KR930002948B1

KR930002948B1 - 전력 케이블

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Publication number: KR930002948B1
Application number: KR1019850004547A
Authority: KR
Inventors: 료스께 하다; 쇼우스께 야마노우찌; 마사유끼 히로세; 도시야 요시이; 겐지 쯔나시마; 사도시 호리우찌
Original assignee: 스미도모덴기고오교오 가부시기가이샤; 나가하라 쯔네오; 도레 가부시기가이샤; 마찌다 에이지로오
Priority date: 1984-06-26
Filing date: 1985-06-26
Publication date: 1993-04-15
Also published as: JPS6110811A; KR860000673A; JPH0241132B2; US4675470A

Abstract

내용 없음.

Description

전력 케이블

제1a도는 절연층을 감는 작업의 도표형식의 표현도.

제1b도 및 제1c도는 본 발명의 대표적인 절연구조의 단면도.

제 2 도는 기름에 담근 절연체로서 절연시킨 전력케이블의 단면도.

제 3 도는 제 2 도에서 도시한 전력 케이블로서 기름에 담근 절연체층의 사시도.

제 4 도는 본 발명에서 가상하는 전형적 절연체구조의 단면도로서, 기름분포 절연체층의 일부분을 보여주며, 여기에는 제 3 도에서 보여준 교차하는 오일간격이 정상 오일간격의 깊이보다 2배임을 보여주는 층의 구조의 변화가 도시되어 있다.

제 5 도는 본 발명의 또 다른 구조의 단면도이며 ε-등급을 도시하고 있다.

본 발명은 절연유를 침투시킨 절연체로 절연시키는 케이블의 개선에 관한 것이다.

절연성 기름에 담구어 만드는 전력 케이블에 있어서, 기름분포절연층(또는 부도체 절연층)은 절연성 종이로서 통상 만들어왔다. 그러나 최근에 와서 테이프형태의 폴리프로핀 필름이 절연층을 구성시키는데 사용되었다. 이 필름은 부도체 전압파괴의 기준으로 볼때 절연성 종이를 훨씬 증가하며, 그 밖에 몇가지 이점을 들 수 있는데 즉, 낮은 부도체유전 손실각 절연유의 부도체 상수에 접근하는 부도체 상수등을 들 수 있다. 그러나 기존 폴리프로필렌 필름의 절연 케이블은 절연유로 인해 그것이 심히 팽창한다는 약점이 있다. 그러므로 이 종류의 케이블을 사용함에 있어 많은 제한성이 나타난다. 예를들어 케이블을 폴리프로피린 필름에 싸고 그것을 절연성 기름에 담그면 필름이 팽창하여 케이블에 압력을 가하며 결과적으로 케이블의 유연성이 박탈되고 인접절연필름 사이에서의 절연유의 유동성을 저해한다. 이 폐단을 피하기 위하여 도체의 풀레에 필름을 헐겁게 감을 수 있다. 그러나 필름을 헐겁게 감으면 필름이 제 자리에서 이탈하거나 주름이 잡힐 가능성이 많다.

기존 폴리프로피린 절연필름의 또 하나의 약점은 다음과 같다. 즉, 절연막이 겹치는 경우에는 인접필름 사이에서의 절연유의 유동성은 부도체 전압파괴를 유발할 정도로 낮아지는데 그 까닭은 문제의 폴리프로피린 필름의 표면이 충분히 거칠지 못하기 때문이다.

폴리프로피린 필름을 알카리벤젠유에 담그면(이 알카리 벤젠유가 이에치부이(EHV)급 오에프(OF : Oif filled)케이블의 절연류로 압도적으로 많이 쓰이는데) 케이블의 온도가 증가함에 따라 필름이 팽창하며 필름의 두께가 증가하는데, 그 정도는 때로 겹치는 필름의 층 사이의 압력을 심히 증가시킬 정도이며, 필름이 온도에 의한 팽창 및 수축으로 인해 파열되려는 힘을 받으며, 상층필름이 인접 하층 필름의 감은 틈 사이로 빠져들기 쉬우며 결과적으로 파손을 초래하기 쉽다. 이 모든 것의 결과는 케이블의 저하된 전기전도성을 의미한다.

따라서 본 발명의 기본적인 목적은 낮은 부도체 전력감소율과 우수한 부도체 강도를 갖는 기름을 분포하여 만든 절연체로 입힌 케이블을 제공하려는 것이며, 절연체를 입히는 방법은 적어도 한층의 폴리프로피린 필름 도체에 감아서 팽창등 위에 언급한 결함을 제거하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 위에 언급한 케이블을 제공함에 있어서, 그 절연체를 감은 방법을 한층의 폴리프로피린 필름과 또한층의 크라프트지를 감아 팽창 문제를 제거함과 동시에 절연체내의 절연유 유동성의 불충분성을 제거하는 것이다.

위에 언급한 목적은 다음과 같은 방법으로 달성한다. 즉, 기름에 담근 전기 절연성을 갖춘 등급의 폴리프로핀 필름을 사용하여 절연성을 형성시키는데 밀도는 0.905-0.915g/㎤이며, 복구절계수는 0.020-0.035이며, 두 좌표축 방향의 강도의 비율은 5-15의 범위를 채용한다(세로 축방향의 인장강도 대 가로축 방향의 인장강도 비율). 본 발명의 그밖의 목적과 특징은 다음 설명에서 더 분명해질 것이며, 첨부도면에 의하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

폴리프로피린(이하 간단히 PP라 칭함)는 여기에서 다음 등급을 가진 폴리프로피린을 뜻한다.

즉, 90% 이상의 균일형질성(가급적 95% 이상, 가급적 97%이상), 0.5-40g/10분 범위의 용해지수(가급적 20g/10분)의 특징을 구비한 것을 뜻한다.

위에 언급한 균일형질성의 하한(下限)은 좋지 않은데, 그 이유는 그 점에서 절연유로 인한 팽창율이 증가되기 때문이다. 용해지수가 위에 언급한 하한 이하이면 팽창량이 또한 증가한다. 반면에 용해지수가 위에 언급한 상한을 윗돌면 중합체가 절연유내에 용해되는 량이 증가되며 결과로 절연류의 점도(粘度)가 상승한다. 위에 언급한 등급의 PP류에 있어서, 본 발명의 케이블을 제작하는데 적합한 물질은 다음 요건을 만족시켜야 한다. 즉, 앵체 결정체의 온도(TMC)가 105°-120℃이며 가급적 105°-180℃일 것, 티엠씨(TMC)가 위에 언급한 하한을 미치지 못하는 PP는 절연유로 인한 팽창율이 심히 증가한다. TMC가 위의 상한을 윗도는 PP는 필름으로서의 저열한 특성을 가지며, 동질성 필름을 생성시키는데 어려움이 있고 결과로 부도 체결함을 악화시킨다.

이 발명의 케이블에 사용할 PP필름은 다음 범위의 밀도를 가져야 한다. 즉, 0.905-0.915g/㎤, 가급적 0.907-0.912g/㎤이어야 한다. 밀도가 위에 언급한 하한을 미치지 못하면 팽창율이 증가한다. 반대로 밀도가 위로 언급한 상한을 윗돌면 PP 필름이 부서지기 쉬운 상태가 되어 케이블의 절연층의 기계적 강도에 부족함이 생긴다. 본 발명의 케이블에 사용할 pp필름의 복굴절율은 0.020-0.035내에 들어야 하며 가급적 0.025-0.032이어야 한다. 복굴절율이 위에 언급한 하한에 못미치면 PP필름이 공차범위를 벗어날 정도로 팽창한다. 만약 상한을 윗돌면 PP필름이 갈라진 틈을 발생시키기 쉬우며, 이것은 부도체 전압파괴를 유발할 수 있다. 그러므로 위에 명시한 수치의 범위를 벗어나는 PP필름의 재료는 본 발명의 목적에 적합하지 않다. 본 발명의 케이블에 사용할 PP필름의 두 좌표축 방향에의 강도의 비율 즉, 종방향으로의 인장강도를 횡방향 인장강도로 나눈 그 계수는 5-15이어야 하며 가급적 7-12가 좋다. 이 비율이 그 하한에 못미치면 절연유로 인하여 발생하는 PP필름의 팽창율이 이 공차 범위를 벗어난다. 반대로 이 비율이 상한을 윗돌면 여러 축방향으로 나타나는 특성의 상호 격차가 공차범위 이상으로 증가한다. 그 결과, 절연체로서의 품질이 현저히 저하한다(예를들면 뻗어진, 주름잡힘, 파열 등이 발생한다).

이제, 본 발명의 케이블에 사용될 필름을 어떻게 생산하는가하는 그 전형적인 방법을 기술하고자 한다. 먼저 PP합성수지를 녹여서 압출금형을 사용하여 얇은 판형태로 압출시킨후에 냉각드럼에 감고 냉각 하에 굳을때까지 방치한다. 이렇게 만든 PP시이트(얇은 판)를 한 벌의 압축로울 사이를 통과시켜, 압연율 5-12 가급적 7-10되게 눌른다(압연율 : 압연전 시이트두께를 압연후 시이트두께로 나눈 계수임).

압연압력은 10-3000㎏/㎝이며, 가급적 100-1000㎏/㎝가 좋다. 압축로울의 온도는 60-160℃이, 가급적 80°-150℃가 좋다. PP시이트를 쉽게 균일하게 효율적으로 압연시키는 방법은 PP시이트를 압축로울에 넣기전 적절한 액체로서 PP시이트의 표면을 적시키는 것이다(즉 물 표면활성물질의 가수용액, 알카리-글리콜, 폴리알카리-그릴콜, 글리세린, 또는 전기절연유등임).

위에 기술한 공정으로 대개 두께 10-300마이크론의 PP필름을 얻은 후에 그것을 100°-150℃로 가열하여 이 온도에서 1-20초 동안 열처리하는데 그것이 종방향으로 본래 규격보다 0.5-10% 늘어날때까지 계속한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 특성으로 기름에 담근 전기절연 케이블을 얻는데 좋은 방법은 PP필름의 열 수축열을 종방향으로 0.1-5%로 가급적 0.5-3%로 제한하는 것이다. 만약 열수축율이 그 상한을 초과하면 절연층이 당겨지며 주름이 잡히는 문제가 있다. 그 율이 그 하한에 미치지 못하면 절연유에 접한 필름이 종방향으로 뻗어지며 케이블에 감긴 상태가 헐렁하게 된다. 종방향으로의 열수축을 제한하는 대표적인 방법은 위의 방법으로 PP필름을 만든 후 그것을 80°-140℃로 가급적 90°-130℃로 가열하여, 이 온도에서 0.5-50시간 가급적 1-20시간 계속시키는 것인데 이때 필름을 팽팽한 상태로 유지시키거나 종방향으로 본래 규격보다 0.1-5% 정도 늘어나게 되도록 허용해야 한다. 이 시효 열처리법에 있어서, 종방향으로의 열수축율은 0.1-5% 가급적 0.5-3%로 제한할 수 있다. PP필름의 두께는 다음에 열거하는 이유에 의하여 70-300마이크론으로 제한된다. 두께가 70마이크론 이하이면 PP시이트가 파열을 발생시켜 그 결과 PP필름이 도체의 둘레에서 절연층을 형성하는데 필요한 기계적 강도를 충분히 갖지 못하며, 완제품 OF케이블에 있어서 케이블이 굽힘에 저항하는 충분한 힘을 갖지 못한다. 또한 그 결과 주름, 구렁, 몰락, 등의 결함을 초래하여 케이블의 전기적 특성에 역 영향을 미친다.

일반적으로 필요한 절연층의 두께는 케이블에 감긴 필름의 겹의 수를 조정하므로써 달성한다. 만약 테이프의 두께가 부족하면 테이프의 겹의 수를 증가시켜야 하며 그 결과, 절연체를 입히는 기계의 크기도 증가하지 않으면 아니되고 투입, 대치 맞이음들의 작업양도 증가한다. PP필름의 두께가 300마이크론을 초과하면 PP필름이이 심하게 뻗뻗한 특성을 갖게되며 테이프가 도체에 감길때에 둥근 도체에 감기는 작업에 저항성을 나타내며, 완제품 OF케이블에 있어서 절연층간의 격리, 인접테이프 사이의 틈의 불규칙한 분배 등의 결함을 나타내며, 전반적인 전기적 특성에 역영향을 미친다.

일반적으로, 절연체 피막을 형성시키기 위해서 필름테이프를 도체에 감을때는 인접테이트와의 사이에 틈이 생기게끔 허용한다. 따라서 이 틈에 담긴 기름의 층은 테이프의 두께가 커감에 따라 증가한다. OF케이블에 있어서, 기름층의 절연강도는 테이프의 절연강도보다 낮다. 그러므로 기름층의 두께가 현저히 증가하는 것은 유리한 점이 아니다.

위에 기술한 여러가지 조건에 비추어서 OF케이블은 PP필름두께 70-300마이크론 범위의 여러가지를 사용하여 생산한다. 즉, 시이트를 적절한 폭으로 잘라 절연내부층에(즉, 도체가 있는 쪽이며 심한 전기강압을 받는쪽에) 더 작은 두께의 PP테이프를 갖는데, 이 작은 두께의 테이프는 기계적 강도는 약하나 전기적 강도는 더 강하다. 그리고 바깥쪽 절연층에(즉, 전기적 강압은 적으나, 굽힘에 의한 피로가 더 큰 쪽에) 더 두꺼운 PP테이프를 감는데, 이 두꺼운 테이프는 전기적 강도가 약하나 기계적 강도가 강한 것이다.

"크라프트지" 또는 "전기절연지"등은 본 발명에 있어서 EHV등급의 OF케이블에 통상 사용하여 온 보통의 절연지를 가르킨다. 본 발명의 케이블에 사용할 크라프트지의 두께는 70-300마이크론에 한하며 그 이유는 위에 PP필름의 두께의 경우와 같다.

본 발명에 사용할 절연유에 대해서는 본 발명자들이 발견하는 바는 방향족 환상 분자구조를 포함하는 알카리벤젠, 특히 통상으로 케이블에 사용하는 디디비(DDb : dodecyl-benzene)가 본 발명의 케이블에 목적에 가장 적합하다는 것이다. 일반적으로 절연유를 선택함에 있어서 다음 기준을 채택한다.

(가) 기름이 저가로 항상 구입가능할 것

(나) 기름의 전기적 특성이 우수하고 안정될 것

(다) 기름이 케이브의 절연층 물질과 서로 맞을 것

특히 본 발명에 있어서는 기름이 PP필름과 아주 잘 맞아야 한다.

(가) 및 (나)의 조건을 고려할때 DDb가 이상적인 절연유이다. 그러나 (다)의 조건을 고려하면 DDb의 PP필름을 팽창시키기 때문에 이상적이 못된다.

일반적으로 필름과 절연유간의 양립성의 정도는 이 두가지의 에쓰피(SP)값(용해가능측도)에 의해 결정된다. 이것들의 어떤 특정조합에 있어 필름과 절연유의 SP값이 서로 접근할 수록 필름과 절연 유간의 유사성이 증가하고 또, 절연유가 필름을 팽창시키는 힘도 증가한다. PP와 DDb는 8에 가까운 SP값을 가지고 있다. 그러므로 이것들의 조합은 다른 조합보다 바람직하지 못하다고 주장되어 왔는데 여기서 다른 조합은 PP와 폴리부턴유 또는 PP와 실리콘유등을 가리키는 것이며 위의 제일 첫째의 조합이 나쁘다는 이유는 값이 높고 동시에 팽창의 온도가 높기 때문이다.

이점에 관해 많은 연구가 있은 후에 본 발명자들이 발견한 것은 절연유가 필름을 팽창시키는 것은 절연규가 필름의 비형태적 지역을 침입하는 것이기 때문에 만치, PP필름의 전기적으로 허약 지점이 되는 비 형태적 지점을 보강하면 팽창하기 쉬운 것들의 조합이 오히려 전기적 측면에서 볼때 유리한 것이 된다. 더구나 DDb는 다음 관점에서 전기적으로 볼때 더 바람직하다. 즉, 왜냐하면 그것은 가스흡수력이 크고 코로나방전에 저항력이 뛰어난 벤젠환을 가지고 있기 때문이다. 본 발명자들의 연구에 의하면 PP필름과 폴리부텐의 조합시는 약 0.8이며, 실리콘유와의 조합시는 0.6-0.7이다. 이 수치는 PP필름의 교류전압파괴값을 적용한 것이다. DDb와 PP필름의 조합시 그 전기적특성을 완전히 보전하고 동시에 DDb와 PP필름의 양립성을 희생시키지 않기 위해 다음과 같은 해결책이 강구되었다.

위에서 언급한 바와 같이 DDb가 PP필름을 완전히 침투하는 것이 전기적 특성면에서 보아 유리하므로 케이블을 최고 실지예측작동온도(대개 85°-95℃)에 24-48시간 계속 두어 케이블이 사용 처음부터 훌륭한 전기적 특성을 발휘할 수 있다.

PP필름에 관한 연구에서 다음 사실이 확정되었다. 즉, DDb와 조합시의 PP필름의 팽창은 필름의 밀도, 복굴절율등을 적정화시키고, 또 양 좌표축방향의 강도의 비율을 위의 언급한 한계내에서 조정함으로 꺽을 수 있다. 더 구체적으로 실지측정에서 발견한 것은 PP필름과 DDb간의 현 조합에 있어 팽창으로 인한 필름두께의 증가비율은 동질성형한 PP필름과 DDb의 경우보다 반 밖에 되지 않는다.

이 부족점을 교정하기 위해 크라프트지나 PP필름의 양자나 어느 한쪽의 표면에 요철을 마련하여 팽창으로 인한 PP필름 두께의 증가분을 흡수할 수 있게 하고, 테이프절연층내의 압력이 심하게 증가하지 못하게 하며 동시에 절연류의 유동성을 유지시킨다.

PP필름이나 크라프트지의 어느한쪽이나 양자의 표면의 요철시켜 표면이 거칠게 하면 표면거칠음도(표면조도) Rmax는 1-50마이크론 이내 가급적 2-40마이크론 이내에 들어야 한다. 표면조도가 위에 언급한 하한에 미치지 못하면 팽창을 흡수할만한 요철의 크기가 부족하여 절연유의 유동성이 저하되고 부도체 전압파괴를 유발시킨다. 반댈 표면 조도가 위에 언급한 상황을 초과하면 요철을 만들때 PP필름자체가 손상을 입었기 쉬우며, 파인곳들의 공간이 너무커서 팽창후에도 공간이 남아 겹치는 테이프층 사이에 기름층이 생기기 쉬우며 이것은 절연층의 전기적 강도를 저해한다.

PP필름의 표면을 거칠게 하는 방법은 예를들면 요철처리로서 가능하다. 구체적으로, PP필름을 90°-140℃의 엠조씽(요철처리)로라 사이에 통과시켜 PP필름의 일면 또는 양면을 거칠게 만들며, 이때 표면조도 Rmax가 1-50마이크론 가급적 2-40마이크론의 범위에 들게 한다.

본 발명의 케이블에 사용할 이러한 필름을 생산하기 위해서는 롤링과 요철처리의 배합을 채용하는 것이 좋다고 판명되었다. 기타 다른 방법도 사용할 수 있다. 예를들면 위에 언급한 롤링처리 대신에 롤링과 뻗힘처리를 배합하여 사용하거나, 또는 여러 로울을 밀접하게 배열하여 뻗힘처리를 함으로써 달성할 수 있다. 또한 위에 언급한 종류의 요철처리 대신에 분사법(噴砂法) 또는 식각법(蝕刻法)에 의해서도 필요한 표면조도를 달성할 수 있다.

크파프트지의 표면조도를 달성하기 위해서는 압연로울에 의한 요철처리가 가장 바람직하다. 그밖에 물 분무법도 가능하다.

절연층을 구성하는 PP필름의 겹수가 증가할수록 부도체 유전손실각(Tan δ) 및 부도체 상수 (ε)의 개선이 가능하다. 그밖에 얻을 수 있는 이점은 다음과 같다. 즉, 절연유에 의한 필름 팽창의 감소, 절연층내의 절연유의 유동성의 개선, 필름을 도체에 감었을때 절연층의 기계적 특성의 개선 및 PP필름의 성능의 보강 그리고 절연층의 감은 상태가 너무 조이거나 너무 헐겁게되는 예가 드물다는 점등을 들 수 있다. 그 결과 이렇게 생산딘 케이블은 275-1000KV의 EHV 및 UHV 등급으로 사용하는데에 적합하며 특히, UHV등급용으로 좋다. 크라프트지와 PP필름을 조합하여 감은 방법은 다음에 열겨한 이유때문에 본 발명의 케이블에 사용하는데에 꼭 필요한 것이다.

첫째, 이 방법은 순전히 PP필름으로서는 달성할 수 없는 한층 개선된 기계적 특성의 강도를 지닌다. 둘째, 이온성의 크라프트지를 PP필름의 막 사이에 끼워서, 절연층의 전 구조가 이러한 형태로 되면 절연층의 전기적 특성 특히 충격강도 그중에서 특히 양 극의 충격 강도가 보강된다.

크라프트지의 열팽창계수는 극히 적어서 실지 PP필름의 열팽창계수에 비해 수백분지일밖에 되지 않는다. 크라프트지의 두께 방향의 압축계수는 PP필름의 압축계수에 비하여 적다. 크라프트지를 여러장 포개어, 전력 부하변경에 따른 온도변화 상태에서 방치할때 크라프트지는 극히 높은 융통성을 보인다. 크라프트지를 테이프형으로 짜를때 테이프 가장자리의 표면은 완만한 형태를 보이며, PP필름의 경우와 같이, 날카로운 가상자리를 형성하지 않는다. 크라프트지의 PP필름을 포갤때, 프라프트지의 가장자리가 PP필름의 표면상에 놓이도록 하면 여러가지 이점을 발생시킬 수 있다. 즉, 크파프트지가 쿳숀역활을 하기 때문에 인접 테이프 사이의 압력을 제어할 수 있고, 생산시 조건을 다양화할 수 있으며 케이블의 취급을 용이하게 하여 주는데 후자의 경우는 다음과 같은 의미에서 그러하다. 즉, 케이블 취급시 케이블을 굽힐적에 인접테이프들은 상호간의 삽입을 허용하고 상호 움직임을 용납한다.

또한 PP필름의 두께가 열팽창이나 기타 팽창으로 인하여 불어났을때, 그 증가된 부분을 크라프트지가 흡수한다. 또한 크라프트지는 인접테이프 사이의 압력이 적정수준으로 유지되게 하며 인접테이프 사이에 틈이 발생하는 것을 방지한다.

두개의 케이블 끝을 이을때에 먼저 케이블 끝의 테이프를 벗기고 후에 두 케이블의 접합시 테이프를 감는 일은 손으로 하는 것이 보통이다. 이 경우, 전 절연층이 PP필름만으로만 구성되었다면 손으로 감을때, 절연층 내부층을 탄탄하게 감는 것이 어렵다. 이 발명에서 명시한 바와 같이 PP필름과크라프트지를 한장 한장 배합하여 감으면 내부층을 감을때 크라프트지로 감으면 크라프트지의 경우 한번 탄탄히 조여서 감은 상태가 그대로 유지되기 때문에 탄탄히 감는 것이 가능한 것이다. 이러한 배합 감기를 채택하면, 두 케이블을 이을 경우, 접합작업을 쉽게 하고 접힘작업의 품질을 개선시켜준다. 이러한 모든 요소가 본 발명의 케이블 절연층의 기계적 및 전기적 특성을 보강시켜 준다. 순전한 전기적 측면에서 볼때 이온성이 없고 탄소와 수소 원소가 매우 정연하게 배열된 프라스틱필름을 사용하면, 이것은 이온성 요소가 있고 탄소와 수소원자가 아무렇게나 흩어진 크라프트지에 비하면 코로나 방전이나 방전 전류에 저항하는 힘에 있어 더 약하다. 이러한 차이에 대한 해명은 아직 해결해야할 문제로 남아 있다. 이 경향은 충격 강도 특히 양극의 충격강도에 있어서 현저하다. 많은 연구를 거쳐 본 발명자들이 알아낸 것은 다음의 사실이다. 즉, 본 발명의PP필름 및 클라프트지의 조합 방법은 매우 양호한 특성을 발휘하는데, 그 이유는 크라프크지가 절연층내에서 매우 균일하게 분포된 대접면을 형성하고 있기 때문이다. 이러한 발견으로 인하여 우수한 전기적 강도를 갖인 케이블을 만들 수 있게 된 것이다.

재료 원가면에서 볼때 플라스틱재료중 값싼 종류에 속하는 PP필름도 크라프트지에 비하면 아직 2배가 넘는다. 그러므로 PP필름, 크라프트지 조합에서 크라프트지의 비중이 커질수록 경제성이 높아진다. 이것은 물론 부도체 상수(

) 및 유전손실각(Tan

)에 비추어 가능한 한도내에서 조합의 개선이 가능하다는 뜻이다.

본 발명의 케이블의 성능과 경제성은 크라프트지와 PP필름을 조합하면 극도로 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 작동 실시예를 첨부도면에 의하여 상세히 설명한다. 제1a는 절연층을 감는 작업에 대한 도식적 표현이다. 절연층은 여러겹으로 구성되있다. 제 2 도는 도체에 감긴 오일침투전기절연층과 이 절연층을 둘러싼 알미늄 또는 납으로된 금속 덮개(4)와 덮개(4)를 둘러싼 항부식성 표피(5)에 대한 단면도이다.

또 다른 감는 방법이 제1b 도에 도시되어 있다. 제1b도는 본 발명의 전형적인 절연층 구조를 도시한 단면도이며, 제 2 도의 Z부분의 단면도를 확대 도시한 것이다. 구체적으로 제1b도는 절연층구조의 한 형태로써 여기서는 PP필름(3a)의 한장과 크라프트지(3b)의 한장을 한조로 하여 이것이 전 절연층내에 반복되어 있다. 이 구조에서 필름과 크라프트지의 비율은 1 : 1이기 때문에 전 케이블에 대한

ㆍTan

의 값은 두 물질의 각각의

ㆍTan

의 값의 중간치이다.

크라프트지의 이 값은 3.4×0.2%이며, PP필름의 이 값은 약 2.2×0.02이므로 케이블 전체의 값은 2.8×0.1%가 된다. 이렇게 볼때 절연층으로서 크라프트지만을 사용하는 기존케이블에 비하면, 본 발명에 있어서의 유전손실은 (2.8×0.1%)/(3.4×0.2%)=0.41의 수준밖에 되지 않는다. 그러므로 본 케이블은 275-500 KV EHV극 용으로 극히 적합하다.

본 케이블은 우수한 쿳숀효과를 가져오는 크라프트지를 PP필름사이에 끼워만들기 때문에, 팽창에 의한 두께증가를 쉽게 극복하는 성능을 지닌다. 또한 이 케이블은 생산하기도 쉬운데, 그 이유는 크라프트지와 PP필름의 표면 거칠기를 만드는데 있어 큰 여유를 허용하며 감은 테이프의 장력을 조정하기도 매우 쉽다. 완제품 케이블의 굴곡 가능성과 기타 기계적 특성을 고려하더라도 크라프트지가 우수한 쿳숀효과를 가져온다는 사실은 매우 바람직한 장점이라 할 수 있다. 더욱이, 크라프트지가 PP필름 사이에 끼인 이 상태가 전절연체층에 마찬가지로 분포되어서 한 장벽효과를 가져오기 때문에 전압파괴강도에 있어서, 특히 양극 충격 파괴강도에 있어서 전혀 손실을 초래하지 않으며, 후자의 경우 그 측정은 높은 힘을 받은 도체쪽을 양극으로 하여 잰 것이다.

플라스틱 필름의 두께효과, 즉 단순 전히 PP필름으로만 구성된 층에 두께증가가 발생했을 때 초래되는 전압파의 강도 손실을 제거된다. 그러므로 본 케이블은 전기적으로 우수성을 지닌다.

위에 기술한 바와같이 제1b도에서 표시한 케이블은 그 절연층구조로 인해 안정되며 기계적 전기적 특성에 있어서 매우 우수하다. 즉, 그것은 275-1000KV의 EHV 내지 UHV급 용도에 알맞다.

송전전압의 자승과

ㆍTan

에 비례하는 유전손솔(부도체손실)의 추가적인 감소를 위하여

ㆍTan

의 값이 더 낮아지게끔 해야한다. 이 요건을 만족시키기 위해서 본 발명자들은 결국, 제1C도에 도시한 절연구조를 개발하였다. 구체적으로 여기서는 PP필름(3a)의 두장과 그 사이에 그라프트지(3b)한장을 끼운 한벌씩을 전체 절연체 층에 반복시켰다. 이 절연구조에 있어서는 크라프트지의 쿳숀효과와 장벽으로서의 크라프트지의 코로나 방전 및 방전전류에 대한 저항력은 여전히 우수하다. 이 구조의 절연층을 사용하는 케이블에 있어서, 부도체 상수(

)은 (2×2.2+3.4)/3=2.6이며, 유전손실각(Tan

)은 (2.0×0.2%+0.02%)/3=0.087%이다. 따라서 이 케이블의

ㆍTan

는 크라프트지만을 사용하는 케이블에 비해 (2.6×0.087)/(3.4×0.2)=0.33배에 불과하다. 이와같이 본 케이블은 기계적, 전기적 특성에 손상을 입지 않고도 유전손실을 필요한 수준으로 감소시킨다.

이 구조에 있어서, 쿳숀요소로서의 크라프트지 조합 비율을 제1b도의 경우보다 국부적으로 그리고 전반적으로 2/3로 감소했으모, 위에 언급한 PP필름 및 크라프트지의 표면 조도를 약간 더 거칠게 하는 것이 필요하며, 또한 감은 테이프의 장력을 늦추는 것이 필요하다. 글럼에도 불구하고, 모든 PP필름의 가상자리가 크라프트지면 상에 놓이고 따라서 크라프트지의 쿳숀효과가 십분 발휘되기 때문에 제조상의 관점과 굴곡 가능성들을 고려할때 제조된 케이블은 충분한 실용성이 있다는 것이 증명되었다.

전기적 측면에서 볼 때, 본 케이블은 약극 충격강도에 있어서의 약간의 손실을 초래하기는 하지마는 그것은 크라프트지의 장벽효과를 유지하고, 코로나 방전 및 방전전류에 대해 예상대로의 저항성을 보여준다.

크라프트지의 쿳숀효과는 더 안전하게 그리고 더 바람직한 방법으로 다음 방법에 의하여 할 수 있다. 즉, 공기에 의해 습기를 머금은 크라프트지를 사용하거나, 또는 습기조정을 가한 크라프트지를 사용하므로써, 가능한 것인데 순전히 크라프트지로 절연층을 만들어 사전에 습기함량을 1%이내로 주린 건조성 크라프트지보다는 오히려 사전에 물을 가하여 두께를 증가시킨 습기조정 크라프트지를 사용함으로써 가능하다. 건조성 크라프지를 사용할 경우는 건조시키는 특수공정을 거쳐야하고, 건조하게 유지시키는데 특수 저장시설을 갖추어야 하며, 크라프트지가 건조상태에서 감기게하는 특수 설계된 기계를 필요로 하지마는, 본 발명의 감는 방법은 쉽고 비용이 싸다.

본 발명자들은 또한 전압파괴 강도에 저항하는 특성을 더 개선하였다. 구체적으로, 부도체 상수가 높고 코로나 방전에 저항성이 높은 크라프트지를 사용하는 것이 유리하다는 것을 발견하였다. 이 방법으로, 양극 충격강도를 개선할 수 있으며, 동시에 케이블 전반에 대해

ㆍTan

값의 현저한 증가를 초래하지 않고도 그것이 가능한 것이다.

제 3 도는 오일침투 절연층을 입힌 케이블의 사시도이다. 여기서는 두 인접테이프 사이에 형성된 오일간격과 이중 교차 오일간격(8)을 보여준다. 이 도시에서 6은 하단(좌측) 기름담긴 절연층을 나타내며 7은 상단(우측) 기름담긴 절연층을 나타내고 8은 층의 변경이 생기는 곳이며 동시에 오일간격의 깊이가 테이프의 2겹 두께와 같은 곳이다. 이 특수지점은 케이블의 또 하나의 약점을 형성한다.

이 약점을 극복하기 위해 제4도에서 도시한 바와같이(제 4 도의 화살표 장소의)기름담긴 절연층내의 층변경위치(8a)에 노출된 층에 대해 크라프트지 테이프를 사용하는 것이며 위에서 8a는 즉, 오일간격의 깊이가 테이프두께의 2배에 해당하는 곳이다. 이렇게하여 어느 국부적인 전압파괴가 오일간격(8a)에서 생기는 것이 전케이블 전압파괴로 발전하는 것을 크라프트지의 장벽효과에 의해 방지하는 것이다.

제 4 도에서, PP필름들을 층변경되는 근방에 사용하였다. 이 2겹을 크라프트지로 하는 것은 또한 방법이며, 이 경우 층변경위 아래에 각각 2겹씩 총 4겹의 크라프트지가 존재한다. 이 구조는 상당히 유효하다는 것이 입증되었다. 전기적 강압이 심한 도체 가까운 쪽에 있어서는 층 변경지역에 크라프트지의 여러겹을 배열하는 것이 더 유효하다.

ㆍTan

의 값을 주리기 위해 크라프트지의 배합비율을 낮출 경우는 위의 배열 방법을 층 변경지점에 사용하는 것이 좋은데 이것은 물론 도체에 인접한 내부 절연층 5겹 이하에 해당하는 것이다.

특히 양극 충격 강도에 손실에 관하여 이것의 감소를 위해서는 PP필름을 감을시 상당한 주의를 해야하는데, 그런데 크라프트지의 배열을 잘하므로써 이 손실을 감소시킬 수 있다. 이러한 개선은 본 발명품의 효력을 더 증가시킨다.

본 발명에서의 PP필름의 표면조도는 해당접압, 도체의 규격, 케이블의 종류, 사용되는 절연유 등에 따라 달라진다. 특히 PP필름과 절연유의 조합에 의해 변경이 생겨난다.

본 케이블에 있어서, PP필름과 DDb의 조합에 의해 우수한 전기적 특성을 얻을 수 있다고 입증되었는데, 한편 다른 종류의 기름들도 우수한 결과를 가져올 수 없는 것은 아니다. 예를들면 피오에프(POF : paper oil filled)케이블에 있어서는 폴리부텐형의 고점도 절연류가 가장 많이 사용된다. 이러한 절연유를 사용했을 때 PP필름의 팽창률이 적기 때문에 예를들면 2-10마이크론의 요철을 제1a도의 절연층용 크라프트지에 형성시키면 충분한 것이다. 물론 PP필름 표면에 약 5마이크론 규격의 요철을 형성시키는 것도 충분하다. PP필름과 DDb의 조합을 수반하는 제1b도의 절연층에 있어서 6-20 마이크론 규격의 요철을 모든 PP필름의 표면에 형성시키는 것도 충분하고 20-40 마이크론의 요철을 PP필름 두장마다 한장에 형성시켜도 충분하며, 또는 5-10 마이크론의 요철을 모든 필름에 형성시키는 동시에 1-5 마이크론의 요철을 모든 크라프트지에 형성시키는 것도 충분하다. 위에 언급한 요철의 배열로서도 절연층 전체에 대해 인접 테이프 간의 내부 압력을 적정화 할 수 있는데 그 방법은 테이프 폭과 감은 테이프의 장력을 조정하므로써 가능한 것이다.

이 내부압력의 적정수준은 다음 방법에 의해 결정한다. 즉, 먼저 케이블을 최고 작동온도(예를들면 85°-95°)에 24시간 놓고서 필름이 충분히 팽창되게한 후에 그 케이블의 절연충외경의 약 20배가 되는 원이 되게끔 케이블을 두번 각 반대방향으로 굽혀본 후에 케이블을 짤라내어 절연층에 혹시 결함이 생겨나지 않았는가를 시각적으로 검사하는 것이다. 아무튼 케이블 테이프 및 절연유의 종류에 따라 1-50 마이크론의 범위내에서 표면조도를 조정하고, 이 확정된 표면조도에 따라 테이프 감는 조건을 조정하여 케이블을 제작하는 것이 중요하다. 제작 후에는 케이블을 최고 작동온도에 놓고 PP필름이 부풀게 한 다음 이 팽창된 케이블로 굴곡실험을 가한 다음에는 이 실험으로 인해 절연층에 이상이 생기지 않았나를 검토하는 것이다.

본 발명의 케이블은 다음에 열거한 여러가지 우수한 특성을 갖추는데 이것은 밀도, 복굴절율, 양좌표축 방향의 강도비율, PP필름의 표면 조도 등을 위에 정의한 범위내에 들게하여야 가능한 것이고, 또한 PP필름과 크라프트지의 감는 방법을 위에 기술한대로 하여야하며, PP필름 및 크라프트지의 일면 또는 양면을 적절히 요철 처리함으로써 가능한 것이다.

(1) 절연유로 인한 케이블의 팽창이 최소이다.

(2) 절연테이프의 겹치는 층 사이에서의 절연유의 유동성이 만족스럽다.

(3) 케이블의 절연층이 우수한 기계적 특성을 지니며 테이프 감는 작업이 용이하다.

(4) 도체에 감은 절연테이프가 쉽게 너무 조여지지도 않고 너무 헐겁게 되지도 않는다.

(5) 케이블의 두 끝을 접합시킬시 테이프감은 작업이 용이하며 이때 감은 절연층이 신빙성을 지닌다.

(6) 경제성을 해치지 않고 부도체 상수와 유전손실각의 소요수준이 보장되는 범위내에서, PP필름과 크라프트지의 조합방법은 자유로하여 케이블을 제조할 수 있다.

(7) 본 케이블은 유전강도에 있어서 우수하며 특히 충격강도가 우수하다.

본 발명에서 사용한 측정용어 및 방법은 다음과 같다.

(1) 균일형질성 : 끓는 엔-헵탄(N-heptane)에서 일정한 PP표본을 차출해낸다. 표본을 차출하고 남은 부분의 중량을 표본의 중량으로 나눈다. 이 계수를 100으로 곱하여 그 결과를 퍼센트로 표현하면 균일형질성이 된다.

(2) 용해지수 : 이 물리적 특성은 aSTM-D-1238-73의 L항의 조건에 입각하여 측정한다.

(3) 액체 결정체온도(Tmc) : 예를들면 Perkin Elmer Corp사에서 제작한 model DSC-II시험기의 내부공기를 질소로 바꾼 후 표본을 5mg을 이 시험기 속에 넣는다. 다음 이 표본의 온도를 분당 20℃씩 가열시켜 200℃까지 올리고 이 온도에서 5분간 유지시킨다. 다음 이 가열된 표본을 20℃의 속으로 냉각시키는 동시에 시험기가 녹은 표본의 결정체화(結晶體化)로 인해 발생하는 그 열의 정점을 그리게한다. 이때 시험기가 그린 곡선의 정점이 Tmc가 된다.

(4) 밀도 : 이 특성은 aSTM-D1505에 의거 측정한다.

(5) 복굴절율 : 아베(abbe)굴절계를 사용하여 주어진 표본의 종방향(Ny)가 횡방향(Nx)의 굴절지수를 측정한다. Ny에서 Nx를 빼면 그것일 복굴절율이다. 이 측정에서 나트리움 디선(D Ray)을 광원으로 삼고 메칠 살리실레이트를 설치 매질로 삼은 것이다.

(6) 두 좌표축 방향의 강도비율 : 주어진 필름 표본의 종방향 인장강도 σy(Kg/㎟)와 횡방향 인장강도 σ×(Kg/㎟)의 값을 aSTM-D-882-67에 의거 측정한다. 다음 σy를 σ×로 나누면 강도 비율이 나온다.

(7) 표면조도(Rmax) : 필름표본의 조도 Rmax는 JIS b-0601-1976에 기술된방법에 의하여 실시한다. 짤라버리는 값은 0.5㎜에 고정시킨다.

(8) 열수축비율 : 거리 200㎜, 폭 10㎜의 표본을 필름 표본에서 끊어내어, 종방향을 이 비율의 측정방향으로 정한다. 이 표본은 15분간, 오분에 놓고 이 오븐속에 120℃의 더운공기를 순환시킨다. 다음에 표본을 오븐에서 꺼낸 후 실내온도를 시킨후 길이를 측정한다. 이 측정에서 미리미터로 표시한 측정기리를 L로할 때 열수축비율은 다음 공식에 의해 정의된다.

열수축비율(%)=100×(200-L)/1200

(9) 절연유로 인한 케이블절연층의 팽창비율 : 규격 300㎜×300㎜되는 표본의 필요한 만큼의 여러장을 준비하여 스프링으로 약 1㎏/㎠의 압력을 가한다. 감은 상태에서의 절연층 한벌의 두께를 t₁이라 칭한다. 위의 상태에서 그 표본의 필름들을 충분히 필요한만큼 말린 후에 절연유에 담근다. 다음 이것을 예를들어 85°-95℃드 이렇게 시험온도에 까지 가열하여 4-24시간 계속두어 PP필름이 완전히 부풀게 한다. 이 완전히 부풀은 표본 필름 한벌의 두께를 t₂라 한다. 그러면 팽창비율(%)은 다음 공식에 의하여 구한다.

팽창비율(%)=

(10) 절연유의 유동성 : 필름의 표본을 도체에 싸서 케이블을 형성시킨다. 이 케이블을 절연유에 담그고 진공을 형성시켜 절연유가 침투하게 한다. 다음 케이블을 해체시키고 필름의 겹겹 사이와 모든 틈 사이에 절연유가 침투되었는가를 검사한다. 다음에는 아래와 같이 3등급으로 나누어, 등급을 정한다.

등급 a : 모든 틈에 기름이 완전하고 균일하게 분포되었음.

등급 b : 기름이 불충분하게 분포된 점이 보임.

등급 C : 기름이 전혀 분포되지 않은 면이 보임.

오일분포 절연물질로 사용할 수 있기 위해서는 필름은 등급 a로 분류되어야한다. 저 전압용 케이블에 있어서는 등급 b로서도 가능하다. 등급 C는 오일분포 절연물질로는 도저히 쓸수없는 불합격품이다.

(11) 전기절연유 : 이 용어는 포괄성을 띈것으로써, 모든 알려진 전기 절연유에 해당이 되며 광물질 오일, 피마자유, 면화씨기름, 알카리벤젠, 디알릴알케인, 폴리부텐오일, 실리콘오일 등을 들 수 있다.

여러 실시예를 들어 실시예를 비교하면서 상세히 설명하고자 한다. 균일형질성 구조함량 97.6%, 용해지수 6g/10분, Tmc 110.5℃되는 PP필름합성수지 덩어리를 일정량 압출기 속에 넣고 260℃로 가열하여 녹아서 T-형 금형에 의하여 얇은 판형태로 압출시켰다.

이렇게 뽑은 시이트를 냉각 드럼에 감고 30℃에서 냉각시켜 두께 1000마이크론의 시이트로 굳게 하였다. 이 시이트를 감소 로울(직경 250㎜)사이에 통과 시키고 그 길이가 본래 길이보다 9배로 압연되게 하였다. 이 압연을 가할시는 압력 500㎏/㎝와 엽연온도 140℃에서 시행하였다. 시이트의 표면은 폴리에칠렌 글리콜로서 추겼다. 두께 90마이크론의 이 압연된 필름을 130℃에서 10초동안 열처리하여 종방향으로 1%정도 늘어지게 하였다. 다음에 필름을 다시 요철처리 로울 사이에 130℃로 통과시켜 분사(噴射)공정을 가한 것 같은 흔적을 부각시켜 필름의 양면의 표면 조도가 100메시(mesh)되게 하였다. 다음 이 필름을 팽팽한 상태로 120℃의 공기속에서 10시간동안 시효열처리 하고 다음에 실내온도로 차첨 냉각하게 방치하였다. 다음에 이 필름을 폭 22㎜로 끊어 테이프로 만들었다.

이렇게 만든 이 PP필름의 특성은 다음과 같았다.

밀도(g/㎤) : 0.910

복굴절율 : 0.030

두좌표축 방향의 강도비율 : 10.2

열수축비율(%) : 1.3

표면조도(Rmax)(마이크론) : 12.5

팽창비율(%) : 3.1

PP필름의 평균두께(마이크론) : 100

다음은 비교의 목적으로 시중에서 구입한 뻗힘을 가하지 않은 PP필름과 두축방향으로 가공제조된 PP필름을 시험하였다. 그 결과는 다음과 같았다.

PP필름과 조합하여 사용한 크라프트지의 특성을 다음과 같았다.

밀도(g/㎤) : 0.80

밀폐도(gurleyㆍsec) : 약 3.000

두께(마이크론0 : 100

폭 22㎜되는 크라프트지 테이프를 아래표에서 보는 바와같이 여러방법으로 단면적 200㎟의 꼬은 도체에 크라프트지 테이프가 서로 1/3포개지게끔 하였다. 이렇게 만든 케이블을 건조시킨 후 DDb로 실내온도에서 침투시킨 다음 100℃에서 48시간두어 PP필름이 완전히 부풀게 하였다. 그 케이블은 다시 실내온도로 냉각시키고 절연층 외경의 20배에 해당하는 원이 되도록 케이블을 반대방향으로 두번 굽히고 해체하여 절연층에 이상이 발생하였는가를 시각적으로 검사하였다.

[표 1]

이 결과치에서 다음 사항을 관찰할 수 있다. 즉 본 발명에 의한 절연층의 절연유에 의한 팽창율이 적고 절연유의 충분한 유동성을 나타내며 높은 충격강도를 밀유하고 양극충격강도손실에 있어서도 다만 이론적으로 예측한 만큼의 손실을 초래하며 εㆍtanδ값에 있어서도 필요한 수준의 값을 보여주며 이로 인해 오일분포 케이블 생산에 매우 적합한 재료임이 입증되었다.

위에서 언급한 바와같이 본 발명자들은 PP필름과 크라프트지의 특정 조합에 의하여 품질과 실용성이 높은 오일분포 절연층 케이블을 고안하는데 성공하였다. 이미 지적한 바와같이 손실요소(εㆍtanδ)의 감소는 크라프트지의 총사용량에 의해 제한을 받는다. 그러므로 이 손실요소를 감소하기 위해서는 70마이크론 이하의 크라프트지를 사용하므로서 절연층내의 크라프트지 총사용량을 주리는 것이 필요하다. 크라프트지 한장의 이보다 더 적은 두께는 위에서 기술한 이유로 인해 불가능한 것이다. 그러나 본 발명에 있어서는 더 얇은 크라프트지를 PP필름과 조합하여 사용할 수 있다. 더 얇은 크라프트지와 조합으로 사용할 PP필름은 팽창율이 낮은 PP필름인데, 이것은 PP필름을 두 얇은 크라프트지 사이에 녹여서 압출시켜 만든것이다. 크라프트지는 쿳숀효과와 전기절연 능력에 있어서 우수하다. 두장의 크라프트지 사이에 저팽창율이며 녹여서 압출성형한 PP필름이 끼어 여러겹으로된(이경우 3겹)한층을 구성하며 이것을 "PP 조합지의 층"이라 부르고 크라프트지의 대치용으로 사용한다.

다음 표2는 "PP 조합지의 층"의 기술사양이 한예이다.

[표 2]

"PP 조합지의 층"의 εㆍtanδ값을 2.8×0.1%라 가정하면, PP필름한겹과 PP 조합지의 층의 한겹을 중복해서 감은 케이블의 εㆍtanδ의 값은 다음과 같다.

[(2.2+2.8)/2]ㆍ[(0.02%+0.1%)/2]=2.5×0.06%

다시 PP필름의 2겹과 한겹의 PP 조합지의 층을 조합하여 감은 케이블의 εㆍtanδ의 값은 다음과 같다.

[(2.2×2+2.8)/3]ㆍ[(0.02%×2+0.1%)/3]=2.4×0.047%

다음 크라프트지로서만 구성된 케이블에 대한 위 두가지 수치의 비율은 다음과 같다.

(2.5×0.06)/(3.4×0.2)=0.22

그리고

(2.4×0.047)/(3.4×0.2)=0.17

이 비율에서 분명히 볼 수 있는 바와같이 본 발명에서 제시한 "PP 조합지의 층"을 사용할 경우, 부도체 전력손실에 상당한 감소를 가져온다.

아래 표 3에는 PP필름과 "PP조합지의 층"을 여러가지로 조합할때 나타는 비교수치가 표시되었다. 표 3의 표밀번호 1은 표 1의 표밀번호 1와 같다.

[표 3]

표 3에서 분명히 볼 수 있는 바와같이, 표본 번호 10 및 11은 이들이 실지로 사용 가능하다는 것을 보여준다. 표본번호 10 및 11에 입각하여 실지 케이블을 생산할 때는 PP필름의 표면조도를 20-40마이크론으로 마추는 것이 필요하거나, 또는 PP필름의 표면조도를 5-10마이크론에 마추고 동시에 PP 조합층의 표면조도를 3-10마이크론에 마추는 것이 필요할 것이며, 한편, 감은 테이프의 장력은 충분히 적도록 조정되어야 한다. 제 5 도에서 제시한 본 발명의 또 하나의 구조에 있어서, 교류케이블의 도체(10)주위에 생기는 심한 강압이 최소한으로 감소되어 소위 "ε-등급체계"의 사용에 의해 부도체 전압파괴강도를 더욱 개선할 수 잇다. "ε-등급체계"에 있어서, 도체(10)의 주위에 부(副) 절연층(11)은 그 ε의 값이 도체에서 멀어져갈수록 감소한다. 이 구조에 의하여 그만큼 총 절연체 두께를 감소시킬 수 있으며 따라서 케이블의 규격이 감소한다. 절연층의 총두께를 감소시킴에 의하여 케이블의 크기를 감소시키는 것은 εㆍtanδ를 감소시키는 것과 마찬가지로 중요한 것이다. 특히 EHV 내지 UHV급 케이블에 있어서 그러하다. 제 5 도에서, 절연층은 다섯개의 부절연층(11)-(15)로 구성되어있다. 여기서 부절연층(11)은 크라프트지로 구성되고 부절연층(12)는 한겹의 크라프트지와 한겹의 PP필름으로 구성되고 부 절연층(13)은 한겹의 PP필름으로 구성되며, 부 절연층(15)는 한개의 "PP 조합지의 층"과 두겹의 PP필름의 조합으로 구성된다. 표 4는 제 5 도에서 도시한 ε등급 케이블의 대표적인 실시예에 대한 수치이다.

[표 4]

표 4에서 크라프트지와 PP 조합지의 층과, 본 발명의 저팽창 PP필름의 부도체 유전손실(εㆍtanδ)는 각각 3.4×0.2(%), 2.8×0.1(%) 및 2.2×0.02(%)이다. 케이블 등급에 따라 필요하면 표 4의 부 절연층 1-5중 한층 또는 그 이상을 제거할 수 있다. ε-등급을 구비한 본 발명의 케이블은 구비하지 않은 케이블에 비해 부도체 전압파괴강도에 있어서 3-10%의 우위성을 보유한다.

위에서 기술한 바와같이 본 발명의 오일분포절연케이블은 팽창율이 적고 기계적 특성이 우수한 창의적인 PP필름의 층을 최소한 부분적으로 사용하며, 자연적 이온성의 그라프트지 또는 PP 조합지의 층을 사용하는데 이 모든 절연물들은 표면을 거칠게 가공하여 사용하며 이 케이블은 부도체유전손실, 전압파괴강도, 부피간편성 및 기타 신뢰도에 있어서 현저히 개선되었다.

Claims

도체, 절연층 및 절연유로 구성된 전력케이블로서, 상기 절연층은 상기 도체에 밀도 0.905-0.915g/
, 복굴절률 0.020-0.035, 길이방향의 인장강도에 대 폭방향의 인장강도비 5-15, 두께 70-300마이크론인 폴리프로필렌 필름을 감아서 형성시킨 부분을 적어도 가지며, 상기 절연유는 상기 절연층에 스며들어 있는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 1에 있어서, 상기 절연층은 또한 크라프트지를 포함하며, 상기 크라프트지는 폴리프로필렌필름과 교대로 조합되어 도체의 둘레에 감겨있는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 2에 있어서, 상기 폴리프로필렌 필름과 크라프트지를 교대로 감은 최소단위는 1매의 폴리프로필렌 필름과 1매의 크라프트지의 조합인 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 2에 있어서, 상기 폴리프로필렌 필름과 크라프트지를 교대로 감은 최소단위는 또한 2매의 폴리프로필렌 필름과 1매의 크라프트지의 조합인 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 2에 있어서, 상기 폴리프로필렌 필름과 크라프트지의 적어도 일부분에서의 일면 또는 양면의 적어도 일부에 1-50마이크론 범위의 표면조도를 갖는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 2에 있어서, 상기 크라프트지는 미가공의 크라프트지인 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 2에 있어서, 상기 크라프트지는 수분을 조절한 미가공의 크라프트지인 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 2에 있어서, 절연유는 도데실 벤젠을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 2에 있어서, 상기 케이블은 출하에 앞서 예상 최고동작 온도에서 24-48시간 가열하여 조정한 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 1에 있어서, 상기 절연층은 여러층으로 구성되며 상기 층들은 크라프트지와 폴리프로필렌 필름의 조합으로된 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 10에 있어서, 상기 층들중 가장 내부의 층은 3-10겹의 상기 크라프트지로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 10에 있어서, 가장 내부 5개층은 각 층을 교대로 반대방향으로 감으며 또한 상기 층의 인접층간의 교차점에 형성된 간격에서 그 간격의 측방향으로 인접한 겹이 상기 크라프트지로 형성된 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 1에 있어서, 상기 절연층은 또한 2매의 전기절연지 사이에 용융압출된 1매의 폴리프로필렌 접착층을 접합한 전기절연 적층지를 포함하고, 상기 적층지는 상기 도체상에 폴리프로필렌 필름과 번갈아 감겨있는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 13에 있어서, 폴리프로필렌 필름과 상기 적층지를 교대로 감은 최소단위는 1매의 폴리프로필렌 필름과 상기 적층지 1매의 조합인 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 13에 있어서, 폴리프로필렌 필름과 크라프트지를 교대로 감은 최소단위는 2매의 폴리프로필렌 필름과 상기 적층지 1매의 조합인 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 13에 있어서, 상기 폴리프로필렌 필름과 상기 적층지의 적어도 일부분에서의 일면 또는 양면의 일부분이 1-50마이크론의 표면조도를 갖는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 13에 있어서, 상기 적층지는 미가공의 적층지로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 13에 있어서, 상기 적층지는 수분을 조절한 미가공의 적층지로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 13에 있어서, 상기 절연유는 도데실 벤젠을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 13에 있어서, 상기 케이블은 출하에 앞서 예상 최고 동작온도에서 24-48시간 가열하여 조정한 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 13에 있어서, 상기 절연층은 여러층으로 구성되며, 각 층은 여러겹의 테이프로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 14에 있어서, 상기 절연층은 또한 크라프트지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 22에 있어서, 상기 절연층의 가장 내부층은 3-10겹의 상기 크라프트지로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 10에 있어서, 가장 내부의 5개층에서 교대로 감긴 층들은 서로 반대방향으로 감기며, 인접층 사이의 교차점에 형성되는 간격에서 그 간격에 측방으로 인접한 겹은 상기 크라프트지로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
도체, 상기 도체둘레에 형성시킨 절연층 및 절연유로 구성된 전력케이블로서, 상기 절연층은 내부절연층, 중간 절연층 및 외부 절연층으로 구성되며, 이들 절연층들은 상기 절연층의 유전율이 상기 내부 절연층에서 가장 큰 값을 가지고 상기 도체로부터 멀어질수록 차츰 감소하도록 등급을 나눈 각각 다른 유전율을 가지며, 적어도 상기 외부절연층은 밀도 0.905-0.915g/㎤, 복굴절율 0.020-0.035, 길이방향의 인장강도 대 폭방향의 인장강도 비율 5-15, 두께 70-300마이크론인 폴리프로필렌 필름을 포함하며, 절연유는 상기 절연층내에 스며들어 있는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 25에 있어서, 상기 절연층은 또한 크라프트지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 26에 있어서, 상기 절연층의 가장 내부층은 3-10겹의 상기 크라프트지로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 27에 있어서, 상기 절연층의 가장 내부 5개층에서 교대로 감은 층들은 서로 반대방향으로 감으며, 또한 상기 층들의 인접한 교차점에서 형성되는 간격에서 상기 간격에 측방향으로 인접한 겹들은 상기 크라프트지로 형성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 27에 있어서, 상기 크라프트지는 미가공의 크라프트지로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 27에 있어서, 상기 크라프트지는 수분조정을 가한 미가공의 크라프트지로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 25에 있어서, 상기 절연유는 도데실 벤젠을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블.
청구범위 25에 있어서, 상기 출하에 앞서 예상 최고동작온도에서 24-48시간 가열하여 조정한 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 25에 있어서, 상기 내부 절연층은 크라프트지로 형성되고, 상기 외부 절연층은 2매의 폴리프로필렌 필름과, 2매의 전기절연지 사이에 용융압출된 1매의 폴리프로필렌 접착층을 접합한 전기절연 적층지를 번갈아 조합하여 형성되며, 상기 적층지는 상기 도체상에 폴리프로필렌 필름과 번갈아 감겨 있는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 33에 있어서, 상기 중간 절연층은 1매의 크라프트지와 1매의 상기 폴리프로필렌 필름을 번갈아 조합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 33에 있어서, 상기 중간 절연층은 1매의 크라프트지와 2매의 폴리프로필렌 필름을 번갈아 조합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 33에 있어서, 상기 중간 절연층은 1매의 폴리프로필렌 필름과 상기 적층지를 번갈아 조합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위33에 있어서, 상기 중간 절연층은 제1, 제2, 제 3 절연층을 포함하며, 상기 제 1 절연층은 1매의 크라프트지와 1매의 폴리프로필렌 필름을 번갈아 조합하여 구성하며, 상기 제 2 절연층은 1매의 크라프트지와 2매의 폴리프로필렌 필름을 번갈아 조합하여 구성하며, 상기 제 3 절연층은 1매의 폴리프로필렌 필름과, 2매의 크라프트지 사이에 1매의 폴리프로필렌 필름을 삽입한 적층지를 번갈아 조합하여 구성한 것을 특징으로 하는 전력케이블.
청구범위 32에 있어서, 상기 크라프트지, 폴리프로필렌 필름 및 적층지의 적어도 하나중의 최소 1면의 적어도 일부분이 1-50마이크론 범위의 표면조도를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
도체, 상기 도체둘레에 형성시킨 절연층, 및 절연유로 구성되는 전력케이블로서, 상기 절연층은 상기 도체쪽으로부터 순차적으로 한층은 적층지 하나와 1매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 한층은 적층지 하나와 2매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 상기 폴리프로필렌 필름은 밀도 0.905-0.915g/㎝⁵, 복굴절율 0.020-0.035, 길이방향의 인장강도 대 폭방향의 인장강도 비율 5-15 및 두께 70-300마이크론의 재특성을 가지며, 상기 절연유는 상기 절연층에 스며들어 있는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
도체, 상기 도체둘레에 형성시킨 절연층 및 절연유로 구성되는 전력케이블로서, 상기 절연층은 상기 도체쪽으로부터 순차적으로 한층은 1매의 크라프트지와 2매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 한층은 적층지 하나와 1매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 상기 폴리프로필렌 필름은 밀도 0.905-0.915g/㎤, 복굴절율 0.020-0.035 길이방향의 인장강도 대 폭방향의 인장강도 비율 5-15 및 두께 70-300마이크론의 재특성을 구비하고, 상기 절연유는 상기 절연층에 스며들어 있는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
도체, 상기 도체둘레에 형성시킨 절연층 및 절연유로 구성되는 전력케이블로서, 상기 절연층은 도체쪽으로부터 순차적으로 한층은 1매의 크라프트지와 1매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 한층은 1매의 크라프트지와 2매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 상기 폴리프로필렌 필름은 밀도 0.905-0.915g/㎤, 복굴절율 0.020-0.035, 길이방향의 인장강도 대 폭방향의 인장강도의 비율 5-15 및 두께 70-300마이크론의 재특성을 구비하며, 절연유는 상기 절연층에 스며들어 있는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
도체, 상기 도체둘레에 형성시킨 절연층 및 절연유로 구성되는 전력케이블로서, 상기 절연층은 도체쪽으로부터 순차적으로 한층은 1매의 크라프트지와 2매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 한층은 적층지 하나와 1매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 한층은 적층지 하나와 2매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며 상기 폴리프로필렌 필름은 밀도 0.905-0.915g/㎤, 복굴절율 0.020-0.035, 길이방향의 인장강도 대 폭방향의 인장강도 비율 5-15 및 두께 70-300마이크론의 재특성을 구비하고, 상기 절연유는 상기 절연층에 스며들어 있는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
도체, 상기 도체에 형성시킨 절연층 및 절연유로 구성된 전력케이블로서, 상기 절연층은 도체쪽으로부터 순차적으로 한층은 1매의 크라프트지와 1매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되고, 한층은 1매의 크라프트지와 2매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 한층은 적층지 하나와 1매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 상기 폴리프로필렌 필름은 밀도 0.905-0.915g/㎤, 복굴절율 0.020-0.035, 길이방향의 인장강도 대 폭방향의 인장강도 비율 5-15 및 두께 70-300마이크론의 재특성을 구비하고, 상기 절연유는 상기 절연층에 스며들어 있는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
도체, 상기 도체에 형성시킨 절연층 및 절연유로 구성되는 전력케이블로서, 상기 절연층은 도체쪽으로부터 순차적으로 한층은 1매의 크라프트지로 구성되고, 한층은 1매의 크라프트지와 1매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 한층은 1매의 크라프트지와 2매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 상기 폴리프로필렌 필름은 밀도 0.905-0.915g/㎤, 복굴절율 0.020-0.035, 길이방향의 인장강도 대 폭방향의 인장강도의 비율 5-15 및 두께 70-300마이크론의 제특성을 구비하고, 상기 절연유는 상기 절연층에 스며들어 있는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
도체, 상기 도체에 형성시킨 절연층 및 절연유로 구성되는 전력케이블로서, 상기 절연층은 도체쪽으로부터 순차적으로 한층은 1매의 크라프트지와 1매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 한층은 1매의 크라프트지와 2매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 한층은 적층지 하나와 1매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 한층은 적층지 하나와 2매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 상기 폴리프로필렌 필름은 밀도 0.905-0.915g/㎤, 복굴절율 0.020-0.035, 길이방향의 인장강도 대 폭방의 인장강도 비율 5-15, 및 두께 70-300마이크론의 제특성을 구비하고, 상기 절연유는 상기 절연층에 스며들어 있는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
도체, 상기 도체둘레에 형성시킨 절연층 및 절연유로 구성된 전력케이블로서, 상기 절연층은 도체쪽으로부터 순차적으로 한층은 1매의 크라프트지로 구성되고, 한층은 1매의 크라프트지와 1매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 한층은 1매의 크라프트지와 2매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 한층은 적층지 하나와 1매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 상기 폴리프로필렌 필름은 밀도 0.905-0.915g/㎤, 복굴절율 0.020-0.035, 길이방향 인장강도 대 폭방향 인장강도 비율 5-15, 및 두께 70-300마이크론의 제특성을 구비하고, 상기 절연유는 상기 절연층에 스며들어 있는 것을 특징으로 하는 전력케이블.
도체, 상기 도체에 형성시킨 절연층 및 절연유로 구성된 전력케이블로서, 상기 절연층은 도체쪽으로부터 순차적으로 한층은 1매의 크라프트지로 구성되고, 한층은 1매의 크라프트지와 1매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 한층은 적층지 하나와 1매의 폴리프로필렌 필름으로 구성되며, 상기 폴리프로필렌 필름은 밀도 0.905-0.915g/㎤, 복굴절율 0.020-0.035, 길이방향의 인장강도 대 폭방향의 인장강도 비율 5-15 및 두께 70-300마이크론의 제특성을 구비하고, 상기 절연유는 상기 절연층에 스며들어 있는 것을 특징으로 하는 전력케이블.