WO2015129968A1 - 종단접속부를 구비한 전력케이블 - Google Patents

종단접속부를 구비한 전력케이블 Download PDF

Info

Publication number
WO2015129968A1
WO2015129968A1 PCT/KR2014/006738 KR2014006738W WO2015129968A1 WO 2015129968 A1 WO2015129968 A1 WO 2015129968A1 KR 2014006738 W KR2014006738 W KR 2014006738W WO 2015129968 A1 WO2015129968 A1 WO 2015129968A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
insulating
cable
paper
power cable
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/006738
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
채병하
김성윤
이태호
최승명
정의환
Original Assignee
엘에스전선 주식회사
채병하
김성윤
이태호
최승명
정의환
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020140090293A external-priority patent/KR102183193B1/ko
Application filed by 엘에스전선 주식회사, 채병하, 김성윤, 이태호, 최승명, 정의환 filed Critical 엘에스전선 주식회사
Priority to US15/121,574 priority Critical patent/US9853438B2/en
Priority to EP14883594.5A priority patent/EP3113191B1/en
Publication of WO2015129968A1 publication Critical patent/WO2015129968A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G15/00—Cable fittings
    • H02G15/02—Cable terminations
    • H02G15/06—Cable terminating boxes, frames or other structures
    • H02G15/064—Cable terminating boxes, frames or other structures with devices for relieving electrical stress
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/02—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients
    • H01B9/027—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients composed of semi-conducting layers

Definitions

  • the present invention relates to a power cable having a termination. Specifically, in the case of connecting the power cable to the termination, the heterogeneous interface is reduced to prevent the accumulation of space charge, thereby reducing the electric field, and further reducing the size of the termination.
  • the present invention relates to a power cable having a termination that can be miniaturized.
  • a power cable is used to supply power to a desired place through the ground, the ground or the sea floor by using a conductor that supplies the power.
  • a conductor that supplies the power.
  • Such a power cable is very important to insulate the conductor.
  • the insulating layer for insulating the conductor is made of XLPE (cross-linked polyethylene) or the like, or wound with insulating paper to form an insulating layer. I use it.
  • the so-called 'paper insulation cable' which forms the insulation layer by winding the insulation paper, may be classified into an 'oil (OF) cable' and a 'mass impregnated (MI) cable' according to the viscosity of the insulating oil used.
  • the OF cable impregnates the insulating paper using a relatively low viscosity insulating oil
  • the MI cable impregnates the insulating paper using a relatively high viscosity insulating oil.
  • the insulating oil is impregnated by the low viscosity insulating oil to generate the flow of the insulating oil in the cable.
  • the relatively high viscosity of the insulating oil is used. Does not occur.
  • Previous Document 1 is a plastic and kraft paper (Kraft) in the case of forming an insulating layer by insulating paper impregnated with high viscosity insulating oil to solve the above problems. Insulation paper made of composite paper is used.
  • Prior art 1 discloses a three-layer structure in which kraft paper is laminated on upper and lower portions of a plastic layer. In the case of the prior document 1 to reduce the movement of the insulating oil by the thermal expansion of the plastic layer to reduce the gap missing the insulating oil to prevent the breakdown.
  • the power cable is connected by a joint box (Joint box) at intervals of several hundred meters or tens of kilometers, and the end of the power cable is connected by a termination box (Termination box).
  • the termination may be classified into an air termination, a gas termination, and an oil termination according to a state in which the derived conductor end of the cable is connected.
  • the insulation layer is exposed, in this case, when the insulation layer is formed of a plurality of materials as in the prior document 1 may be formed a plurality of heterogeneous interface in connection with the junction box.
  • space charges may accumulate on the heterogeneous interfaces, and may cause a problem in that electric fields are concentrated.
  • WO2012-116712 (hereinafter referred to as 'prior document 2') discloses an intermediate connection method of a high voltage ground insulation cable.
  • the protective layer and the outer semiconducting layer of the cable are removed, and then the insulating layer is cut substantially perpendicular to the longitudinal direction, and the inner semiconducting layer is removed to expose the inner conductor, connecting the conductors, and the inner semiconducting.
  • a method of forming an entire layer, an insulating layer, and an outer semiconducting layer is disclosed.
  • Prior Art 2 relates to the intermediate connection between the geo-insulated cables, and does not specifically mention the material of the cable insulation layer and the reinforcement insulation layer, and thus does not recognize the problem of the heterogeneous interface as described above, and the formation thereof. It does not include the configuration you want to prevent.
  • Prior Art 3 Japanese Patent Application No. 1992-317947 (hereinafter referred to as Prior Art 3) is made of insulating paper of the same material as the insulating layer of the cable when the reinforcing insulating layer is provided at the intermediate connection portion of the ground insulating cable. Disclosed is a structure having a reinforcing insulating layer and a reinforcing insulating layer using insulating paper having a lower dielectric constant than that of the cable.
  • Prior Art 3 discloses a structure in which electrical stress is lowered by simply applying an insulating paper having a lower dielectric constant than an insulating layer of a cable so that the insulating paper takes a lot of voltage.
  • the terminating portion of the ground insulation cable is Japanese Patent Application No. 195-242989 (hereinafter referred to as "prior document 4") and Japanese Patent Application No. 1997-041178 (hereinafter referred to as "prior document 5").
  • Japanese Patent Application No. 1995-022086 hereinafter referred to as "Previous Document 6”
  • Japanese Patent Application No. 1995-022085 hereinafter referred to as "Previous Document 7”).
  • Prior art 4 discloses a 'terminal structure of a MI cable', but simply discloses a terminal structure of an insulating layer cable using a compound such as magnesium oxide (MgO).
  • MgO magnesium oxide
  • Prior art 5 discloses a 'termination of a MI cable', but discloses forming a reinforcing insulating layer and an electric field relaxation cone by wrapping insulating paper having different thicknesses at ends of exposed cables.
  • prior documents 6 and 7 discloses a structure in which a clearance between the cable core and the condenser cone is provided with a clearance between the cable core and the condenser cone.
  • the prior art documents 4 to 7 discloses the structure of the termination portion of the MI cable, but do not recognize the problem of the formation of the heterogeneous interface between the cable and the junction box, and thus can prevent any formation of the heterogeneous interface
  • the configuration is also not disclosed.
  • An object of the present invention is to provide a power cable having a termination portion, the power cable having a termination portion that can reduce the generation of heterogeneous interface between the power cable and the connection portion to prevent the accumulation of space charge and further relax the electric field. To provide.
  • an object of the present invention is to provide a power cable having a termination that can be reduced in size by reducing the size of the termination when connecting the power cable and the termination.
  • the power cable is provided with a conductor, an inner semiconducting layer, an insulating layer and an outer semiconducting layer sequentially, the insulating layer is provided with a composite insulating paper and the An insulating paper composed of kraft is wound around a surface of the composite insulating paper and the inner semiconducting layer and the outer semiconducting layer, and the composite insulating paper is laminated with kraft paper on the upper and lower surfaces of the thermoplastic resin.
  • the insulating layer can be achieved by a power cable having an end connection portion, characterized in that provided in the same insulating paper and the outermost layer of the insulating layer of the power cable.
  • the reinforcing insulating layer may be made of kraft paper.
  • the inner tube may be provided with an electric field relaxation cone and a shielding layer to mitigate field concentration.
  • the reinforcing insulating layer may be provided to support the field relaxation cone.
  • the reinforcing insulating layer may be provided to have an upper inclined portion having a predetermined inclination toward an end portion at which the conductor corresponding to the upper portion of the termination portion is drawn out.
  • the electric field relaxation cone may be formed on the exposed insulating layer of the cable and provided with a winding core corresponding to the upper inclined portion of the reinforcing insulating layer, and winding a plurality of insulating papers on the winding core.
  • the winding core may include a first base part provided on the outer circumference of the insulating layer of the cable, a second base part in close contact with the outer circumference of the reinforcing insulating layer, and an inclined part connecting the first base part and the second base part.
  • the inclined portion may be provided to correspond to the upper inclined portion of the reinforcing insulating layer.
  • the insulating paper of the electric field relaxation cone may be kraft paper laminated on the upper and lower surfaces of the thermoplastic resin.
  • the shielding layer may be electrically connected to an outer semiconducting layer of the power cable inserted into the tube.
  • the reinforcing insulating layer may include a lower inclined portion having a predetermined slope in a direction in which the cable corresponding to the lower portion of the termination portion is inserted.
  • the shielding layer is provided so as to have a predetermined angle with the outer surface of the insulating layer of the cable exposed in the direction of the end of the terminal connecting portion is drawn out along the lower slope of the reinforcing insulating layer, the reinforcement The insulating layer may be formed to extend to at least a portion of the field relaxation cone.
  • FIG. 1 is a partial cutaway perspective view showing the configuration of a ground insulation cable according to an embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a structure of a termination unit according to an embodiment
  • FIG 3 is a partially enlarged cross-sectional view illustrating a case where the outermost layer and the reinforcement insulating layer of the insulating layer of the cable are made of the same material.
  • the ground insulated power cable is made by connecting at intervals of several hundred m or several km, the ends of the ground insulated power cable is made by the terminal connection. Terminations can be divided into air terminations, gas terminations, and oil-terminated terminations. Of these, air terminations are mainly used to connect underground lines and overhead lines in outdoor substations.
  • air terminations are mainly used to connect underground lines and overhead lines in outdoor substations.
  • FIG. 1 is a partially cutaway perspective view illustrating an internal configuration of a ground insulation power cable 100.
  • the ground insulated power cable 100 includes a conductor 10 along a central portion thereof.
  • the conductor 10 serves as a passage through which current flows.
  • the conductor 10 may include a flat element wire layer 10C including a circular center element wire 10A and a flat element wire 10B twisted to surround the center element wire 10A.
  • the flat thin wire layer 10C is formed by forming a cross-section of the plurality of flat thin wires 10B in a quadrangular shape through a continuous extrusion process, and twisting the plurality of flat thin wires 10B on the center wire 10A.
  • the conductor 10 is manufactured to have a circular shape as a whole.
  • the conductor 10 may be provided with a plurality of circular element strands.
  • the conductor consisting of the flat rectangular wire is relatively higher than the conductor consisting of the circular small wire may be suitable for a high voltage power cable.
  • the surface of the conductor 10 is not smooth, so that an electric field may be uneven or field concentration may occur, and corona discharge is likely to occur in part. Moreover, when a space
  • the outside of the conductor 10 is wrapped with a semiconductive material such as semiconductive carbon paper, and the layer formed by the semiconductive material is defined as the internal semiconducting layer 12.
  • the internal semiconducting layer 12 prevents electric field relaxation on the surface of the conductor 10 and partial discharge generated by voids between the conductor 10 and the insulating layer 14.
  • the inner semiconducting layer 12 maintains an ideal concentric cylindrical electrode shape in the cable to smooth the surface of the conductor 10 to alleviate electric field concentration, and to closely contact the conductor 10 and the insulating layer 14 to each other. Corona discharge that may occur on the surface of the conductor 10 can be prevented.
  • impurities may be adsorbed by preventing electron injection and electron flow between the conductor 10 and the inner semiconducting layer 12 and between the inner semiconducting layer 12 and the insulating layer 14.
  • the insulating layer 14 is provided outside the inner semiconducting layer 12.
  • the insulating layer 14 electrically insulates the conductor 10 from the outside.
  • the insulating layer 14 has a high breakdown voltage and should be able to be stably maintained for a long time.
  • the dielectric loss is low and must have heat resistance such as heat resistance.
  • the insulating layer 14 is formed through a paper insulating process of winding insulating paper on the surface of the internal semiconducting layer 12.
  • the insulating paper is wound on the surface of the conductor 10 to be impregnated with the insulating oil.
  • the insulating oil is absorbed into the insulating paper through the impregnation process, and may be classified into an 'OF (oil filled) cable' and a 'MI (mass impregnated) cable' according to the viscosity of the insulating oil.
  • the OF cable impregnates the insulating paper using a relatively low viscosity insulating oil
  • the MI cable impregnates the insulating paper using a relatively high viscosity insulating oil.
  • the insulating oil is impregnated by the low viscosity insulating oil to generate the flow of the insulating oil in the cable.
  • the relatively high viscosity of the insulating oil is used. Does not occur.
  • the OF cable when the geo-insulated power cable 100 is used on the seabed, the OF cable is not suitable because it requires a configuration for flowing the insulating oil every predetermined distance. Therefore, when the geo-insulated power cable 100 is used on the seabed, a MI cable in which the flow of insulating oil is restricted may be suitable.
  • a MI cable which can be used on the seabed and manufactured by impregnating insulating paper using relatively high viscosity insulating oil or insulating compound will be described.
  • the insulating layer 14 is formed by wrapping a plurality of insulating papers, for example, by repeatedly wrapping kraft paper (142, see FIG. 3) and composite insulating paper (140, see FIG. 3). Can be. Specifically, the insulating layer 14 is wound by a plurality of composite insulating paper 140, for example, a composite insulating paper 140 having a structure in which kraft paper 140B is laminated on the upper and lower surfaces of a polypropylene resin 140A. 14 may be formed, but the surface contacting the inner semiconducting layer 12 and the surface contacting the outer semiconducting layer 16 may be formed by winding the kraft paper 142 again.
  • the inner side of the insulating layer in the inner semiconducting layer direction is radially inward, i.e., the electric current flowing through the cable conductor during the operation of the cable.
  • the temperature difference occurs in the insulating layer portion in the direction of the outer semiconducting layer which will be described later. Therefore, the insulating oil of the insulating layer portion of the inner semiconducting layer having a higher temperature becomes lower in viscosity and thermally expands to move outward in the radial direction, and when the temperature falls, the insulating oil moved by thermal expansion becomes higher in viscosity and does not return to its original state.
  • bubbles are generated in the radially inner side, that is, the portion of the insulating layer toward the inner semiconducting layer, causing deterioration of the insulating performance.
  • thermoplastic resin such as a polypropylene resin, which is not impregnated with oil
  • thermal expansion of a thermoplastic resin which is not impregnated with oil during cable operation.
  • the electric field can be distributed to polypropylene resin which has higher resistivity and better insulation strength than kraft paper, and according to the temperature change occurring during cable operation / short circuit Contracts / expands to alleviate the electric field distributed to the bubbles generated.
  • the polypropylene resin is not impregnated with the insulating oil, it is possible not only to prevent the insulating oil from flowing in the radial direction of the cable due to gravity, but also according to the impregnation temperature at the time of cable manufacture or the operating temperature at the time of cable operation. Since thermal expansion expands the surface pressure on the kraft paper, the flow of insulating oil can be further suppressed.
  • kraft paper having a lower resistivity than composite insulating paper is formed on the surface of the insulating layer in contact with the inner semiconducting layer 12 and the surface of the insulating layer 16.
  • the deterioration of the impulse fracture characteristics can be prevented by the electric field relaxation effect of the kraft paper layer.
  • kraft paper since kraft paper has little polarity effect on impulse breakdown, it is possible to reduce the impulse polarity effect caused by using plastic laminate paper.
  • the composite insulating paper is laminated with kraft paper on one surface of a thermoplastic resin such as polypropylene resin, laminated with thermoplastic resin such as polypropylene resin on the upper and lower surfaces of the kraft paper, or alternately made of thermoplastic resin such as kraft paper and polypropylene resin. It is possible to use a laminate of more than a layer and the like, the action and effect in this case is the same as the case of the insulating paper of the structure in which kraft paper is laminated on the upper and lower surfaces of the polypropylene resin.
  • the insulating layer 14 may be formed of only the composite insulating paper 140, and any one or both surfaces of the surface in contact with the inner semiconducting layer 12 and the surface of the outer semiconducting layer 16 may be kraft paper ( 142, preferably, both the surface in contact with the inner semiconducting layer 12 and the surface in contact with the outer semiconducting layer 16 may be wound by kraft paper.
  • a semiconducting layer is provided on the outside of the insulating layer 14 again, and is defined as the outer semiconducting layer 16 to distinguish it from the above-described internal semiconducting layer 12.
  • the outer semiconducting layer 16 serves to protect the insulating layer 14 by suppressing electric field inequality due to the variation in insulation thickness, and makes the distribution of the electric line of force between the inner semiconducting layer 12 and the same as the insulating layer. It serves to improve the dielectric strength of (14).
  • the external semiconducting layer 16 can smooth the surface of the insulating layer 14 in the cable to alleviate electric field concentration, thereby preventing corona discharge.
  • the outer semiconducting layer 16 is provided with a copper wire directing tape 18, and further, if the insulating oil or insulating compound impregnated in the insulating layer is infiltrated by foreign matters such as external water, its insulating performance is reduced. Therefore, in order to prevent this, a metal sheath made of lead, a so-called 'soft psi' 20, is provided outside the copper wire straight tape 18.
  • the bedding layer 22 is provided on the outside of the metal sheath 20 so as not to be in direct contact with water.
  • the bedding layer 22 surrounds the nonwoven tape 24 and the reinforcing tape 26, and the outer surface of the cable 100 includes a jacket 32 as an exterior of the cable.
  • the jacket 32 is provided outside the MI cable 100 to serve to protect the internal configuration of the cable 100.
  • the jacket 32 may be made of, for example, polyethylene (PE: PolyEthylene) to have excellent properties of weather resistance and mechanical strength that can withstand various environments.
  • the terminal connection portion is used as described above.
  • FIG. 2 illustrates a structure of a termination unit 200 according to an embodiment in a power cable having a termination unit.
  • an internal configuration is illustrated by cutting a portion to illustrate an internal configuration of the termination unit 200.
  • the termination connector 200 includes a pipe 210.
  • the pipe 210 has a predetermined space therein, and one end of the cable 100 having a portion of the outer semiconducting layer, the insulating layer, and the inner semiconducting layer sequentially removed is inserted through the predetermined length as described below.
  • Love tube 210 serves to insulate and support the cable.
  • the conduit 210 has a plurality of corrugations or protrusions 212 along the surface in order to have a sufficient electrical insulation strength.
  • the insulation distance may be increased by the wrinkles or the protrusions, and the insulation strength may be prevented from being lowered when dust or the like is attached to the surface.
  • the pipe 210 is manufactured using hard magnets to have an insulation strength and at the same time maintain a moderate level of strength.
  • the cable 100 penetrates through the pipe 210, and the conductor 10 of the cable 100 protrudes a predetermined length through the end of the pipe 210. That is, the cable 100 is peeled off the components surrounding the conductor 10 in the inner tube 210, and only the conductor 10 is exposed and protruded at the end of the tube 210 to be connected to the overhead line (not shown).
  • the insulating oil 220 is filled in the inner pipe 210. The insulating oil 220 flows between the cable 100 and the inner wall of the pipe 210 in the pipe 210 to electrically insulate the pipe.
  • the inner semiconducting layer 12 and the outer semiconducting layer 16 of the cable 100 allow electric field lines having an equipotential therebetween to be evenly distributed to prevent breakage of the insulator, and furthermore, the electric field is concentrated on a specific portion. To prevent it. That is, it is preferable that the equipotential lines of the electric force lines between the inner semiconducting layer 12 and the outer semiconducting layer 16 proceed substantially parallel to the inner semiconducting layer 12 and the outer semiconducting layer 16 and are evenly distributed as possible.
  • the cable 100 when the cable 100 is inserted into the tube 210 of the termination portion 200, the cable 100 has the outer semiconducting layer 16 is removed so that the insulating layer 14 exposed the tube 210 ) Is inserted.
  • the external semiconducting layer 16 that is not removed is inserted into the tube 210 by a predetermined length. That is, the cable 100 is exposed to the insulating layer 14 is inserted into the via tube 210, the outer semiconducting layer 16 is inserted into the predetermined length of the tube 210.
  • the inside of the pipe 210 may include an electric field relaxation cone 260 and a shielding layer 230 for alleviating electric field concentration of the cable 100.
  • the shielding layer 230 is electrically connected to the end of the outer semiconducting layer 16 of the cable 100 is formed so that the predetermined length is extended while gently spread in the direction of the end of the terminal 10 is drawn out.
  • the shielding layer 230 may be provided up to at least a part of the outside of the reinforced insulating layer to the outside of the field relaxation cone 260. That is, even when the cable 100 is inserted into the tube 210 while the insulating layer 14 of the cable 100 is exposed, the outer semiconducting layer 16 is inserted into the tube 210 by a predetermined length. . In this case, the shielding layer 230 is electrically connected to the outer semiconducting layer 16 inserted into the via tube 210.
  • the shielding layer 230 must be electrically connected to the outer semiconducting layer 16 to prevent the electric field from being concentrated at the end of the outer semiconducting layer 16.
  • the shielding layer 230 electrically connected to the outer semiconducting layer 16 may have a predetermined surface and an outer surface of the cable insulation layer exposed in the end direction of the termination portion in which the conductor 10 is drawn out from the end of the outer semiconducting layer 16. It is formed so as to extend to have an angle of, so that the equipotential line is sharply bent between the inner semiconducting layer 12 and the shielding layer 230, the equipotential line is the inner semiconducting layer 12 and the shielding layer 230 Proceed along between.
  • the shielding layer 230 is the end of the outer semiconducting layer 16 of the cable is in contact with the insulating layer 14 and the insulating oil filled in the inner tube of the heterogeneous material and the location of the triple point that is vulnerable to the insulation is formed In operation, the insulation performance can be stabilized by spaced apart from the outer surface of the cable insulation layer which becomes relatively high temperature according to the temperature difference generated by the current flowing through the cable conductor.
  • the electric field relaxing cone 260 may be manufactured by winding an insulating paper on the surface of the core 280.
  • the core 280 is formed with an inner diameter approximately equal to the core of the cable 100, that is, the outer circumference of the cable 100 in which the insulating layer 14 remains. Therefore, the core 100 is penetrated through the inside of the core 280 to install the core 280 and the field relaxation cone 260.
  • an electric field relaxation cone is manufactured through an insulating oil re-impregnation process after the sheet of the insulating paper on the surface of the core 280. The weight of the field relaxation cone produced through the above process is increased by the re-impregnation process of the insulating oil.
  • the termination portion 200 is generally installed in a vertical direction. Therefore, the structure which supports the electric field relaxation cone 260 and the core 280 may be needed.
  • the conventional terminator has a separate support means for supporting the condenser cone, but this not only complicates the configuration of the terminator, but also has a sufficient working space in the shielding process for connecting the lower portion of the cable and the terminator. It hindered the acquisition and increased the time and cost. Therefore, in the present embodiment, the field relaxation cone 260 is supported by providing a reinforcing insulation layer 240 on the outside of the cable 100 without providing a separate supporting means to support the field relaxation cone 260. Done.
  • the reinforcement insulating layer 240 is provided outside the insulating layer 14 of the cable 100 from which the external semiconducting layer 16 has been removed, and serves to support the electric field relaxation cone 260 as described above. That is, instead of simply supporting the field relaxation cone, insulation paper or the like is wrapped around the insulation layer 14 of the cable 100 to form a reinforcement insulation layer 240 to improve insulation performance. For example, a portion of the outer semiconducting layer 16 may be removed to provide a wrap around the insulation layer of the power cable to reinforce the insulation strength of the portion where the electric field is concentrated. Therefore, the electric field is reduced in the region where the reinforcement insulating layer 240 is formed compared with other regions.
  • the reinforcement insulating layer 240 may include an upper inclined portion having a predetermined inclination toward an upper portion of the termination portion 200, that is, an end portion from which the conductor 10 is drawn.
  • the relief cone 260 more specifically, the core 280 may also be formed to correspond to the upper inclined portion.
  • the core When the core is manufactured to correspond to the inclination of the reinforcing insulating layer 240, the core may be formed to have a predetermined inclination, and thus, may be provided to have a form of a so-called 'two stage core' as shown in the drawing. Can be.
  • first base portion 282 provided on the outer circumference of the insulating layer 14 of the cable 100 and the second base portion 286 in close contact with the outer circumference of the reinforcement insulating layer 240, and the first base.
  • An inclined portion 284 connecting the portion 282 and the second base portion 286 may be provided.
  • the inclined portion 284 is formed to correspond to the upper inclined portion of the reinforcing insulating layer 240, as shown in the drawing when the cable 100 core is inserted into the field relaxation cone 260 and the core 280 Likewise, the electric field relaxation cone 260 and the core 280 are supported on the inclined upper portion of the reinforcing insulating layer 240.
  • the thickness of the reinforcing insulation layer 240 is determined so as to support the weight of the electric field relaxation cone 260 while improving the overall insulation performance, and for example, the cable 100 having the insulation layer 14 exposed. It can be determined to have an outer diameter of approximately 1.5 times to 2.5 times, preferably 2 times the outer diameter of the). In this case, the area in which the reinforcement insulating layer 240 is formed is reduced by about half as compared to other areas.
  • the electric field relaxation cone manufactured by the two-stage winding core can be applied not only to MI cables but also to terminal terminations of cables made of XLPE (cross-linked polyethylene) including an OF cable.
  • XLPE cross-linked polyethylene
  • the reinforcement insulating layer 240 may include a lower inclined portion having a predetermined inclination in the lower portion of the terminal connection portion 200, that is, the direction in which the cable 100 is inserted, and the outer semiconducting layer 16 of the cable. Since the electrically connected shielding layer 230 may be formed to extend and extend at a predetermined angle with the outer surface of the cable insulation layer along the lower slope of the reinforcing insulation layer, an electric field is formed at the end of the outer semiconducting layer 16 of the cable. Can be prevented from being concentrated and the performance of the triple point can be compensated by changing the position of the triple point which is vulnerable to the insulation.
  • the cable 100 in which the external semiconducting layer 16 is removed maintains the insulating layer 14 exposed. That is, the reinforcing insulating layer 240 of the termination part 200 is in contact with the insulating layer 14 of the cable 100. In this case, when the reinforcing insulating layer 240 contacting the cable 100 and the insulating layer 14 of the cable 100 have different materials, the reinforcing insulating layer 240 and the insulating layer 14 of the cable 100 are provided.
  • Heterogeneous interface is formed between Therefore, when an electric field is applied to the cable 100 for a predetermined time or more, electric charges are accumulated between the reinforcement insulating layer 240 having different materials and the insulating layer 14 of the cable 100, that is, between different interfaces, thereby causing localization. It can cause electric field concentration.
  • the composite insulating paper 140 when comparing the material forming the insulating layer 14, that is, the kraft paper 142 and the composite insulating paper 140, the composite insulating paper 140 has an insulation strength that is approximately 1.6 times higher than that of the kraft paper. Therefore, in the case of forming the reinforcing insulating layer 240 of the termination portion 200, it is preferable to form the reinforcing insulating layer 240 by wrapping the composite insulating paper.
  • the insulating layer 14 formed on the outer side of the inner semiconducting layer 12 is sequentially made of kraft paper 142, composite insulating paper 140, and kraft paper 142
  • the reinforced insulation When the layer 240 is formed of a composite insulating paper, the outermost layer of the insulating layer 14 is made of kraft paper 142, and the reinforcing insulating layer 240 is made of composite insulating paper, and a heterogeneous interface between the kraft paper and the composite insulating paper. Is formed. Therefore, space charges accumulate between the heterogeneous interfaces, and electric fields are concentrated, which adversely affects the insulation performance of the entire termination portion.
  • the reinforcement insulating layer is formed of composite insulating paper
  • the electric field is distributed to the composite insulating paper of the reinforcing insulating layer according to the resistive electric field distribution characteristic of the DC cable in which the electric field is distributed according to the resistivity.
  • the reinforcing insulation layer In order to maintain the potential of the outermost layer of the reinforcing insulation layer formed with the shielding layer connected to the ground potential level, the reinforcing insulation layer must be formed thick, and thus, the size of the termination portion is increased, and manufacturing cost increases. .
  • the reinforcement insulation layer 240 of the termination portion 200 is formed of the insulation layer (eg, the ground insulation cable 100). It is preferably provided with the same material as the outermost layer of 14).
  • the reinforcing insulating layer 240 of the termination part 200 includes the reinforcing insulating layer 240 made of the same material as that of the outermost layer of the insulating layer 14 of the cable 100, that is, kraft paper. desirable.
  • the kraft paper has an insulation strength of about 35 to 40%, but a heterogeneous interface is not formed between the insulating layer of the cable, thereby preventing the accumulation of space charge.
  • the case of forming the reinforcement insulation layer of kraft paper shows excellent insulation performance in terms of insulation coordination compared to the case of the composite insulation paper.
  • the present inventors construct a reinforcement insulating layer of kraft paper and composite insulating paper in the case of sequentially winding the kraft paper 142, the composite insulating paper 140, and the kraft paper 142 as the insulating layer of the cable, and insulate through electric field analysis. The performance was compared.
  • [Table 1] is a table in which a reinforcement insulating layer is formed of kraft paper and composite insulating paper, respectively, and the electric field inside the cable is analyzed. Looking at [Table 1], it can be seen that when the temperature is approximately 20 °C looking at the electric field inside the cable according to the reinforcement insulating layer by kraft paper and the reinforcement insulating layer by composite insulating paper. In addition, when the temperature was about 80 ° C., the electric field was relatively lower in the reinforcement insulating layer composed of the composite insulating paper at the outer diameter of the conductor 10, the inner diameter of the inner kraft paper, and the inner diameter of the composite insulating paper.
  • Table 2 shows the results of measuring the electric field between the outer diameter of the cable insulation layer and the interface of the reinforced insulation layer when the reinforcement insulation layer is composed of kraft paper and when the reinforcement insulation layer is composed of composite insulation paper.
  • the electric field between the outer diameter of the cable insulation layer and the interface of the reinforced insulation layer is about 6.7 when the reinforced insulation layer is composed of kraft paper, compared to the case where the reinforced insulation layer is composed of composite insulation paper. It can be seen that the percentage is significantly lower.
  • the electric field is relatively very low, approximately 15.4%.
  • [Table 3] shows the results of comparing the inclination direction of the electric field along the outer side of the shielding layer 230 of the terminal connection when the reinforcement insulation layer is composed of kraft paper and the composite insulation paper, respectively. Illustrated.
  • the electric field is about 6% to 15% relative to the case where the reinforcing insulation layer is formed of the composite insulating paper. It can be seen that low.
  • the temperature was 80 ° C.
  • the reinforcement insulating layer was formed of kraft paper
  • the electric field was about 15% to 32% similarly to the case where the reinforcing insulating layer was formed of the composite insulating paper.
  • the kraft paper has an insulation strength of 35 to 40% lower than that of the composite insulating paper as described above, when the electric field relaxation cone is manufactured by the kraft paper, the size of the electric field relaxation cone is increased to secure a desired level of insulation performance. Inevitably, this resulted in an overall increase in volume of the terminations. In addition to increasing the time and cost of transporting the large sized terminations, the time and cost of assembly will be significantly increased when considering the operation of connecting the cables. Therefore, miniaturization of the terminations is required, and for this purpose, it is important to reduce the size of the field relaxation cone along with other components.
  • the composite insulating paper is manufactured. Since the composite insulating paper has 1.6 times better dielectric strength than the kraft paper, the size of the electric field relaxation cone can be reduced compared to the kraft paper when the dielectric strength of the desired performance is secured, thereby miniaturizing the termination portion.
  • the field relaxation cone made of composite insulating paper can be applied not only to MI cable but also to the termination of cable made of cross-linked polyethylene (XLPE) with insulating layer including OF cable.

Landscapes

  • Cable Accessories (AREA)

Abstract

본 발명은 종단접속부를 구비한 전력케이블에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 상기 전력케이블은 도체, 내부반도전층, 절연층 및 외부반도전층을 순차적으로 구비하며, 상기 절연층은 복합절연지를 구비하고 상기 복합절연지와 상기 내부반도전층 및 외부반도전층과 접하는 면에는 크래프트지만으로 구성된 절연지가 권취되고, 상기 복합절연지는 열가소성수지의 상하면에 크래프트지가 적층되며, 상기 종단접속부는 상기 전력케이블의 외부반도전층, 절연층 및 내부반도전층의 일부가 순차적으로 제거된 상기 전력케이블의 단부가 삽입되는 내부공간을 제공하는 애관과, 상기 외부반도전층의 일부가 제거되어 전계가 집중되는 부분의 절연내력을 보강하기 위하여 상기 전력케이블의 절연층 외곽을 감싸도록 구비되는 보강절연층을 구비하며, 상기 보강절연층은 상기 전력케이블의 절연층의 최외곽층과 동일한 절연지로 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

종단접속부를 구비한 전력케이블
본 발명은 종단접속부를 구비한 전력케이블에 관한 것으로서, 구체적으로 전력케이블을 종단접속부에 연결시키는 경우에 이종계면을 줄여 공간전하의 축적을 방지하여 전계를 완화시키며, 나아가 종단접속부의 크기를 줄이어 소형화가 가능한 종단접속부를 구비한 전력케이블에 관한 것이다.
일반적으로 전력케이블은 전력을 공급하는 도체를 이용하여 지중, 지상 또는 해저를 통하여 원하는 장소로 전력을 공급하도록 사용된다. 이러한 전력케이블은 상기 도체를 절연하는 것이 매우 중요하며, 이를 위하여 상기 도체를 절연시키는 절연층은 XLPE(Cross-linked Polyethylene; 가교 폴리에틸렌) 등을 원료로 하여 제작되거나, 또는 절연지 등을 감아 절연층으로 사용하고 있다.
상기 절연지를 감아 절연층을 형성한 소위 '지절연 케이블'은 사용되는 절연유의 점도에 따라 'OF(oil filled) 케이블'과 'MI(mass impregnated) 케이블'로 구분할 수 있다. OF 케이블은 상대적으로 저점도의 절연유를 사용하여 절연지를 함침하게 되며, 반대로 MI 케이블은 상대적으로 고점도의 절연유를 사용하여 절연지를 함침하게 된다. 상기 OF 케이블의 경우에 저점도의 절연유에 의해 절연지를 함침하여 상기 케이블 내에서 절연유의 유동을 발생시키게 되며, MI 케이블의 경우에는 상대적으로 고점도의 절연유를 사용하게 되므로 절연지 내에서 절연유의 유동이 거의 발생하지 않는다.
그런데, 상기 MI 케이블의 경우에도 케이블의 온도가 소정온도 이상으로 상승하는 경우에 절연유가 절연층의 바깥쪽으로 이동할 수 있다. 하지만, 온도가 하강하는 경우에 절연유가 원래의 자리로 돌아가지 않게 되어 절연층 내에 절연유가 빠진 공극이 발생하게 되며, 상기 공극에 의해 절연내력이 약화될 수 있다. 일본국 특허출원 제1994-306654호(이하, '선행문헌 1'이라고 함)은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고점도 절연유에 함침된 절연지에 의해 절연층을 형성하는 경우에 플라스틱과 크라프트지(Kraft paper)의 복합종이로 형성된 절연지를 사용한다. 선행문헌 1은 플라스틱층의 상하부에 크라프트지가 적층된 3층 구조를 개시한다. 상기 선행문헌 1의 경우에 상기 플라스틱층의 열팽창에 의해 절연유의 이동을 감소시켜 상기 절연유가 빠진 공극을 감소시켜 절연파괴를 방지하게 된다.
한편, 상기 전력케이블은 수백m 또는 수십km 간격으로 중간접속함(Joint box)에 의해 접속이 이루어지며, 상기 전력케이블의 말단은 종단접속부(Termination box)에 의해 접속이 이루어지게 된다. 상기 종단접속부는 케이블의 도출된 도체 단부가 연결되는 상태에 따라 기중 종단접속부, 가스중(Gas) 종단접속부 및 유중(Oil) 종단접속부로 구분할 수 있다. 그런데, 상기 접속함의 내부에서 전력케이블은 절연층이 노출되며, 이 경우 상기 선행문헌 1과 같이 복수의 재질로 절연층이 형성되는 경우에 접속함과의 연결에서 이종계면이 다수 형성될 수 있다. 이와 같이 이종계면을 다수 형성하게 되면, 상기 이종계면에 공간전하가 축적되며, 전계가 집중되는 문제점을 수반할 수 있다.
WO2012-116712호(이하, '선행문헌 2'라고 함)에는 고전압 지절연 케이블의 중간접속방법에 대해서 개시하고 있다. 상기 선행문헌 2에서는 케이블의 보호층과 외부 반도전층을 제거하고, 이어서 절연층을 길이방향에 대해서 실질적으로 수직하게 커팅하고 내부 반도전층을 제거하여 내부의 도체를 노출하며, 도체를 접속하고 내부반도전층, 절연층 및 외부반도전층을 형성하는 방법을 개시한다. 하지만, 선행문헌 2는 지절연 케이블끼리의 중간접속에 관한 것으로서, 케이블 절연층과 보강절연층의 재질에 대하여 특별히 언급하고 있지 않으므로 전술한 바와 같은 이종계면에 대한 문제점을 인식하지 못하며, 이의 형성을 방지하고자 하는 구성을 포함하지 않는다.
한편, 일본국 특허출원 제1992-317947호(이하, 선행문헌 3이라고 함)은 상기 지절연케이블의 중간접속부에 있어서 보강절연층을 구비하는 경우에 상기 케이블의 절연층과 동일한 재질의 절연지로 이루어진 보강절연층과, 상기 케이블의 절연층에 비해 저유전율의 절연지를 사용하는 보강절연층을 구비한 구조를 개시한다. 하지만, 선행문헌 3은 단순히 케이블의 절연층에 비해 유전율이 낮은 절연지를 구비하여 상기 절연지에 전압이 많이 걸리도록 하여 전기적 스트레스를 낮추는 구조를 개시한다.
한편, 상기 지절연케이블의 종단접속부에 대해서는 일본국 특허출원 제1995-242989호(이하, '선행문헌 4'라고 함), 일본국 특허출원 제1997-041178호(이하, '선행문헌 5'라고 함), 일본국 특허출원 제1995-022086호(이하, '선행문헌 6'라고 함) 및 일본국 특허출원 제1995-022085호(이하, '선행문헌 7'이라고 함)에 개시된다.
상기 선행문헌 4는 'MI 케이블의 단말구조'에 대해서 개시하나, 단순히 산화마그네슘(MgO)와 같은 컴파운드를 사용한 절연층의 케이블의 단말구조에 대해서 개시한다.
상기 선행문헌 5는 'MI 케이블의 종단접속부'에 대해서 개시하나, 노출된 케이블의 단부에 서로 두께가 다른 절연지를 감싸 보강절연층과 전계완화콘을 형성하는 것을 개시한다.
한편, 선행문헌 6 및 선행문헌 7은 'MI 케이블의 종단접속부'에 있어서, 케이블 코어와 콘덴서 콘 사이에 절연유가 유동할 수 있는 유극을 설치한 구조를 개시한다.
따라서, 상기 선행문헌 4 내지 7은 MI 케이블의 종단접속부 구조에 대해서 개시하나, 케이블과 접속함 사이의 이종계면의 형성에 대한 문제점을 인식하지 못하며, 이에 따라 이종계면의 형성을 방지할 수 있는 어떠한 구성에 대해서도 개시하지 않는다.
본 발명의 목적은 종단접속부를 구비한 전력케이블에 있어서, 상기 전력케이블과 접속부 사이의 이종계면의 발생을 줄여 공간전하의 축적을 방지하고 나아가 전계를 완화할 수 있는 종단접속부를 구비한 전력케이블을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 전력케이블과 종단접속부를 연결시키는 경우에 종단접속부의 크기를 줄여 소형화가 가능한 종단접속부를 구비한 전력케이블을 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 종단접속부를 구비한 전력케이블에 있어서, 상기 전력케이블은 도체, 내부반도전층, 절연층 및 외부반도전층을 순차적으로 구비하며, 상기 절연층은 복합절연지를 구비하고 상기 복합절연지와 상기 내부반도전층 및 외부반도전층과 접하는 면에는 크래프트지만으로 구성된 절연지가 권취되고, 상기 복합절연지는 열가소성수지의 상하면에 크래프트지가 적층되며, 상기 종단접속부는 상기 전력케이블의 외부반도전층, 절연층 및 내부반도전층의 일부가 순차적으로 제거된 상기 전력케이블의 단부가 삽입되는 내부공간을 제공하는 애관과, 상기 외부반도전층의 일부가 제거되어 전계가 집중되는 부분의 절연내력을 보강하기 위하여 상기 전력케이블의 절연층 외곽을 감싸도록 구비되는 보강절연층을 구비하며, 상기 보강절연층은 상기 전력케이블의 절연층의 최외곽층과 동일한 절연지로 구비되는 것을 특징으로 하는 종단접속부를 구비한 전력케이블에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 보강절연층은 크래프트지로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 애관의 내부에는 전계집중을 완화시키는 전계완화콘 및 차폐층을 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 보강절연층은 상기 전계완화콘을 지지하도록 구비될 수 있다.
상기 보강절연층은 상기 종단접속부의 상부에 해당하는 상기 도체가 인출되는 단부를 향해 소정의 경사를 가지는 상부 경사부를 가지도록 구비될 수 있다.
한편, 상기 케이블의 노출된 절연층에 구비되며 상기 보강절연층의 상부 경사부에 대응하는 권심을 구비하고, 상기 권심에 다수의 절연지를 권취하여 상기 전계완화콘이 형성될 수 있다.
나아가, 상기 권심은 상기 케이블의 절연층의 외주에 구비된 제1 베이스부와, 상기 보강절연층의 외주에 밀착하는 제2 베이스부와, 상기 제1 베이스부와 제2 베이스부를 연결하는 경사부를 구비하고, 상기 경사부가 상기 보강절연층의 상부 경사부에 대응하도록 구비될 수 있다.
한편, 상기 전계완화콘의 절연지는 열가소성수지의 상하면에 크래프트지가 적층될 수 있다.
또한, 상기 차폐층은 상기 애관 내부로 삽입된 상기 전력케이블의 외부반도전층과 전기적으로 연결될 수 있다.
나아가, 상기 보강절연층은 상기 종단접속부의 하부에 해당하는 상기 케이블이 삽입되는 방향으로 소정의 경사를 가지는 하부 경사부를 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 차폐층은 상기 보강절연층의 하부 경사부를 따라 상기 도체가 인출되는 상기 종단접속부의 단부 방향으로 노출된 상기 케이블의 절연층 외면과 소정의 각도를 가지도록 벌어지도록 구비되어, 상기 보강절연층 내지 상기 전계완화콘의 적어도 일부까지 연장되도록 형성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 전력케이블과 접속부 사이의 이종계면의 발생을 줄여 공간전하의 축적을 방지하고 나아가 전계를 완화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 전력케이블과 종단접속부를 연결시키는 경우에 종단접속부의 크기를 줄여 소형화가 가능하여 설치를 용이하게 할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 지절연 케이블의 구성을 도시한 일부 절개사시도,
도 2는 일 실시예에 따른 종단접속부의 구조를 도시한 단면도,
도 3은 케이블의 절연층의 최외곽층과 보강절연층이 동일한 재질로 제작된 경우를 도시한 일부 확대 단면도이다.
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.
일반적으로 지절연 전력케이블은 수백m 내지는 수km 간격으로 접속함에 의해 접속이 이루어지며, 지절연 전력케이블의 말단은 종단접속부에 의해 접속이 이루어지게 된다. 종단접속부는 기중 종단접속부, 가스중 종단접속부 및 유중 종단접속부로 구분할 수 있으며, 이중에서 기중 종단접속부는 주로 옥외 변전소 등에서 지중선과 가공선을 연결하는데 사용된다. 이하에서는 먼저 지절연 전력케이블의 구성에 대해서 살펴보고, 이어서 종단접속부의 구성에 대해서 살펴보기로 한다.
도 1은 지절연 전력케이블(100)의 내부 구성을 도시한 일부 절개 사시도이다.
도 1을 참조하면, 지절연 전력케이블(100)은 중심부를 따라 도체(10)를 구비한다. 도체(10)는 전류가 흐르는 통로 역할을 하게 된다. 상기 도체(10)는 도면에 도시된 바와 같이 원형의 중심소선(10A)과 상기 중심소선(10A)을 감싸도록 연선된 평각소선(10B)으로 이루어진 평각소선층(10C)을 구비할 수 있다. 상기 평각소선층(10C)은 연속압출공정을 통하여 다수의 평각소선(10B)의 단면을 사각형 형상으로 형성하고 상기 다수의 평각소선(10B)을 중심소선(10A) 상에 연선하여 이루어진다. 상기 도체(10)는 전체적으로 원형의 형상을 가지도록 제작된다. 비록 도면에 도시되지 않았지만, 상기 도체(10)는 다수의 원형 소선이 연선되어 구비될 수도 있다. 그런데, 상기 평각소선으로 이루어진 도체는 원형소선으로 이루어진 도체에 비해 점적율이 상대적으로 높아져서 고전압용 전력케이블에 적합할 수 있다.
그런데, 도체(10)는 그 표면이 평활하지 않아 전계가 불균일하거나, 전계집중이 발생할 수 있으며, 부분적으로 코로나 방전이 일어나기 쉽다. 또한, 도체(10) 표면과 후술하는 절연층(14) 사이에 공극이 생기게 되면 절연성능이 저하된다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도체(10) 외부를 반도전성 카본지와 같은 반도전성 물질 등으로 감싸게 되며, 반도전성 물질에 의해 형성된 층을 내부반도전층(12)으로 정의하게 된다.
결국, 내부반도전층(12)은 도체(10) 표면의 전계완화와 도체(10)와 절연층(14) 사이의 보이드(void)에 의해 발생하는 부분방전을 방지하게 된다. 또한, 내부반도전층(12)은 케이블에 있어서 이상적인 동심 원통형 전극형태를 유지하게 하여 도체(10) 표면을 평활하게 하여 전계집중을 완화시키며, 도체(10)와 절연층(14)을 서로 밀착시켜 도체(10) 표면에서 발생할 수 있는 코로나 방전을 방지할 수 있다. 나아가, 도체(10)와 내부반도전층(12) 사이 및 내부반도전층(12)과 절연층(14) 사이의 전자주입과 전자흐름을 방지하여 불순물을 흡착할 수 있다.
한편, 내부반도전층(12)의 바깥쪽에는 절연층(14)이 구비된다. 절연층(14)은 도체(10)를 외부와 전기적으로 절연시켜준다. 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. 본 실시예에서 상기 절연층(14)은 절연지를 내부반도전층(12) 표면에 감는 지절연 공정을 통해 형성된다. 또한, 절연특성을 향상시키기 위하여 도체(10) 표면에 절연지가 감긴 상태에서 절연유에 함침시키게 된다. 상기 함침공정을 통해 절연유가 절연지에 흡수되며, 상기 절연유의 점도에 따라 'OF(oil filled) 케이블'과 'MI(mass impregnated) 케이블'로 구분할 수 있다.
OF 케이블은 상대적으로 저점도의 절연유를 사용하여 절연지를 함침하게 되며, 반대로 MI 케이블은 상대적으로 고점도의 절연유를 사용하여 절연지를 함침하게 된다. 상기 OF 케이블의 경우에 저점도의 절연유에 의해 절연지를 함침하여 상기 케이블 내에서 절연유의 유동을 발생시키게 되며, MI 케이블의 경우에는 상대적으로 고점도의 절연유를 사용하게 되므로 절연지 내에서 절연유의 유동이 거의 발생하지 않는다.
예를 들어, 지절연 전력케이블(100)을 해저에서 사용할 경우에 OF 케이블은 절연유를 유동시키기 위한 구성을 소정거리마다 필요로 하므로 적합하지 않게 된다. 따라서, 지절연 전력케이블(100)을 해저에서 사용할 경우에는 절연유의 유동이 제한되는 MI 케이블이 적합할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 해저에서 사용가능하며 상대적으로 고점도의 절연유 또는 절연컴파운드를 사용하여 절연지를 함침하여 제작되는 MI 케이블에 대해서 설명한다.
본 실시예에서 상기 절연층(14)은 복수의 절연지를 감싸서 형성되며, 예를 들어 크래프트지(Kraft paper)(142, 도 3 참조)와 복합절연지(140, 도 3 참조)를 반복적으로 감싸서 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 절연층(14)은 복합절연지(140), 예컨대 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지(140A)의 상하면에 크래프트지(140B)가 적층된 구조의 복합절연지(140)를 다수 권취하여 절연층(14)을 형성하되 내부반도전층(12)과 접하는 면과 외부반도전층(16)과 접하는 면은 크래프트지(142)를 다시 권취하여 형성할 수 있다.
절연층 전체를 크래프트지로 권취하여 절연유를 함침시킨 MI 케이블의 경우에는 케이블 작동 시 케이블 도체에 흐르는 전류에 의하여 반경방향으로 안쪽, 즉 상기 내부반도전층 방향의 절연층 부분에서 반경방향으로 바깥쪽, 즉 후술하는 외부반도전층 방향의 절연층 부분으로 온도차가 발생하게 된다. 따라서, 보다 고온인 내부반도전층 쪽의 절연층 부분의 절연유가 점도가 낮아지고 열팽창을 하여 반경 방향 바깥쪽으로 이동하게 되며, 온도 하강 시에는 열팽창에 의하여 이동한 절연유가 점도가 높아지고 원래대로 되돌아가지 않게 되어 반경방향으로 안쪽, 즉 내부반도전층 쪽의 절연층 부분에 기포가 발생하게 되어 절연 성능의 저하를 야기한다.
하지만, 상기한 바와 같이 복합절연지로 절연층을 형성하는 경우, 케이블 작동 시 기름에 함침되지 않는 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지 등과 같은 열가소성 수지가 열팽창함으로써 절연유의 유동을 억제할 수 있으며, 저항율에 따라 전계가 분포되는 DC 케이블의 저항성 전계분포 특성에 따라, 크래프트지 보다 저항율이 크며 절연내력이 좋은 폴리프로필렌 수지에 상대적으로 많은 전계를 분담시킬 수 있으며, 케이블 작동/단락 시에 발생하는 온도 변화에 따라 절연유가 수축/팽창하며 발생하는 기포에 분담되는 전계를 완화할 수 있다.
또한, 폴리프로필렌 수지는 절연유가 함침되지 않기 때문에 중력에 의하여 절연유가 케이블 직경 방향으로 유동하는 것을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 케이블 제조시의 함침 온도 또는 케이블 작동시의 작동 온도에 따라 폴리프로필렌 수지가 열팽창하여 크래프트지에 면압을 가하게 되므로 절연유의 유동을 더욱 억제할 수 있다.
뿐만 아니라, 복합절연지보다 저항률이 낮은 크래프트지가 절연층의 내부반도전층(12)과 접하는 면과 외부반도전층(16)과 접하는 면에 형성되므로 임펄스 파괴의 기점인 절연층과 내부반도전층이 접하는 부분 또는 절연층과 외부반도전층이 접하는 부분에 기포가 생기더라도 크래프트지층의 전계 완화 효과에 의해서, 임펄스 파괴 특성의 저하를 막을 수 있다. 또한, 크래프트지는 임펄스 파괴에 대한 극성 효과가 거의 없기 때문에, 플라스틱 래미네이트 종이를 이용한 것에 의해 발생하는 임펄스 극성 효과를 감소시킬 수 있다.
또한, 저항율에 따라 전계가 분포되는 DC 케이블의 저항성 전계분포 특성에 따라, 크래프트지 보다 저항율이 상대적으로 큰 복합 절연지에 전계가 많이 분포되어 크래프트지에서의 전계 강도를 상대적으로 낮출 수 있으므로 케이블 작동 시 상대적으로 고온이 되어 절연유의 수축/팽창이 비교적 활발히 발생함에 따라 기포가 발생할 가능성이 높다. 또한, 전계 강도가 큰 도체 직상 구간의 일부, 즉 내부반도전층과 절연층이 접하는 면 및/또는 케이블 작동 시 온도가 상승함에 따라 전계가 역전되어 전계강도가 높아지는 절연층의 외측 부분, 측 외부반도전층과 절연층이 접하는 면에 상기 크래프트지를 권취하여 절연층을 형성함으로써, 절연성능의 안정화를 꾀할 수 있다.
상기 복합절연지는 폴리프로필렌 수지 등과 같은 열가소성 수지의 일면에 크래프트지를 적층한 것, 크래프트지의 상하면에 폴리프로필렌 수지 등과 같은 열가소성 수지를 적층한 것 또는 크래프트지와 폴리프로필렌 수지 등과 같은 열가소성 수지를 교대로 4층 이상으로 적층한 것 등을 사용할 수 있으며, 이러한 경우의 작용 및 효과는 상기한 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지의 상하면에 크래프트지가 적층된 구조의 절연지의 경우와 같다.
또한, 상기 절연층(14)은 복합절연지(140)만으로 형성할 수도 있으며, 내부반도전층(12)과 접하는 면과 외부반도전층(16)과 접하는 면 중 어느 한 면 또는 양면 모두를 크래프트지(142)로 형성할 수 있으며, 바람직하게는 내부반도전층(12)과 접하는 면과 외부반도전층(16)과 접하는 면 모두를 크래프트지로 권취하여 형성할 수 있다.
그런데, 절연층(14)의 내부뿐만 아니라 외부를 차폐하지 않으면, 전계의 일부는 절연층(14)으로 흡수되지만, 대부분의 전계는 외부로 방전된다. 이 경우, 전계가 소정치 이상으로 커지게 되면 전계에 의해 절연층(14)과 케이블(100)의 외피가 파손될 수 있다. 따라서, 절연층(14)의 바깥쪽에는 다시 반도전층이 구비되며, 전술한 내부반도전층(12)과 구별하기 위하여 외부반도전층(16)으로 정의된다. 외부반도전층(16)은 절연두께 편차에 따른 전계 불평등을 억제하여 절연층(14)을 보호하는 역할과 함께, 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.
한편, 상기 외부반도전층(16)의 외부에는 동선직입 테이프(18)를 구비하며, 나아가, 상기 절연층에 함침된 절연유 또는 절연컴파운드는 외부의 물과 같은 이물질이 침입하게 되면 그 절연성능이 저하되므로 이를 방지하기 위하여 납(lead)으로 된 금속시스(metal sheath), 소위 '연피시스'(20)를 상기 동선직입 테이프(18)의 외부에 구비한다.
나아가, 상기 금속시스(20)의 외부에 물과 직접 접촉이 안되도록 베딩층(22)을 구비한다. 상기 베딩층(22)의 위에는 부직포 테이프(24)와 보강 테이프(26)를 감싸주며, 케이블(100)의 외곽에는 케이블의 외장으로서 쟈켓(32)을 구비하게 된다. 쟈켓(32)은 MI 케이블(100)의 외곽에 구비되어 케이블(100)의 내부 구성을 보호하는 역할을 하게 된다. 상기 쟈켓(32)은 각종 환경에 견딜 수 있는 내후성 및 기계적 강도가 우수한 성질을 갖도록, 예를 들어 폴리에틸렌(PE : PolyEthylene) 등으로 구성될 수 있다.
그런데, 상기와 같은 구성을 가지는 지절연 전력케이블(100)을 가공선과 연결하는 경우에 전술한 바와 같이 종단접속부를 사용하게 된다.
도 2는 종단접속부를 구비한 전력케이블에 있어서 일 실시예에 따른 종단접속부(200)의 구조를 도시한다. 도 2에서는 종단접속부(200)의 내부 구성을 도시하기 위하여 일부를 절개하여 내부 구성을 도시한다.
도 2를 참조하면, 종단접속부(200)는 애관(210)을 구비한다. 애관(210)은 내부에 소정의 공간을 구비하여, 후술하는 바와 같이 외부반도전층, 절연층 및 내부반도전층의 일부가 순차적으로 제거된 케이블(100)의 일단부가 소정 길이로 삽입되어 관통된다. 애관(210)은 케이블을 절연하고 지지하는 역할을 하게 된다. 따라서, 애관(210)은 전기적으로 충분한 절연내력을 갖도록 하기 위하여 표면을 따라 다수개의 주름 또는 돌기부(212)를 구비한다. 상기 주름 또는 돌기부에 의해 절연거리를 증가시킬 수 있으며, 표면에 먼지 등이 부착되는 경우에 절연내력이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 애관(210)은 절연내력을 가지면서 동시에 적당한 수준의 강도를 유지하기 위하여 경질자기를 이용하여 제작된다.
케이블(100)은 애관(210)을 관통하며, 애관(210)의 단부를 통하여 케이블(100)의 도체(10)가 소정길이 돌출된다. 즉, 케이블(100)은 애관(210)의 내부에서 도체(10)를 감싸는 구성요소들이 벗겨지고 애관(210)의 단부에서 도체(10)만이 노출 및 돌출되어 가공선(미도시)과 연결된다. 한편, 애관(210)의 내부에는 절연유(220)가 충진된다. 절연유(220)는 애관(210) 내부에서 케이블(100)과 애관(210) 내벽 사이에서 유동하여 전기적으로 절연하는 역할을 하게 된다.
전술한 바와 같이, 케이블(100)의 내부반도전층(12)과 외부반도전층(16)은 그 사이에 등전위를 가지는 전기력선이 고르게 분포하도록 하여 절연체의 파괴를 방지하며, 나아가 전계가 특정 부위에 집중되는 것을 방지하게 된다. 즉, 내부반도전층(12)과 외부반도전층(16) 사이에서 전기력선의 등전위선은 내부반도전층(12)과 외부반도전층(16)에 대략 평행하게 진행되어 가급적 고르게 분산되는 것이 바람직하다. 한편, 케이블(100)이 종단접속부(200)의 애관(210) 내부로 삽입되는 경우에 케이블(100)은 외부반도전층(16)이 제거되어 절연층(14)이 노출된 상태로 애관(210)으로 삽입된다. 이 경우, 제거되지 않은 외부반도전층(16)이 소정길이만큼 애관(210) 내부로 삽입된다. 즉, 케이블(100)은 절연층(14)이 노출되어 애관(210)으로 삽입되며, 외부반도전층(16)이 소정길이 애관(210) 내부로 삽입된다.
절연층(14)이 노출되도록 외부반도전층(16)의 일부가 제거된 케이블(100)이 삽입된 상태라면, 내부반도전층(12)과의 사이에서 전기력선이 방전되는 경우에 외부반도전층(16)의 단부에 전계가 집중될 수 있다. 이는 외부반도전층(16) 및 절연층(14)의 파손을 발생시킬 수 있다. 따라서, 도 2와 같이, 애관(210)의 내부에는 케이블(100)의 전계 집중을 완화시키는 전계완화콘(260) 및 차폐층(230)을 구비할 수 있다.
여기서, 차폐층(230)은 케이블(100)의 외부반도전층(16) 단부에 전기적으로 연결되어 도체(10)가 인출되는 종단접속부의 단부 방향으로 완만하게 벌어지면서 소정길이 연장되도록 형성되며, 보다 구체적으로 상기 차폐층(230)은 보강절연층 외부 내지 전계완화콘(260) 외부의 적어도 일부까지 구비될 수 있다. 즉, 케이블(100)의 절연층(14)이 노출된 상태로 케이블(100)이 애관(210) 내부로 삽입되는 경우에도 외부반도전층(16)은 소정길이만큼 애관(210) 내부로 삽입된다. 이 경우, 차폐층(230)은 애관(210) 내부로 삽입된 외부반도전층(16)과 전기적으로 연결된다. 차폐층(230)이 외부반도전층(16)과 전기적으로 연결되어야 전계가 외부반도전층(16)의 단부에 집중되는 것을 방지할 수 있기 때문이다. 또한, 상기 외부반도전층(16)에 전기적으로 연결된 차폐층(230)은 상기 외부반도전층(16)의 단부에서 도체(10)가 인출되는 종단접속부의 단부 방향으로 노출된 케이블 절연층 외면과 소정의 각도를 가지도록 벌어지며 연장되도록 형성되어, 내부반도전층(12)과 차폐층(230) 사이에서 등전위선이 급격히 꺽이는 것을 방지하며, 등전위선은 내부반도전층(12)과 차폐층(230)의 사이를 따라 진행하게 된다. 뿐만 아니라, 상기 차폐층(230)은 케이블의 외부반도전층(16)의 단부가 서로 이종의 재질인 절연층(14) 및 애관 내부에 충진되는 절연유와 접하며 형성되는 절연에 취약한 삼중점의 위치를 케이블 작동 시 케이블 도체에 흐르는 전류에 의하여 발생하는 온도차에 따라 상대적으로 고온이 되는 케이블 절연층 외면에서 상대적으로 저온인 위치로 이격시켜 절연성능을 안정화할 수 있다.
한편, 전계완화콘(260)은 권심(280)의 표면에 절연지를 감아서 제작될 수 있다. 이 경우, 권심(280)은 케이블(100)의 코어, 즉 절연층(14)이 남아있는 케이블(100)의 외주에 대략 일치하게 내경이 형성된다. 따라서, 권심(280)의 내부를 통해 케이블(100)을 관통시켜 권심(280) 및 전계완화콘(260)을 설치하게 된다. 구체적으로 권심(280) 표면에 절연지의 지권 이후에 절연유 재함침 공정을 거쳐 전계완화콘이 제작된다. 상기와 같은 공정을 거쳐 제작된 전계완화콘의 중량은 절연유의 재함침공정에 의해 증가하게 된다. 그런데, 상기 종단접속부(200)는 일반적으로 수직한 방향으로 설치된다. 따라서, 전계완화콘(260) 및 권심(280)을 지지할 구성을 필요로 할 수 있다. 이를 위하여, 종래 종단접속부는 상기 콘데서콘을 지지하기 위한 별도의 지지수단을 구비하였으나, 이는 종단접속부의 구성을 복잡하게 할 뿐만 아니라, 케이블과 종단접속부의 하부를 연결하는 차페공정에서 충분한 작업공간의 확보를 저해하여 시간 및 비용을 상승시키는 요인으로 작용하였다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 전계완화콘(260)을 지지하기 위하여 별도의 지지수단을 구비하지 않고, 케이블(100)의 외곽에 보강절연층(240)을 구비하여 전계완화콘(260)을 지지하게 된다.
보강절연층(240)은 외부반도전층(16)이 제거된 케이블(100)의 절연층(14) 외곽에 구비되어 절연 역할과 함께 전술한 전계완화콘(260)을 지지하는 역할을 하게 된다. 즉, 단순히 전계완화콘을 지지하는 것이 아니라, 절연지 등을 케이블(100)의 절연층(14) 외곽에 감싸서 보강절연층(240)을 형성하여 절연성능을 향상시키게 된다. 예를 들어, 외부반도전층(16)의 일부가 제거되어 전계가 집중되는 부분의 절연내력을 보강하기 위하여 상기 전력케이블의 절연층 외곽을 감싸도록 구비될 수 있다. 따라서, 보강절연층(240)이 형성된 영역은 다른 영역에 비해 전계가 감소하게 된다.
이 경우, 도면에 도시된 바와 같이, 보강절연층(240)은 종단접속부(200)의 상부, 즉 도체(10)가 인출되는 단부를 향하여 소정의 경사를 가지는 상부 경사부를 구비할 수 있으며, 전계완화콘(260), 보다 상세하게는 권심(280)도 상기 상부 경사부에 대응하도록 형성될 수 있다. 상기 보강절연층(240)의 경사에 대응하여 권심을 제작하는 경우에 상기 권심도 소정의 경사를 가지도록 형성되어야 하므로, 도면에 도시된 바와 같이 소위 '2단 권심'의 형태를 가지도록 구비될 수 있다.
즉, 케이블(100)의 절연층(14)의 외주에 구비된 제1 베이스부(282)와 상기 보강절연층(240)의 외주에 밀착하는 제2 베이스부(286)와, 상기 제1 베이스부(282)와 제2 베이스부(286)를 연결하는 경사부(284)를 구비할 수 있다. 상기 경사부(284)는 보강절연층(240)의 상부 경사부에 대응하도록 형성되어, 전계완화콘(260) 및 권심(280)에 케이블(100) 코어를 삽입하는 경우에 도면에 도시된 바와 같이, 보강절연층(240)의 경사진 상부에 전계완화콘(260) 및 권심(280)이 걸려 지지된다. 이 경우, 보강절연층(240)은 전체적인 절연성능을 향상시키는 동시에 전계완화콘(260)의 중량을 지지할 수 있도록 그 두께가 결정되며, 예를 들어 절연층(14)이 노출된 케이블(100)의 외경의 대략 1.5배 내지는 2.5배, 바람직하게는 2배의 외경을 갖도록 결정될 수 있다. 이 경우, 보강절연층(240)이 형성된 영역은 다른 영역에 비해 전계가 대략 절반 정도로 감소하게 된다.
상기 2단 권심에 의해 제작된 전계완화콘은 MI 케이블 뿐만 아니라, OF 케이블을 비롯하여 절연층을 XLPE(Cross-linked Polyethylene; 가교 폴리에틸렌)로 제작한 케이블의 종단접속부에도 적용이 가능하다.
또한, 상기 보강절연층(240)은 종단접속부(200)의 하부, 즉 케이블(100)이 삽입되는 방향으로 소정의 경사를 가지는 하부 경사부를 구비할 수 있으며, 케이블의 외부반도전층(16)과 전기적으로 연결된 차폐층(230)이 상기 보강절연층의 하부 경사부를 따라 케이블 절연층 외면과 소정의 각도를 가지도록 벌어지며 연장되도록 형성할 수 있으므로, 케이블의 외부반도전층(16)의 단부에 전계가 집중되는 것을 방지할 수 있으며, 절연에 취약한 삼중점의 위치를 변화시켜 삼중점에서 절연 성능을 보완할 수 있다.
그런데, 외부반도전층(16)이 제거된 상태의 케이블(100)은 절연층(14)이 노출된 상태를 유지하게 된다. 즉, 종단접속부(200)의 보강절연층(240)은 케이블(100)의 절연층(14)과 맞닿게 된다. 이 경우, 케이블(100)과 맞닿는 보강절연층(240)과 케이블(100)의 절연층(14)이 서로 다른 재질을 가지게 되면, 보강절연층(240)과 케이블(100)의 절연층(14) 사이에 이종계면이 형성된다. 따라서, 상기 케이블(100)에 소정시간 이상 전계가 인가되면 서로 다른 재질을 가지는 보강절연층(240)과 케이블(100)의 절연층(14) 사이, 즉 이종계면 사이에 전하가 축적되어 국부적인 전계집중을 초래할 수 있다.
예를 들어, 전술한 절연층(14)을 형성하는 재질, 즉 크래프트지(142)와 복합절연지(140)를 비교해보면 복합절연지(140)가 크래프트지에 비해 절연내력이 대략 1.6배 이상으로 높다. 따라서, 종단접속부(200)의 보강절연층(240)을 형성하는 경우에 복합절연지를 감싸서 보강절연층(240)을 형성하는 것이 바람직해 보인다. 하지만, 상기 내부반도전층(12)의 외측에 형성되는 절연층(14)이 순차적으로 크래프트지(Kraft paper)(142), 복합절연지(140) 및 크래프트지(142)로 이루어진 경우에 상기 보강절연층(240)을 복합절연지로 형성하게 되면, 절연층(14)의 최외곽층은 크래프트지(142)로 이루어지고 보강절연층(240)은 복합절연지로 이루어져 크래프트지와 복합절연지 사이에 이종계면이 형성된다. 따라서, 상기 이종계면 사이에 공간 전하가 축적되며, 전계가 집중되어 종단접속부 전체의 절연성능 면에서 좋지 않은 영향을 미치게 된다.
또한, 보강절연층을 복합절연지로 형성하는 경우, 저항율에 따라 전계가 분포되는 DC 케이블의 저항성 전계분포 특성에 따라 보강절연층의 복합절연지로 전계가 분산되어, 접지전위인 케이블 외부반도전층과 전기적으로 연결되는 차폐층이 형성되는 보강절연층의 최외층의 전위를 접지전위 수준으로 유지하기 위해서는 보강절연층을 두껍게 형성해야하며, 이에 따라 종단접속부의 크기가 커지며, 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 지절연 케이블(100)을 종단접속부(200)에 연결하는 경우에 종단접속부(200)의 보강절연층(240)은 지절연 케이블(100)의 절연층(14)의 최외곽층과 동일한 재질로 구비되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전술한 실시예와 같이, 지절연 케이블(100)의 절연층(14)이 크래프트지(Kraft paper)(142), 복합절연지(140) 및 크래프트지(142)로 이루어진 경우에 도 3에 도시된 바와 같이 종단접속부(200)의 보강절연층(240)은 케이블(100)의 절연층(14)의 최외곽층과 동일한 재질, 즉 크래프트지로 보강절연층(240)을 구비하는 것이 바람직하다. 크래프트지와 복합절연지를 비교할 때, 크래프트지가 절연내력은 35 내지 40% 정도 떨어지지만, 케이블의 절연층과의 사이에 이종계면이 형성되지 않아 공간전하의 축적을 방지할 수 있다.
또한, 종단접속부의 전체적인 절연성능을 살펴보면 크래프트지로 보강절연층을 형성한 경우가 복합절연지로 제작한 경우에 비해 절연협조 측면에서 우수한 절연성능을 발휘한다. 본 발명자는 케이블의 절연층으로 크래프트지(142), 복합절연지(140) 및 크래프트지(142)를 순차적으로 권취한 경우에 크래프트지와 복합절연지로 각각 보강절연층을 구성하여 전계해석을 통해 절연성능을 비교하였다.
표 1
온도(℃) 도체 외경 케이블 절연층
내측 크래프트지 외경 복합절연지 내경 복합절연지 외경 외측 크래프트지 내경 외측 크래프트지 외경
크래프트지 20 4.87 4.60 46.66 37.30 3.08 3.00
80 3.78 4.16 30.00 50.07 7.88 9.16
복합절연지 20 4.87 4.59 46.69 37.26 3.07 2.87
80 1.62 2.09 19.45 61.47 10.13 12.64
(단위 : kV/mm)
상기 [표 1]은 크래프트지와 복합절연지에 의해 각각 보강절연층을 형성하고, 케이블 내부의 전계를 분석한 표이다. 상기 [표 1]을 살펴보면, 온도가 대략 20℃인 경우에 크래프트지에 의한 보강절연층과 복합절연지에 의한 보강절연층에 따른 케이블 내부의 전계를 살펴보면 대략 비슷함을 알 수 있다. 또한, 온도가 대략 80℃인 경우에 도체(10) 외경 및 내측 크래프트지의 외경 및 복합절연지의 내경에서는 복합절연지로 구성된 보강절연층에서 전계가 상대적으로 더 낮게 측정되었다. 하지만, 실제로 절연이 취약한 소위 3중점에 인접한 절연층의 외곽, 즉 복합절연지의 외경, 외측 크래프트지의 내경 및 외측 크래프트지의 외경에서 전계를 측정한 결과를 살펴보면 복합절연지에 의한 보강절연층에 비해 크래프트지에 의한 보강절연층의 경우에 전계가 대략 70% 수준으로 더 낮게 측정됨을 알 수 있다.
표 2
온도(℃) 케이블 절연층 외경-보강절연층 계면에서 전계(kV/mm)
크래프트지 20 0.11
80 0.35
복합절연지 20 1.63
80 2.27
한편, [표 2]는 크래프트지로 보강절연층을 구성한 경우와 복합절연지로 보강절연층을 구성한 경우에 케이블 절연층의 외경과 보강절연층 계면 사이의 전계를 각각 측정한 결과를 도시한다. [표 2]를 참조하면, 대략 20℃의 경우에 케이블 절연층의 외경과 보강절연층 계면 사이의 전계는 크래프트지로 보강절연층을 구성한 경우가 복합절연지로 보강절연층을 구성한 경우에 비해 대략 6.7%로 현저히 낮은 것을 알 수 있다. 또한, 대략 20℃의 경우에도 크래프트지로 보강절연층을 구성한 경우에 그 전계가 대략 15.4%로 상대적으로 매우 낮음을 알 수 있다.
표 3
온도(℃) 1단 2단 3단 4단
크래프트지 20 0.05 0.059 0.070 0.081
80 0.175 0.195 0.250 0.304
복합절연지 20 0.815 0.593 0.556 0.553
80 1.136 0.911 0.910 0.950
(단위 : kV/mm)
한편, 상기 [표 3]은 크래프트지로 보강절연층을 구성한 경우와 복합절연지로 보강절연층을 구성한 경우에 종단접속부의 차폐층(230)의 외측을 따라 경사방향 전계를 각각 측정하여 비교한 결과를 도시한다. [표 3]을 참조하면, 대략 온도가 20℃인 경우에 크래프트지로 보강절연층을 형성한 경우에 전계가 복합절연지로 보강절연층을 형성한 경우에 비해 대략 6% 내지 15%로 상대적으로 현저히 낮음을 알 수 있다. 또한, 대략 온도가 80℃인 경우에 크래프트지로 보강절연층을 형성한 경우에 전계가 복합절연지로 보강절연층을 형성한 경우에 비해 대략 15% 내지 32%로 마찬가지로 전계가 상대적으로 낮음을 알 수 있다
결과적으로 종단접속부의 전체적인 절연성능을 살펴보면 크래프트지로 보강절연층을 형성한 경우가 복합절연지로 제작한 경우에 비해 절연협조 측면에서 우수한 절연성능을 발휘함을 확인할 수 있다.
한편, 종래의 경우에 OF 케이블, MI 케이블을 비롯하여 절연층을 XLPE(Cross-linked Polyethylene; 가교 폴리에틸렌)로 제작한 케이블의 종단접속부를 살펴보면 전계완화콘을 제작하는 경우에 크래프트지를 이용하여 절연층을 형성하였다. 즉, 크래프트지를 권심의 표면에 감아 전계완화콘을 형성하고, 상기 권심에 케이블 코어를 관통시켜 장착하였다.
그런데, 상기 크래프트지는 전술한 바와 같이 복합절연지에 비해 절연내력이 35 내지 40% 떨어지므로, 상기 크래프트지에 의해 전계완화콘을 제작하게 되면 원하는 수준의 절연성능을 확보하기 위해서는 전계완화콘의 크기가 커질 수 밖에 없으며, 이는 종단접속부의 전체적인 부피 증가를 초래하였다. 대형화된 종단접속부를 그 운반에 소요되는 시간 및 비용을 증가시킬 뿐만 아니라, 케이블에 연결하는 작업 등을 고려하게 되면 조립에 걸리는 시간 및 비용을 현저히 증가시키게 된다. 따라서, 종단접속부의 소형화가 필요하게 되었으며, 이를 위해서는 다른 구성요소와 함께 전계완화콘의 크기를 줄이는 것이 중요해진다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 실시예에서는 전계완화콘을 제작하는 경우에 복합절연지로 제작하게 된다. 복합절연지는 크래프트지에 비해 절연내력이 1.6배 더 우수하므로, 원하는 성능의 절연내력을 확보하는 경우에 크래프트지에 비해 전계완화콘의 크기를 줄일 수 있으며, 이에 의해 종단접속부의 소형화가 가능하게 된다. 복합절연지에 의해 제작된 전계완화콘은 MI 케이블 뿐만 아니라, OF 케이블을 비롯하여 절연층을 XLPE(Cross-linked Polyethylene; 가교 폴리에틸렌)로 제작한 케이블의 종단접속부에도 적용이 가능하다.
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.

Claims (11)

  1. 종단접속부를 구비한 전력케이블에 있어서,
    상기 전력케이블은 도체, 내부반도전층, 절연층 및 외부반도전층을 순차적으로 구비하며, 상기 절연층은 복합절연지를 구비하고 상기 복합절연지와 상기 내부반도전층 및 외부반도전층과 접하는 면에는 크래프트지만으로 구성된 절연지가 권취되고, 상기 복합절연지는 열가소성수지의 상하면에 크래프트지가 적층되며,
    상기 종단접속부는 상기 전력케이블의 외부반도전층, 절연층 및 내부반도전층의 일부가 순차적으로 제거된 상기 전력케이블의 단부가 삽입되는 내부공간을 제공하는 애관과, 상기 외부반도전층의 일부가 제거되어 전계가 집중되는 부분의 절연내력을 보강하기 위하여 상기 전력케이블의 절연층 외곽을 감싸도록 구비되는 보강절연층을 구비하며, 상기 보강절연층은 상기 전력케이블의 절연층의 최외곽층과 동일한 절연지로 구비되는 것을 특징으로 하는 종단접속부를 구비한 전력케이블.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보강절연층은 크래프트지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 종단접속부를 구비한 전력케이블.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 애관의 내부에는 전계집중을 완화시키는 전계완화콘 및 차폐층을 구비하는 것을 특징으로 하는 종단접속부를 구비한 전력케이블.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보강절연층은 상기 전계완화콘을 지지하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 종단접속부를 구비한 전력케이블.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보강절연층은 상기 종단접속부의 상부에 해당하는 상기 도체가 인출되는 단부를 향해 소정의 경사를 가지는 상부 경사부를 가지도록 구비되는 것을 특징으로 하는 종단접속부를 구비한 전력케이블.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 케이블의 노출된 절연층에 구비되며 상기 보강절연층의 상부 경사부에 대응하는 권심을 구비하고, 상기 권심에 다수의 절연지를 권취하여 상기 전계완화콘이 형성되는 것을 특징으로 하는 종단접속부를 구비한 전력케이블.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 권심은 상기 케이블의 절연층의 외주에 구비된 제1 베이스부와, 상기 보강절연층의 외주에 밀착하는 제2 베이스부와, 상기 제1 베이스부와 제2 베이스부를 연결하는 경사부를 구비하고, 상기 경사부가 상기 보강절연층의 상부 경사부에 대응하는 것을 특징으로 하는 종단접속부를 구비한 전력케이블.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 전계완화콘의 절연지는 열가소성수지의 상하면에 크래프트지가 적층된 것을 특징으로 하는 종단접속부를 구비한 전력케이블.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 차폐층은 상기 애관 내부로 삽입된 상기 전력케이블의 외부반도전층과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 종단접속부를 구비한 전력케이블.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 보강절연층은 상기 종단접속부의 하부에 해당하는 상기 케이블이 삽입되는 방향으로 소정의 경사를 가지는 하부 경사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 종단접속부를 구비한 전력케이블.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 차폐층은 상기 보강절연층의 하부 경사부를 따라 상기 도체가 인출되는 상기 종단접속부의 단부 방향으로 노출된 상기 케이블의 절연층 외면과 소정의 각도를 가지도록 벌어지도록 구비되어, 상기 보강절연층 내지 상기 전계완화콘의 적어도 일부까지 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 종단접속부를 구비한 전력케이블.
PCT/KR2014/006738 2014-02-25 2014-07-24 종단접속부를 구비한 전력케이블 WO2015129968A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/121,574 US9853438B2 (en) 2014-02-25 2014-07-24 Power cable having end connecting portion
EP14883594.5A EP3113191B1 (en) 2014-02-25 2014-07-24 Power cable having end connecting portion

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140022014 2014-02-25
KR10-2014-0022014 2014-02-25
KR10-2014-0090293 2014-07-17
KR1020140090293A KR102183193B1 (ko) 2014-02-25 2014-07-17 종단접속부를 구비한 전력케이블

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015129968A1 true WO2015129968A1 (ko) 2015-09-03

Family

ID=54009261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2014/006738 WO2015129968A1 (ko) 2014-02-25 2014-07-24 종단접속부를 구비한 전력케이블

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2015129968A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106207504A (zh) * 2016-08-27 2016-12-07 威腾电气集团股份有限公司 一种带环氧树脂粉末喷涂绝缘层的母线导体
CN113725804A (zh) * 2021-11-03 2021-11-30 南海海缆有限公司 电缆以及电缆软接头及其绝缘恢复方法、模具和检测方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002245867A (ja) * 2001-02-15 2002-08-30 Fujikura Ltd 直流油浸ソリッドケーブル
JP2005117802A (ja) * 2003-10-08 2005-04-28 Furukawa Electric Co Ltd:The ケーブル終端接続部
KR20100046225A (ko) * 2007-08-27 2010-05-06 스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤 해저 솔리드 케이블의 제조 방법 및 해저 솔리드 케이블
KR20100091678A (ko) * 2009-02-11 2010-08-19 엘에스전선 주식회사 초고압 케이블용 종단 접속함

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002245867A (ja) * 2001-02-15 2002-08-30 Fujikura Ltd 直流油浸ソリッドケーブル
JP2005117802A (ja) * 2003-10-08 2005-04-28 Furukawa Electric Co Ltd:The ケーブル終端接続部
KR20100046225A (ko) * 2007-08-27 2010-05-06 스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤 해저 솔리드 케이블의 제조 방법 및 해저 솔리드 케이블
KR20100091678A (ko) * 2009-02-11 2010-08-19 엘에스전선 주식회사 초고압 케이블용 종단 접속함

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106207504A (zh) * 2016-08-27 2016-12-07 威腾电气集团股份有限公司 一种带环氧树脂粉末喷涂绝缘层的母线导体
CN113725804A (zh) * 2021-11-03 2021-11-30 南海海缆有限公司 电缆以及电缆软接头及其绝缘恢复方法、模具和检测方法
CN113725804B (zh) * 2021-11-03 2022-03-08 南海海缆有限公司 电缆以及电缆软接头及其绝缘恢复方法、模具和检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10355470B2 (en) Cable fitting for connecting a high-voltage cable to a high-voltage component
EP2572421B1 (en) A high voltage direct current cable termination apparatus
ITMI970817A1 (it) Terminale secco per cavo elettrico
US10515741B2 (en) Fire resistant electric cable
US4847450A (en) Stress graded electrical bushing and method of making same
KR102183193B1 (ko) 종단접속부를 구비한 전력케이블
JPH0879953A (ja) 電気ケーブル用端子
WO2015129968A1 (ko) 종단접속부를 구비한 전력케이블
CN201146328Y (zh) 新型绝缘母线连接管
RU2337447C1 (ru) Соединительная муфта для силового кабеля
EP3172808B1 (en) High voltage power transmission line
CN115085108A (zh) 复合耐高温线缆保护结构及通讯线缆
WO2020096241A1 (ko) 전력케이블의 중간접속 시스템
WO2016027962A1 (ko) 고점도 절연유 함침 케이블의 중간접속함
US8774587B1 (en) Stress control structure for optical fibers in a high voltage environment
EP3879653A1 (en) Joint system of power cable
US3539703A (en) High voltage termination apparatus for high voltage cables and pipetype transmission lines
WO2015126020A1 (ko) Dc용 케이블의 종단접속함
WO2018135700A1 (ko) 전력 케이블
US20240112849A1 (en) Transformer Coil
CN216528168U (zh) 一种加强阻燃耐火性能的电力电缆
WO2016114460A1 (ko) 조인트슬리브 및 중간접속구조
WO2018182076A1 (ko) 전력 케이블용 중간접속함을 이용한 직류 전력케이블 중간접속 시스템 및 직류 전력케이블 접속 방법
KR20160112365A (ko) 접속함용 슬리브 삽입 장치 및 방법
CN115912245A (zh) 一种高压电气连接组件及高压设备

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14883594

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2014883594

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014883594

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15121574

Country of ref document: US