라서 테이프 층(4)을 내측 반도전성 층(7)의 내부 표면에 부착시킨다.

접착 층(5)은 테이프 층(4)의 외면을 형성할 수도 있다.

테이프 층(4)을 형성하는 테이프는 예를 들어 도체(3) 주위에 절연 시스템을 제공하기 전에, 도체를 제조하는 공정 동안 도체(3) 주위에 권취될 수도 있다. 테이프 층(4)의 외부 표면을 형성할 수도 있는 접착 층(5)은 이 경우, 예를 들어 압출 공정 동안 발생된 열에 의해 절연 시스템의 압출 동안 용융될 수도 있다.

일 예에 따르면, 테이프는 테이프 층(4)의 내부 표면에만 제공된 접착 층(5)을 포함하는 전력 케이블(1”)을 도시하는 도 3에 도시된 바와 같이 그의 내부 표면에만, 또는 그의 내부 및 외부 표면 둘 모두에 접착 층을 가질 수도 있다. 접착 층(5)은 도체(3)와 테이프 층(4) 사이에 직접 배열된다. 따라서, 접착 층(5)은 테이프 층(4)을 도체(3)에 부착시킨다.

마찰은 테이프 층(4)과 내측 반도전성 층(7) 사이보다 테이프 층(4)과 도체(3) 사이에서 더 낮다. 테이프 층(4)과 도체(3) 사이에 접착 층(5)을 제공함으로써, 테이프 층(4)의 도체(3)에 대한 슬라이딩이 제한된다.

테이프 층(4)은 도 2 및 도 3의 예에서, 예를 들어 수팽윤성 테이프 또는 도체 테이프를 포함할 수도 있다.

접착 층(5)은 도 2 및 도 3의 예에서 반도전성일 수도 있으며, 이 경우 전체 테이프 층(4) 또는 도체(3)는 접착 층(5)에 의해 덮일 수도 있다. 테이프 층(4)은 반도전성일 수도 있다. 대안적으로, 접착 층(5)은 전기 절연성일 수도 있고, 테이프 층(4) 또는 도체(3)의 단지 일부 또는 부분들을 덮을 수도 있다. 그 후, 특히 테이프 층(4)이 반도전성인 경우, 도체(3)와 내측 반도전성 층(7) 사이에 전기적 접촉이 달성될 수도 있다.

본 발명적 개념이 주로 몇가지 예들을 참조하여 상술되었다. 하지만, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 쉽게 이해되는 바와 같이, 상기 개시된 것들 외의 다른 실시양태들도 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 바와 같이 본 발명적 개념의 범위 내에서 동등하게 가능하다.

Claims (8)

1. 전력 케이블(1; 1'; 1")로서,
   도체(3),
   절연 시스템(7, 9, 11)으로서,
   상기 도체(3)의 외측에 방사상으로 배열된 내측 반도전성 층(7),
   상기 내측 반도전성 층(7)의 외측에 방사상으로 배열된 절연 층(9), 및
   상기 절연 층(9)의 외측에 방사상으로 배열된 외측 반도전성 층(11)
   을 포함하는, 상기 절연 시스템(7, 9, 11), 및
   상기 도체(3)와 상기 내측 반도전성 층(7) 사이에 배열된 접착 층(5)으로서, 상기 접착 층(5)은 상기 내측 반도전성 층(7)의 내부 표면과 직접 접촉하고/하거나 상기 접착 층(5)은 상기 도체(3)의 외부 표면과 직접 접촉하는, 상기 접착 층(5)을 포함하는, 전력 케이블(1; 1'; 1").
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 도체(3)는 상기 접착 층(5)이 없는 하나 이상의 부분을 갖는 외부 표면을 갖는, 전력 케이블(1; 1").
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 접착 층은 전기 절연성이고, 상기 내측 반도전성 층(7)은 상기 도체(3)와 전기 접촉하여 배열되는, 전력 케이블(1; 1").
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 접착 층(5)은 반도전성이며, 상기 접착 층(5)은 상기 도체(3)의 전체 외부 표면 또는 본질적으로 전체 외부 표면을 덮는, 전력 케이블(1; 1").
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 도체(3)와 상기 내측 반도전성 층(7) 사이에 배열된 테이프 층(4)을 포함하고, 상기 접착 층(5)은 상기 테이프 층(4)과 상기 내측 반도전성 층(7) 사이에 배열되고, 상기 접착 층(5)은 상기 테이프 층(4)의 외부 표면에 제공되어 상기 테이프 층(4)을 상기 내측 반도전성 층(7)에 부착하는, 전력 케이블 (1').
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 도체(3)와 상기 내측 반도전성 층(7) 사이에 배열된 테이프 층(4)을 포함하고, 상기 접착 층(5)은 상기 테이프 층(4)과 상기 도체(3) 사이에 배열되고, 상기 접착 층(5)은 상기 테이프 층(4)의 내부 표면에 제공되어 상기 테이프 층(4)을 상기 도체(3)에 부착하는, 전력 케이블(1").
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
   상기 테이프 층(4)은 반도전성인, 전력 케이블(1'; 1").
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 접착 층(5)은 접착제, 핫멜트 접착제 또는 접착 플라스틱으로 형성되는, 전력 케이블(1; 1'; 1").