WO2018182079A1 - 직류 전력케이블 중간접속 시스템 - Google Patents

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WO2018182079A1
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insulating
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cable
conductor
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채병하
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엘에스전선 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02—Disposition of insulation
    • 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
    • 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
    • H02G15/08—Cable junctions
    • H02G15/18—Cable junctions protected by sleeves, e.g. for communication cable

Definitions

  • the present invention relates to a DC power cable intermediate connection system.
  • 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.
  • the power cable is connected by an intermediate junction box (Joint box) at intervals of several hundred meters or tens of kilometers, and the end of the power cable is connected to the overhead line by a termination connection box.
  • the conductor is first connected while the insulation layer of the cable is exposed, and the reinforcement insulation layer is formed by winding the insulation paper impregnated with high viscosity insulation oil on the surface of the insulation layer. .
  • the insulating paper is supported, and then the outer semiconducting layer, the metal sheath and / or the anticorrosive layer are restored.
  • the first reinforcement insulating layer is formed to have an inclined surface to ensure a sufficient interface length in consideration of the creeping electric field with the cable insulating layer. That is, each end of the cable insulation layer is exposed to have an inclined surface, and both ends of the first reinforcing insulation layer are formed to have an inclined surface so as to correspond to each end of the cable insulation layer. Since the slope type interface between the cable insulation layer and the first reinforcement insulation layer has a great influence on the insulation performance of the intermediate junction box, it needs to be precisely formed.
  • the second reinforcement insulating layer has slope portions at both sides in the length direction of the connection portion, and the cable semiconducting layer is restored along the outer surface of the slope portion to form the junction box external semiconducting layer.
  • the junction box outer semiconducting layer is formed in a slope shape so as to correspond to the outer surface of the slope part, so that the equipotential lines continuous from the cable insulation layer to the junction part are distributed in the geometry of the junction box outer semiconducting layer to control the electric field. It is necessary to precisely control and form the slope portion of the second reinforcing insulating layer.
  • a pair of DC power cables having a conductor, an internal semiconducting layer, a cable insulation layer, and an external semiconducting layer may be connected to each other.
  • the pair of DC power cables are provided so that each end of the conductor, the inner semiconducting layer, the cable insulation layer and the outer semiconducting layer are sequentially exposed to each other.
  • the intermediate junction box may include: a conductor connection part for electrically and mechanically connecting the exposed pair of conductors; A first reinforcing insulating layer wound around the conductor connecting portion, the exposed inner semiconducting layer and the cable insulating layer, and formed up to an outer diameter of the cable insulating layer, and having a sloped surface at both ends in the longitudinal direction, and the first reinforcing layer A straight line portion surrounding the exposed insulation layer and the exposed cable insulation layer and having a constant width in the longitudinal direction of the cable and a slope portion having a width in the longitudinal direction of the cable reduced in the radial direction of the cable are formed at both ends.
  • a reinforcing insulating layer including a second reinforcing insulating layer provided; And a junction box outer semiconducting layer formed along an outer surface of the slope portion of the second reinforcing insulating layer and having a slope shape by itself, and made of a semiconductive material, wherein the first reinforcing insulating layer and the second reinforcing insulating layer are provided.
  • each of the insulating paper layers having a smaller outer diameter than the insulating paper layer forming the outermost layer of the plurality of insulating paper layers of the second reinforcing insulating layer includes at least one narrow paper winding portion and a wide paper winding portion,
  • the spaced distance from the narrow paper winding of the insulating paper layer to the narrow paper winding of the other insulating paper layer which is in contact with or below the insulating paper layer is in contact with the wide paper windings adjacent to each other in the insulating paper layer which is in contact with the insulating paper layer. It may be greater than or equal to the shortest distance between the butt which is formed and the narrow paper winding of the insulating paper layer.
  • the narrow paper winding portion of the second reinforcing insulating layer may be located on the straight portion instead of the slope portion.
  • the narrow paper winding portion is formed so that the insulating paper is transversely wound so as to overlap or spaced apart in the longitudinal direction of the cable in the same narrow paper winding portion, it may be laminated in the radial direction of the cable.
  • each of the insulating paper layers having a smaller outer diameter than the insulating paper layer forming the outermost layer among the plurality of insulating paper layers of the second reinforcing insulating layer may have both sides of the narrow paper winding part in contact with the wide paper winding part.
  • each of the insulating paper layers having a larger outer diameter than the insulating paper layer forming the innermost layer of the plurality of insulating paper layers of the first reinforcement insulating layer may include at least one narrow paper winding part and a wide paper winding part.
  • the cable insulation layer has a slope-shaped end portion
  • the first reinforcement insulation layer has an inclined surface corresponding to the slope-shaped end portion
  • the inclined surface is the outside of the narrow paper winding portion It may be made of sides.
  • the cable insulation layer has a slope-shaped end portion is a multi-stage slope shape
  • the first reinforcing insulation layer has a plurality of inclined surfaces corresponding to the end of the slope shape, each of the plurality of inclined surfaces are three It may be made of the outer side of the winding winding portion.
  • the plurality of insulating paper layers having a smaller outer diameter than the insulating paper layer forming the outermost layer of the second reinforcing insulating layer and having a larger outer diameter than the insulating paper layer forming the outermost layer of the first reinforcing insulating layer.
  • Each of the two insulating paper layers has a butt portion formed by an interface formed by contacting different wide-width winding portions in the same insulating paper layer, and the butt portion of the butt-paper portion in the same insulating paper layer has the same number of narrow paper winding portions. It may be less than or equal to the number.
  • the insulating paper layer forming the innermost layer of the first reinforcing insulating layer may be made of only a narrow paper winding.
  • the insulating paper layer forming the innermost layer of the first reinforcing insulating layer may have a smaller volume resistivity than the insulating paper layer in contact with the insulating paper layer.
  • the insulating paper layer forming the innermost layer of the first reinforcing insulating layer may be made of kraft paper.
  • the narrow paper winding portion of the second reinforcing insulating layer may be located on the straight portion instead of the slope portion.
  • the narrow paper winding portion of the first reinforcing insulating layer or the second reinforcing insulating layer is composed of a single narrow paper region or a heterogeneous narrow paper region, and the single narrow paper region is the width of the narrow paper winding portion.
  • the predetermined narrow width may be a section that is supported, and the heterogeneous narrow section may be a section that is supported by two or more narrow widths having different widths among the narrow section windings.
  • the copper powder leakage preventing unit disposed between the conductor pressing sleeve and the conductor, copper powder leakage preventing plate made of a metal or alloy of the same series as the conductor;
  • a first electric field uniformity layer disposed between the conductor crimp sleeve and the conductor or between the reinforcement insulating layer and the conductor, and formed by transversely winding a semiconductive tape so as to overlap in the longitudinal direction of the cable at a portion in contact with the conductor;
  • a second field uniformity layer disposed between the reinforcement insulating layer and the conductor crimp sleeve, or between the reinforcement insulation layer and the first field uniformity layer.
  • the conductor crimping sleeve includes a body portion having at least two wrinkles formed to protrude from the inner surface and at least one wrinkled bone formed between the wrinkles, wherein the copper powder leakage preventing plate is the body portion and the It may be disposed between the conductors and may be disposed beyond the pleated acid.
  • the copper powder leakage preventing part may overlap at least a portion of the copper powder leakage preventing plate and at least a portion of the first electric field uniformization layer in the corrugated acid of the conductor pressing sleeve.
  • the copper powder leakage preventing part overlaps the end of the copper powder leakage preventing plate and the first electric field uniformity layer between the one end of the conductor crimp sleeve and the vertex of the corrugated acid formed on one end of the conductor crimp sleeve.
  • the shape of both ends of the intermediate junction box can be precisely controlled, the creeping electric field of the first reinforcing insulation layer is improved, and the insulation performance of the entire intermediate junction box is improved.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an internal configuration of a power cable.
  • FIG. 2 is a partial cutaway view schematically showing a cable connected by an intermediate connection.
  • 3 and 4 are cross-sectional views illustrating in detail the first and second reinforcement insulating layers of the intermediate junction box shown in FIG. 2.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a portion C of FIG. 2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conductor crimp sleeve after crimping.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating the intermediate junction box shown in FIG. 2.
  • the oil-impregnated cable is connected by intermediate connection at intervals of several hundred m or several km, and the end of the insulation-impregnated cable is connected to the overhead line by terminating the connection.
  • the configuration of the insulation oil-impregnated power cable will be described first, and then the connection process of the junction box will be described.
  • FIG. 1 is a partially cutaway perspective view illustrating an internal configuration of an ultra high voltage direct current power cable.
  • the power cable 100 includes a conductor 11, an inner semiconducting layer 12, a cable insulation layer 14, and an outer semiconducting layer 16, along a cable length direction along the conductor 11. It is provided with a cable core portion 10 that transmits power only in such a way that a current does not leak in the cable radial direction.
  • the conductor 11 serves as a passage through which current flows to transmit power, and has a high conductivity to minimize power loss, and a material having strength and flexibility suitable for cable production and use, for example, copper or aluminum. Can be made.
  • the conductor 11 includes a flat element wire layer 11C formed of a circular center element line 11A and a flat element line 11B twisted to surround the circular center element line 11A. It may be a flat conductor having a circular cross section as a whole, and may be a circular compressed conductor compressed in a circular shape by twisting a plurality of circular wires as another example.
  • the flat conductor has an advantage of reducing the outer diameter of the cable due to a relatively high drop ratio compared to the circular compression conductor.
  • the conductor 11 is formed by stranding a plurality of element wires, the surface thereof is not smooth, so that an electric field may be uneven, and corona discharge is likely to occur partially.
  • the insulation performance may be reduced.
  • an inner semiconducting layer 12 may be formed outside the conductor 11.
  • the inner semiconducting layer 12 may have semiconductivity by adding conductive particles such as carbon black, carbon nanotubes, carbon nanoplates, and graphite to an insulating material.
  • the inner semiconducting layer 12 functions to stabilize the insulation performance by preventing a sudden electric field change between the conductor 11 and the cable insulation layer 14 to be described later. In addition, by suppressing uneven charge distribution on the conductor surface, the electric field is made uniform and the gap between the conductor 11 and the cable insulation layer 14 is prevented from forming so as to suppress corona discharge and insulation breakdown. do.
  • the cable insulation layer 14 is provided outside the inner semiconducting layer 12 to electrically insulate the outside from the current flowing along the conductor 11 so as not to leak to the outside.
  • the cable insulating layer 14 may be formed of insulating paper impregnated with insulating oil. That is, the cable insulating layer 14 may be formed by winding insulating paper in multiple layers so as to surround the internal semiconducting layer 12, and then impregnating the cable core with an insulating oil. As the insulating oil is absorbed into the insulating paper as described above, the insulating property of the cable insulating layer 14 may be improved.
  • the insulating oil is filled in the gaps between the inside of the insulating paper and the gap formed by winding the insulating paper to improve the insulating property, and to reduce the frictional force between the insulating paper during bending of the cable to improve the bending characteristics of the cable.
  • the type of the insulating oil is not particularly limited, the insulating oil should not be oxidized by heat in contact with the copper or aluminum constituting the conductor 11, and the impregnation temperature, for example, 100 ° C., may be used to easily impregnate the insulating paper.
  • the insulating oil may be one or more insulating oils selected from the group consisting of naphthenic insulating oils, polystyrene insulating oils, mineral oils, alkyl benzene or polybutene synthetic oils, heavy alkates, and the like.
  • the insulating paper may be kraft paper from which the organic electrolyte in the pulp is removed using kraft pulp as a raw material, or a composite insulating paper in which kraft paper is adhered to one or both surfaces of a plastic film.
  • the plastic film has a higher resistivity than kraft paper adhered to one or both sides thereof, so that even if bubbles are generated in kraft paper according to the flow of insulating oil during an impregnation process or a cable operation, the voltage applied to the bubbles can be alleviated, and polyethylene (Polyethylen) ), Polypropylene resins such as polypropylene, polybutylene, tetrafluoroethylene-hexaxafluoropropylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene air It may be made of a fluororesin such as coalescing, and preferably made of a polypropylene homopolymer resin having excellent heat resistance.
  • the cable insulation layer 14 may be formed by winding only the kraft and impregnating the insulation oil.
  • the insulating oil flows in the cable load direction, and voids may occur.
  • the thermoplastic resin such as the polypropylene resin is not impregnated with the insulating oil, the impregnation temperature at the time of cable production or at the time of cable operation Thermal expansion occurs depending on the operating temperature.
  • the surface pressure is applied to the kraft paper stacked thereon to narrow the passage of the insulating oil, so that the flow of the insulating oil may be suppressed in the contraction / expansion of the insulating oil due to gravity or the temperature of the insulating oil.
  • the composite insulating paper has a higher insulation strength than kraft paper has the advantage of reducing the cable outer diameter.
  • the insulating oil of the cable insulating layer ie, the cable insulating layer formed on the inner semiconducting layer 12, which belongs to the upper section of the conductor is lowered in viscosity and thermally expands to move outward, and moves when the cable temperature falls.
  • the viscosity of the insulating oil becomes high and does not return to the original state, voids may occur in a portion of the cable insulating layer in the section immediately above the conductor.
  • a high electric field acts on the cable insulation layer formed in the direction of the outer semiconducting layer 16, which belongs to the cable insulation layer directly below the metal sheath, in which the electric field is gradually reversed according to the temperature difference and the electric field gradually increases.
  • the upper section of the conductor and the lower section of the metal sheath may have a high possibility of voids, and may act as a weak part of insulation, which is a starting point of partial discharge, insulation breakdown, etc., as a region in which a high electric field acts according to a temperature change inside the cable.
  • the kraft may be used as the insulating paper in the area including the weak insulation of the cable insulating layer (14). That is, the cable insulation layer 14 is divided into a first cable insulation layer, a second cable insulation layer, and a third cable insulation layer in a direction from the inner semiconducting layer 12 to the outer semiconducting layer 16 described later. Only kraft may be used for the cable insulation layer and / or the third cable insulation layer, and the composite insulation may be used for the second cable insulation layer.
  • a resistivity difference occurs between the second cable insulation layer wound with the composite insulation paper and the first cable insulation layer and / or the third cable insulation layer wound with the kraft paper, and the cable insulation layer wound with the kraft paper having a low resistivity (
  • the first cable insulation layer and / or the third cable insulation layer of 14) has a relatively low resistivity, and serves to alleviate an electric field distributed to the weak insulation portion.
  • a high electric field acts on the second cable insulating layer on which the composite insulating paper having high resistivity is wound due to the resistive electric field distribution characteristic of the DC cable in which the electric field is distributed according to the resistivity, and the first cable insulating layer and / or the third cable Since a relatively low electric field acts on the section immediately above the conductor and / or the section directly below the metal sheath included in the insulating layer, the electric field acting on the weak part of the insulation can be alleviated to stabilize the insulation performance.
  • the cable insulation layer 14 may form a third cable insulation layer thicker than the first cable insulation layer.
  • the metal sheath 22, which will be described later, is formed on the outside of the cable insulation layer 14, or when the cable core part is connected to two power cables sequentially exposed from the inside, and then the metal sheath 22 is restored. Since losing heat is applied to the second cable insulating layer of the cable insulating layer 14 to cause deformation of the plastic film, the second cable insulating layer is formed by forming a second cable insulating layer thicker than the first cable insulating layer. It is desirable to protect the plastic film from heat. In this case, the thickness of the first cable insulation layer may be selected in consideration of the impulse surge voltage required for the power cable.
  • An external semiconducting layer 16 may be provided outside the cable insulation layer 14.
  • the outer semiconducting layer 16 is formed of a material having semiconductivity by adding conductive particles, such as carbon black, carbon nanotubes, carbon nanoplates, graphite, etc., to an insulating material like the inner semiconducting layer. The nonuniform charge distribution between the layer 14 and the metal sheath 22 described later is suppressed to stabilize the insulation performance.
  • the outer semiconducting layer 16 smoothes the surface of the cable insulating layer 14 in the cable to mitigate electric field concentration to prevent corona discharge, and also physically protects the cable insulating layer 14. Can be done.
  • the outer semiconducting layer 16 may further include a metallized paper.
  • the metallized paper may be formed by stacking a thin aluminum film on kraft paper, and a plurality of perforations may exist to facilitate the impregnation of the insulating film of the cable insulating layer 14.
  • the cable core part 10 may further include a moisture absorbing part 21 for preventing moisture from penetrating into the cable.
  • the moisture absorbing portion may be formed between the stranded wires of the conductor 11 and / or outside of the conductor 11, and has a high speed of absorbing moisture penetrating into the cable and excellent ability to maintain the absorption state. It is configured in the form of powder, tape, coating layer or film including a super absorbent polymer (SAP), and serves to prevent moisture from penetrating in the longitudinal direction of the cable.
  • the moisture absorbing portion may have a semiconductivity to prevent a sudden electric field change.
  • the cable protection part 20 is provided outside the cable core part 10, and the power cable laid on the sea floor may further include a cable outer part 30.
  • the cable protector and the cable sheath protect the core from various environmental factors such as moisture penetration, mechanical trauma, and corrosion, which can affect the power transmission performance of the cable.
  • the cable protection unit 20 includes a metal sheath 22 and a polymer sheath 24 to protect the cable from accidental current, external force or other external environmental factors.
  • the metal sheath 22 may be formed to surround the core part 10.
  • the power cable when installed in an environment such as the seabed, it may be formed to seal the cable core portion 10 in order to prevent foreign substances such as moisture from entering the cable core portion 10,
  • the molten metal is extruded to the outside of the cable core 10 so as to have a seamless outer surface so that the ordering performance can be excellent.
  • Lead or aluminum is used as the metal, and in the case of a power cable installed on the sea floor, it is preferable to use lead having excellent corrosion resistance to seawater, and alloy lead containing a metal element to supplement mechanical properties. It is even more preferable to use lead alloys.
  • the metal sheath 22 is grounded at the end of the power cable and serves as a passage through which an accident current flows in case of an accident such as a ground fault or a short circuit, and protects the cable from external shocks and prevents the electric field from being discharged to the outside of the cable. Can be.
  • the metal sheath 22 may be coated with an anti-corrosion compound, for example, blown asphalt, etc. on the surface to further improve the corrosion resistance, water resistance, and the like of the cable and to improve adhesion to the polymer sheath 24. Can be.
  • an anti-corrosion compound for example, blown asphalt, etc.
  • the copper sheath tape or the moisture absorbing layer 21 may be additionally provided between the metal sheath 22 and the cable core 10.
  • the copper wire direct tape consists of a copper wire and a nonwoven tape to facilitate electrical contact between the outer semiconducting layer 16 and the metal sheath 22, and the moisture absorbing layer absorbs moisture that has penetrated the cable. It is formed in the form of powder, tape, coating layer or film including super absorbent polymer (SAP) which has a high speed and excellent ability to maintain an absorbent state. Play a role.
  • the copper wire direct tape and the water absorbing layer preferably has a semi-conductivity in order to prevent a sudden electric field change, it may be configured to include a copper wire in the water absorbing layer so that both conduction and water absorption.
  • the polymer sheath 24 is formed on the outside of the metal sheath 22 to improve the corrosion resistance, degree of ordering, etc. of the cable, and to protect the cable from mechanical trauma and other external environmental factors such as heat and ultraviolet rays. Can be.
  • the polymer sheath 24 may be formed of a resin such as polyvinyl chloride (PVC), polyethylene, or the like, and in the case of a power cable installed on the sea floor, it is preferable to use a polyethylene resin having excellent water repellency, and flame retardancy is required. It is preferable to use polyvinyl chloride resin in an environment.
  • the power cable 100 includes a metal reinforcing layer 26 made of a galvanized steel cape or the like inside or outside the polymer sheath, and the metal sheath 22 is expanded by the expansion of the insulating oil. You can prevent it.
  • the upper and / or lower portion of the metal reinforcing layer 26 may be provided with a bedding layer (not shown) made of a semi-conductive nonwoven tape or the like to buffer the external force applied to the power cable, polyvinyl chloride to polyethylene, etc.
  • the outer sheath 28 made of resin can be further provided to further improve the corrosion resistance, water resistance, etc. of the power cable, and further protect the cable from mechanical trauma and other external environmental factors such as heat and ultraviolet rays.
  • the power cable installed on the seabed is easy to be traumatized by the anchor of the ship, and may be damaged by bending force caused by currents or waves, friction with the sea bottom, etc. 30 may be further provided.
  • the cable sheath may include an armor layer 34 and a serving layer 38.
  • the armor layer 34 may be made of steel, galvanized steel, copper, brass, bronze, and the like, and may be configured by at least one layer by cross winding a wire having a circular cross section or the like, and the mechanical characteristics of the power cable It not only functions to enhance performance, but also protects cables from external forces.
  • the serving layer 38 formed of polypropylene yarn or the like is formed in one or more layers on the upper and / or lower portion of the armor layer 34 to protect the cable, and the serving layer 34 formed on the outermost part is colored. It is composed of two or more different materials to ensure visibility of cables laid on the sea floor.
  • FIG. 2 and 3 is a partial cutaway view schematically showing an intermediate junction box according to the present invention and a DC power cable intermediate connection system connecting a pair of power cables using the same.
  • it is a partial cutaway view schematically showing a state in which the DC power cables 100A and 100B having the configuration as shown in FIG. 1 are connected to each other by the intermediate junction box 200.
  • End portions are opposed to each other, the conductor connecting portion connecting the ends of the pair of conductors 11a and 11b to each other, a reinforcing insulating layer 210 formed to surround the conductor connecting portion, and surrounding the reinforcing insulating layer.
  • the intermediate junction box is formed to include a junction box outer semiconducting layer 230 which is formed so as to be electrically connected to the outer semiconducting layer 16 to the metal sheath 22 of the cable.
  • the conductor connecting portion electrically and mechanically connects the exposed pair of conductors, and uses a conductor crimp sleeve 1P to grip and connect the pair of conductor ends, or between the pair of conductor ends.
  • Filler metal can be filled and connected.
  • the conductor crimp sleeve 1P fixes the ends of the pair of conductors 11a and 11b to each other so that the pair of conductors are mutually connected even if tension is applied when the power cable to the power cable intermediate connection system are laid. Strongly support the electrically connected state.
  • the conductor crimp sleeve 1P the conductor crimp sleeve may be inserted into each end of the exposed pair of conductors 11a and 11b, and then the outer surface of the conductor crimp sleeve may be crimped.
  • the said conductor connection part can be formed by crimping an outer surface, and performing a machining process, such as grinding, to make an outer surface smooth.
  • the conductor crimp sleeve may be a copper crimp sleeve whose outer diameter after the crimp is approximately similar to that of the exposed pair of conductors 11a and 11b.
  • the filler metal is larger than the diameter of the conductors 11a and 11b by using a bonding process such as brazing or arc welding between a pair of conductor ends provided with diagonally cut ends facing each other. ) Can be melted and machined such as grinding to fill between the pair of conductor ends.
  • the conductor connecting portion has an approximately the same outer diameter as the cable conductor, so that the reinforcing insulating layer is formed on the conductor connecting portion. The thickness can be reduced.
  • the conductor connecting portion is formed to connect the conductors 11a and 11b of the insulating oil impregnated cable 100A and 100B, and then a reinforcing insulating layer 210 covering at least a portion of the cable insulating layer 14A including the conductor connecting portion is formed.
  • the current flowing through the conductor and the conductor connecting portion flows only in the longitudinal direction of the intermediate connecting system and prevents leakage in the radial direction.
  • the cable insulation layer 14A may be exposed by being penciled to have a multi-stage structure.
  • the cable insulation layer 14A may have a multi-stage structure of a first fencing stage 14A1, a second fencing stage 14A2, and a third fencing stage 14A3. It can be penciled to have.
  • the first penciling end 14A1 may have the first cable insulation.
  • the third cable insulating layer is a portion of the second cable insulation layer.
  • the reinforcing insulating layer 210 may be formed by winding insulating paper to surround the conductor connecting portion, the exposed inner semiconducting layer or the cable insulating layer, and the insulating paper forming the reinforcing insulating layer 210 has excellent insulating strength.
  • the composite insulating paper may further include an insulating paper having a lower volume resistivity than the composite insulating paper, for example, kraft paper, so that electric field control may be performed using a difference in volume resistivity between the composite insulating paper and the kraft paper.
  • the insulating paper is preferably impregnated with insulating oil.
  • the reinforcement insulating layer 210 may include a first reinforcement insulating layer 2101 and a first reinforcement formed by winding insulating paper to surround the conductor connecting portion, the exposed inner semiconducting layer or the cable insulating layer.
  • the insulating layer 2101 and the second reinforcing insulating layer 2102 formed to surround the first reinforcing insulating layer may be formed.
  • the second reinforcement insulating layer 2102 is formed to surround the first reinforcement insulating layer 2101 and the exposed cable insulating layer 14A. That is, the second reinforcement insulating layer 2102 is formed above the outer diameter of the cable insulating layer to improve the insulation performance of the intermediate junction box.
  • the second reinforcement insulating layer 2102 has a straight portion 2102A having a width in the cable longitudinal direction that is constant in the radial direction of the cable, and is formed at both ends of the straight portion, and the width of the second reinforcement insulating layer 2102 is in the cable length direction. It may have a slope portion 2102B which decreases in the radial direction of the cable.
  • the slope portion 2102B is formed at both ends of the straight portion 2102A and serves to control the electric field by determining the shape of the junction box outer semiconducting layer 230 to be described later.
  • the width in the longitudinal direction of the cable is formed to decrease in the radial direction of the cable so that the thickness of the slope portion becomes thicker from the end of the cable side toward the end of the straight portion side.
  • the increase rate of the thickness may be increased, and in this case, the slope part may have an outer surface formed as a curved surface. That is, the slope portion 210B may be formed such that the slope of the outer surface of the slope portion increases gradually toward the end direction of the cable conductors 11a and 11b.
  • the second reinforcement insulating layer 2102 may be formed of a plurality of insulating paper layers 2102L stacked in a radial direction, and the insulating paper layer 2102L may be wound with insulating paper to cover the cable to the middle. It can be formed by laminating insulating paper in the radial direction of the junction box.
  • the plurality of insulating paper layers 2102L means that the insulating paper having a predetermined length is not formed in the length direction of the insulating paper so that the insulating paper layer is formed of the insulating paper layer divided in the radial direction of the cable to the intermediate junction box.
  • an insulating paper layer having a predetermined length may form one insulating paper layer using one of the insulating paper rolls wound in the longitudinal direction of the insulating paper, and when all the insulating paper having the predetermined length is wound, new insulating paper is again used. The process of forming another insulating paper layer by winding insulating paper using a roll is repeated, and a plurality of insulating paper layers are formed using a plurality of insulating paper rolls.
  • each of the insulating paper layers 2102L is divided in the radial direction of the cable to the intermediate junction bar because the wound insulating paper is not continuous.
  • the one sheet of insulating paper roll may have an insulating paper having a substantially trapezoidal shape in which the width of the insulating paper roll is narrowed or large, and the insulating paper forming each of the plurality of insulating paper rolls may have a different rate of change of the width or length of the insulating paper. Can be. That is, since the plurality of insulating paper layers 2102L are formed using insulating paper having various shapes, the shape of the second reinforcing insulating layer 2102, particularly the shape of the slope portion 2102B, can be precisely controlled.
  • the second reinforcement insulating layer 2102 may include a plurality of insulating paper windings W and N which are separated from each other because the insulating paper is not continuous in the longitudinal direction of the cable or the junction box in the same insulating paper layer. That is, one insulating paper layer 2102L may be divided into a plurality of insulating paper windings W and N in the longitudinal direction of the cable. In the second reinforcement insulating layer 2102 including insulating paper impregnated with insulating oil, the plurality of insulating paper windings W and N serve as an insulating oil flow path.
  • the insulating oil when the insulating paper is a composite insulating paper containing a plastic film, the insulating oil does not flow through the plastic film, the insulating oil may flow between the plurality of insulating paper winding when the insulating oil impregnated to expand the insulating oil by heat.
  • the insulating paper winding portion (W, N) may be in contact with the other insulating paper winding portion on at least one of the upper surface, the lower surface to the side.
  • the insulating paper winding portion may be in contact with the insulating paper winding portion of the other insulating paper layer from the upper surface to the lower surface, or may be in contact with other insulating paper winding portion of the same insulating paper layer from the side.
  • an insulated paper winding part of which an insulated paper winding part constitutes the same layer especially an insulated paper winding having a significantly smaller width than that of the insulated paper winding part which is in contact with the side, is wound in the longitudinal direction and the radial direction of the cable.
  • the insulating paper winding portion may be defined as narrow paper winding portion (N), including an insulating paper having a significantly larger width than the insulating paper forming the narrow paper winding portion (N).
  • the insulated paper winding portion may be defined as the wide paper winding portion (W).
  • the second reinforcement insulating layer 2102 may include the narrow winding portion N and the wide winding portion W to precisely implement the shape of the slope portion 2102B.
  • each of the insulating paper layers having a smaller outer diameter than the insulating paper layer forming the outermost layer of the second reinforcing insulating layer among the plurality of insulating paper layers constituting the second reinforcing insulating layer 2102 is at least one of the wide-wound winding W;
  • One or more narrow paper winding parts N may be formed to precisely implement the shape of the slope part 2102B of the second reinforcement insulating layer 2102.
  • the winding part N can be formed.
  • the wide paper winding portion W may form an insulated paper winding portion having a predetermined shape by winding a wide trapezoidal shape, particularly an insulated paper winding portion having a predetermined slope so that an outer surface of the slope surface has a predetermined slope. . Therefore, it is excellent in workability and can form the slope part 2102B by winding the said wide paper, and can control the external shape of the slope part 2102B precisely.
  • the insulating paper winding portion having a predetermined shape may not be formed in the empty space formed between the wide paper winding portions W. Therefore, it is preferable to form the narrow paper winding portion N by winding the narrow paper horizontally and winding in the longitudinal direction and the radial direction of the cable in the empty space formed between the wide paper winding portions W. That is, the narrow paper winding portion N formed between the wide paper winding portions W forming the insulating paper winding portion of a predetermined shape is transversely wound so that a small width of the insulating paper overlaps or is spaced in the longitudinal direction of the cable.
  • the narrow paper winding portion N is formed by winding an insulating paper having a relatively smaller width than the wide paper in the longitudinal and radial directions of the intermediate junction box, and has a large gap between the insulating paper wound in the longitudinal direction.
  • the gap is dense.
  • the gap is likely to act as a gap that can be the point of breakdown, and when the gap is dense, there is a risk of electric field distortion due to a local volume resistivity change may act as an insulation weakening. Therefore, it is preferable that the narrow paper winding portion N is formed only in the straight portion 2102A in which the insulation paper is relatively thickly wound, not the slope portion 2102B.
  • each insulating paper layer of the slope part 2102B may be formed of one wide paper winding part (W). That is, the butt portion C, in which the wide paper winding portion W and the wide paper winding portion W contacting each other, may not be formed in the slope portion 2102B, and the wide paper forming the slope portion 2102B may be formed.
  • the winding part W may extend to the straight portion 2102A of the second reinforcing insulating layer 2102.
  • the narrow paper winding portion N may precisely form the shape of the second reinforcement insulating layer, but may act as an insulating weakening portion. Accordingly, each of the insulating paper layers 2102L of the second reinforcement insulating layer 2102 may have the number of narrow paper winding portions N less than or equal to the butt portion C, thereby minimizing the number of narrow paper winding portions.
  • the butt portion C means an interface where different wide-area winding portions W contact each other in the same insulating tooth layer 2102L.
  • the number of narrow paper winding portions N may not be equal to or less than the number of butt portions C.
  • the insulating paper layer is formed only by the wide paper winding part W, or two wide paper winding parts W and not including butt parts are formed. It may include only one narrow paper winding portion (N) formed between the two wide paper winding portion.
  • each of the insulating paper layers having an outer diameter smaller than the outermost insulating paper layer of the second reinforcing insulating layer 2102 and having a larger outer diameter than the outermost insulating paper layer of the first reinforcing insulating layer 2102 may be formed in the same insulating paper layer.
  • the number of narrow paper winding portions may be less than or equal to the number of butt portions in the same insulating paper layer.
  • the insulation performance of the second reinforcing insulation layer 2102 may be improved by forming the insulation paper layer 2102L with a minimum width of the narrow paper winding portion N, which is relatively weak to insulation, compared to the wide paper winding portion W. have.
  • the second reinforcement insulating layers 2102 are spaced apart from each other by a predetermined distance D1 without overlapping the narrow paper winding portions N1 and N2 formed in the insulating paper layers 212L1 and 212L2 adjacent to each other in the vertical direction. By forming it, it is possible to prevent overlapping of void density generated by winding narrow paper, thereby further improving the insulation performance of the intermediate junction box.
  • the distance D1 spaced apart from each other is a distance D2 between the narrow paper winding portion N1 of the insulating paper layer 2102L1 and the butt portions C1 and C2 of the adjacent insulating paper layer 2102L2. It may be greater than or equal to the shortest distance D2 of D3).
  • the narrow paper of the insulating paper layer 2102L1 is formed.
  • the distance D1 between the winding portion N1 and the narrow paper winding portion N2 of the insulating paper layer 2102L2 adjacent to the insulating paper layer 2102L1 is equal to the narrow paper winding portion N1 of the insulating paper layer 2102L1.
  • the distance may be greater than or equal to the distance between the narrow paper winding of one of the insulating paper layers and the butt portion of the adjacent insulating paper layer.
  • the narrow winding portions of the different insulating paper layers do not overlap each other, but the butt which may serve as the insulating oil flow path is formed close to the narrow paper winding portion, so that the insulating oil is well impregnated in the narrow paper portion. have.
  • the first reinforcing insulating layer 2101 is formed by winding insulating paper to surround the conductor connecting portion, the exposed inner semiconducting layer and the cable insulating layer, and formed to the outer diameter of the cable insulating layer. Specifically, the first reinforcing insulating layer 2101 is rolled up the insulating paper in the space between the cable insulating layer exposed from the pair of cables provided to face each other, wound the insulating paper in the longitudinal direction of the cable and insulated in the radial direction It can form by laminating
  • the first reinforcement insulating layer 2101 may be formed of a plurality of insulating paper layers 2102L stacked in a radial direction, and the insulating paper layer 2102L may be wound with insulating paper to cover the cable to the middle. It can be formed by laminating insulating paper in the radial direction of the junction box.
  • the first reinforcement insulating layer 2101 may include a plurality of insulating paper windings W and N separated from each other because the insulating paper is not continuous in the longitudinal direction of the cable or the junction box in the same insulating paper layer.
  • the reinforcing insulating layer 2102 may include the narrow winding portion N and the wide winding portion W to precisely implement the shape of the slope portion 2102B.
  • one insulating paper layer 2102L may be divided into a plurality of insulating paper windings W and N in the longitudinal direction of the cable.
  • the plurality of insulating paper winding parts W and N serve as an insulating oil flow path.
  • the insulating paper is a composite insulating paper containing a plastic film
  • the insulating oil does not flow through the plastic film
  • the insulating oil may flow between the plurality of insulating paper winding when the insulating oil impregnated to expand the insulating oil by heat.
  • the insulating paper windings W and N may be in contact with another insulating paper winding at at least one of an upper surface, a lower surface and a side surface thereof.
  • the insulating paper winding portion may be in contact with the insulating paper winding portion of the other insulating paper layer from the upper surface to the lower surface, or may be in contact with other insulating paper winding portion of the same insulating paper layer from the side.
  • an insulated paper winding part of which an insulated paper winding part constitutes the same layer especially an insulated paper winding having a significantly smaller width than that of the insulated paper winding part which is in contact with the side, is wound in the longitudinal direction and the radial direction of the cable.
  • the insulating paper winding portion may be defined as narrow paper winding portion (N), including an insulating paper having a significantly larger width than the insulating paper forming the narrow paper winding portion (N).
  • the insulated paper winding portion may be defined as the wide paper winding portion (W).
  • the first reinforcement insulating layer 2102 may include the narrow winding portion N and the wide winding portion W to precisely implement the shape of the slope portion 2102B. Particularly, among the plurality of insulating paper layers constituting the first reinforcing insulating layer 2102, each of the insulating paper layers having a larger outer diameter than the insulating paper layer forming the innermost layer of the first reinforcing insulating layer 2 may be at least one of the wide winding portions W and at least one of the insulating paper layers. One or more narrow paper windings N may be formed to precisely shape the slope portion 2102B of the first reinforcement insulating layer 2102.
  • the first reinforcement insulating layer 2101 may have inclined surfaces S at both ends in the longitudinal direction. Since the first reinforcing insulating layer 2101 is formed in a space between the exposed cable insulating layers of the pair of cables provided to face each other, both ends of the first reinforcing insulating layer 2101 in the longitudinal direction are exposed. If the end portion of the cable insulation layer has a slope shape may be formed to correspond thereto. As shown in FIGS. 2 and 3, when the end of the cable insulation layer has a multi-step slope shape, a plurality of inclined surfaces S are formed at the end of the first reinforcing insulation layer 2101 to correspond to the multi-stage slope shape of the cable insulation layer. Since the interface length between the first reinforcing insulating layer 2101 and the cable insulating layer 14A can be increased, the insulating performance is improved.
  • the inclined surface (S) is an insulation weakness having a good insulation performance, it is necessary to reinforce the insulation performance by winding the insulation paper with a strong tension. At this time, if the inclined surface is formed by applying a strong tension to the wide insulating paper, there is a fear that wrinkles may occur in the wide insulating paper. Therefore, it is preferable to form a narrow paper winding portion made of narrow insulating paper, and to wind the insulating paper with a strong tension.
  • the first reinforcing insulating layer 2101 may be spaced apart from the slope-shaped end of the cable by a predetermined distance to form the wide winding portion, and the narrow winding portion may be formed in the space. That is, it is preferable that the inclined surface S of the first reinforcing insulating layer having a shape corresponding to the slope-shaped end of the cable is formed of the outer surface of the narrow paper winding portion.
  • the wide paper winding portion can form an insulating paper winding portion of a predetermined shape as described above has the advantage of excellent workability.
  • the insulating paper winding portion having a predetermined shape is formed in the empty space between the inclined surface S and the wide paper winding portion spaced apart from the inclined surface S by a predetermined distance. Difficult to do Therefore, it is preferable to form the narrow paper winding part N by winding a narrow paper horizontally in the said empty space and winding in the longitudinal direction and the radial direction of the said cable.
  • the narrow paper winding portion (N) is formed by winding in a radial direction so that the width of the insulating paper is overlapping or spaced apart in the longitudinal direction of the cable bar, adjusting the area where the small width of the insulating paper overlaps or spaced apart
  • a narrow paper winding portion may be formed in an empty space between the wide paper winding portion formed by being spaced apart from the inclined surface S by a predetermined distance. 2 to 3, when the first reinforcing insulating layer includes a plurality of inclined surfaces, the narrow paper windings are formed on each of the plurality of inclined surfaces.
  • the wide paper winding is formed by winding the wide paper, the workability is excellent, and the narrow paper winding which is significantly smaller in width than the wide paper is formed on the inclined surface by forming the narrow paper winding in the longitudinal and radial directions of the cable.
  • the insulating paper layer forming the innermost layer of the first reinforcing insulating layer of the plurality of insulating paper layers constituting the first reinforcing insulating layer 2102 may be formed of only a narrow paper winding part.
  • the insulating paper layer constituting the innermost layer of the first reinforcement insulating layer is formed at a close distance to the conductor connecting portion, and the conductor connecting portion has a non-smooth surface or a stepped portion in the process of connecting a pair of conductors to each other. Can be.
  • the conductor connecting portion includes a conductor crimping sleeve
  • the conductor crimping sleeve may have a thickness greater than or equal to a certain level in order to reinforce the mechanical performance of the conductor connecting portion. May occur.
  • the insulating paper layer forming the innermost layer of the first reinforcing insulating layer is formed only of the narrow paper winding part.
  • the narrow paper winding part may act as a weak insulation as described above.
  • the insulating paper layer forming the innermost layer of the first reinforcing insulating layer which is a portion to which a high electric field is applied when the cable is energized, is formed with only the narrow paper winding portion, there is a possibility that the insulation performance is lowered. Therefore, the insulating paper layer forming the innermost layer of the first reinforcing insulating layer is preferably smaller in volume resistivity than other insulating paper layers in contact with the insulating paper layer.
  • the insulating paper layer forming the innermost layer of the first reinforcing insulating layer is formed of kraft paper, and the other insulating paper layer in contact with the first reinforcing insulating layer is formed of composite insulating paper.
  • the narrow paper windings of the first to second reinforced insulating layers may be composed of a single narrow zone and / or a heterogeneous narrow zone.
  • the single narrow paper section is a section that is designated as a narrow width of a narrow width winding section (N)
  • the heterogeneous narrow paper section is a section that is designated as two or more width sheets having different widths.
  • the conductors in the cable are heated to reduce the viscosity of the insulating oil in the cable, so that copper powders between the conductor wires may move in the direction of gravity. Copper powder moving in the direction of gravity may flow out of the reinforcing insulating layer, and in particular, breakdown occurs in the copper powder flowing out of the insulating paper layer forming the innermost layer of the first reinforcing insulating layer composed of narrow paper windings only. There is this.
  • the conductor connection part may further include a copper powder leakage preventing part for preventing the flow of copper powder from the conductor, and the copper powder leakage preventing part may be formed between the reinforcing insulating layer and the conductor.
  • the copper powder leakage preventing unit will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6.
  • the copper powder leakage preventing part is disposed between the conductor crimp sleeve and the conductor, and the copper flux leak prevention plate 211 made of the same metal or alloy as the conductor, the conductor crimp sleeve and the conductor, or the reinforcement insulation.
  • the first electric field uniformity layer 212 formed by transverse winding of the semiconductive tape so as to overlap in the longitudinal direction of the cable, between the reinforcing insulating layer and the conductor crimp sleeve, or the A second field uniformity layer 213 is disposed between the reinforcing insulating layer and the first field uniformity layer.
  • the conductor crimp sleeve 1P is crimped to grip a pair of conductors. Therefore, it may include at least two wrinkles (1Pa 'and the body portion having at least one wrinkled bone (1Pb') formed between the wrinkles formed by protruding from the inner surface by the compression, the highest place in the wrinkles It can be defined as a ridge (T).
  • the copper powder leakage preventing plate 211 may be disposed between the conductor pressing sleeve 1P and the conductors 11A and 11B. That is, the copper powder leakage preventing plate 211 may be disposed inside the conductor compression sleeve 1P and may not exceed the end of the conductor compression sleeve 1P. As another example, the copper flux release plate may extend not only between the conductor pressing sleeve 1P and the conductor 11A but also beyond both ends of the conductor pressing sleeve 1P.
  • the copper powder leakage preventing plate 211 may be formed of a material having a structure that is dense so that copper powder cannot penetrate, and preferably, may be formed of a metal material capable of withstanding the force acting when the compression sleeve is pressed.
  • the copper powder leakage preventing plate 211 may be made of copper, aluminum, a copper alloy, or an aluminum alloy to correspond to the material of the conductors 11A and 11B of the cables 100A and 100B.
  • the copper tape may be terminated and soldered. When both ends of the copper tape are soldered to form the copper leakage preventing plate 211, it is preferable that the soldered portion is smoothed so that no edge is generated.
  • the copper leakage prevention plate 211 is formed between the conductor pressing sleeve 1P and the conductor 11A so as to surround the cable conductor 11A by the end, so that the outflow path of the copper generated in the conductor 11A is minimized. Therefore, the copper powder may be blocked by the copper powder leakage preventing plate 211.
  • the copper powder leakage preventing plate 211 facing the end of the cable conductor 11A is adjacent to the corrugated bone 1Pb 'beyond the corrugated mountain 1Pa' formed on the inner side thereof by crimping the conductor crimp sleeve 1P.
  • a compressive force can be received from the conductor crimp sleeve 1P.
  • the copper flow-out prevention plate 211 preferably extends beyond the ridgeline T, which is the highest point in the corrugated acid 1Pa '.
  • the other end a2 of the copper powder leakage preventing plate 211 toward the first cable insulation layer 14A1 of the cable may protrude from the conductor crimp sleeve 1P and may not act as an edge.
  • the first field homogenization layer 212 may be disposed between the conductor crimp sleeve and the conductor, and between the reinforcement insulating layer and the conductor. That is, the first electric field uniformization layer 212 may extend not only between the first reinforcing insulation layer 2101 and the conductor 11A but also extend between the conductor crimp sleeve 1P and the conductor 11A, and the wrinkles It may extend up to just before the highest ridge T in the mountain (1Pa ′ in FIG. 6). This extension ensures a sufficient current path between the conductor 11A of the cable and the conductor crimp sleeve 1Pa.
  • the first field homogenization layer 212 may be formed by, for example, an internal semiconducting layer of the cable 100A. That is, the first electric field uniformization layer 212 may be formed as the internal semiconducting layer itself of the cable 100A, and may be formed without being removed together with the cable insulation layer, leaving a predetermined length. After this removal, the conductor 11A is exposed.
  • the first field homogenization layer 212 may be formed of a semiconducting tape to play the same role as the inner semiconducting layer of the above-described cable, and at the same time, the semiconductive tape is in the longitudinal direction of the cable in contact with the conductor. It can be transversely so that it may overlap and the said powder may be prevented from leaking.
  • At least one semiconducting tape is formed on the conductor 11A by lapping, that is, one semiconducting sheet, in the longitudinal direction of the DC power cables 100A and 100B to be transversely wound.
  • lapping that is, one semiconducting sheet
  • the copper powder leakage preventing plate 211 and the first electric field uniformity layer 212 may overlap each other in the pleated acid T of the conductor compression sleeve, and preferably, one end of the conductor compression sleeve and the conductor compression may be overlapped.
  • the corrugated acid formed on one end side of the sleeve may overlap each other between the ridges T of 1 Pa ', and more preferably, one end of the conductor crimp sleeve and one end of the conductor crimp sleeve.
  • An end portion of the copper flux leakage preventing plate 211 and the first electric field uniformization layer 212 may overlap between the ridges T.
  • the first electric field uniformization layer 212 is a ridge of the corrugated acid ( It is formed to extend to just before the T) to ensure a sufficient current path
  • the end of the first electric field homogenization layer and the copper powder leakage preventing plate 211 is one end of the conductor crimp sleeve and the conductor crimp One end side of the sleeve
  • the copper bleeding prevention plate 211, the first electric field homogenizing layer 212, and the conductor pressing sleeve 1P are overlapped with each other between the ridges T of the corrugated acid formed on the corrugated acid. ) And the conductor 11A are closely adhered to each other, thereby minimizing the flow path of copper powder.
  • the second field homogenization layer 213 is made of a semiconductive material, and between the first reinforcing insulation layer 2101A and the first field uniformity layer 212 to the first reinforcing insulation layer 2101A and the conductor. It is formed between the compression sleeves 1P.
  • the second electric field homogenization layer 213 equalizes the electric field acting on the outer surface by smoothing the outer surface of the conductor crimp sleeve which is uneven after being trimmed.
  • a semiconductive tape may be wound and formed, and the semiconducting tape may be formed of the copper flux leakage preventing plate 211, the first electric field homogenization layer 212, the conductor crimp sleeve 1P, and the conductor 11A. As it is pressurized and wound up, it can minimize the flow path of copper.
  • the junction box outer semiconducting layer 230 may be further formed.
  • the junction box outer semiconducting layer 230 is formed to surround the reinforcing insulating layer 210 and is energized with the outer semiconducting layer 16 to the metal sheath 22 of the cable.
  • the junction box outer semiconducting layer 230 is formed along the outer surface of the slope portion 2102B of the second reinforcement insulating layer 2102 and has a slope shape by itself. Continuous equipotential lines may be distributed according to the geometric shape of the junction box outer semiconducting layer 230 having a slope shape.
  • the junction box outer semiconducting layer 230 may have a lower volume resistance than the cable insulating layers 14A and 14B and the reinforcing insulating layer 210. That is, the electric field distribution may be controlled using the slope shape and the volume resistivity of the junction box external semiconducting layer 230.
  • the junction box outer semiconducting layer 230 may be formed by winding a semiconducting tape on the outer surface of the slope portion 2102B of the second reinforcement insulating layer, and may be energized with the outer semiconducting layer 16 of the cable.
  • the second reinforcement insulating layer 2102 may be formed to surround the straight portion 2102A.
  • the metal shielding layer which is energized with the metal sheath 22 of the cable 100A is restored on the reinforcing insulating layer 210, and the spacer 250 and the protective copper tube 240 are covered.
  • the metal shielding layer is formed to surround the slope portion 2102B and the straight portion 2102A and the junction box outer semiconducting layer 230 of the second reinforcement insulating layer.
  • the metal shielding layer formed to surround the slope portion 2102B of the second reinforcement insulating layer is preferably formed of a metal wire.
  • the metal wire may be a copper wire, a copper wire, a tin-plated copper wire, or the like, and may be formed by winding the metal wire to surround the slope portion 2102B or winding a braid made of the metal wire. Since the slope portion 2102B has a slope-shaped outer surface where the slope may not be constant, the junction outer semiconducting layer 230 and the metal shielding layer may be smoothly energized using the metal wire or braid. . In addition, since the insulating oil can penetrate between the metal wires, there is an advantage that the insulating oil impregnation to be described later is easy.
  • the intermediate junction box may include a metal shielding layer formed to surround the straight portion 2102A of the second reinforcement insulating layer as shown in FIG. 7, and the metal shielding layer 250 may include a metal tape or a metal plate.
  • the metal shielding layer 250 may include a metal tape or a metal plate.
  • the workability can be improved by attaching a metal plate to the straight portion 2102B of the second reinforcement insulating layer having a relatively smooth outer surface or by winding a metal tape.
  • the metal tape or the metal plate may be perforated to facilitate the impregnation of the insulating oil described later.
  • the spacer 250 may have a disk shape having a through hole therein, and may be formed of a metal material such as aluminum, and formed on a straight portion of the second reinforcement insulating layer. The spacer may be inserted outside the reinforcing insulating layer 210 through the through hole to maintain a gap between the copper tube 240 to be described later and the reinforcing insulating layer 210.
  • the spacer 250 may have a plurality of recesses 251 spaced apart from each other in the radial direction on the outer surface as shown in FIG. 7. The insulating oil in the copper tube 240 passes through the recess 251.
  • the insulating oil injected into the copper tube 240 when the insulating oil is impregnated can be smoothly moved in the longitudinal direction of the intermediate junction box 200 through the recess 251.
  • metal wires may be wound and fixed on both sides of the spacer 250.
  • a metal shielding layer protection part 270 may be further formed between the metal shielding layer 260 and the spacer 250.
  • the metal shielding layer protection unit 270 is formed by winding an insulating paper on the metal shielding layer 260, and may prevent the metal shielding layer 260 from being damaged by the spacer 250.
  • a scratch occurs on the surface of the metal shielding layer 260 formed on the reinforcing insulating layer 210, or a load of an intermediate junction box is applied.
  • the metal shielding layer 260 may be pressed by the spacer 250 to generate an edge portion.
  • the metal shielding layer protection part 270 is formed between the spacer 250 and the metal shielding layer to prevent the metal shielding layer 260 from being damaged by the spacer 250, and to prevent surface damage such as edge generation and the like. This can prevent electric field concentration.
  • the protective copper tube 240 may protect the inside of the junction box from the outside, and may be energized with the metal sheath 22 of the cable 100 to serve as a passage for the accident current.
  • the intermediate connection system needs to ensure insulating performance by lubricating insulating oil in the intermediate junction box. Specifically, when the insulating oil is filled in the space between the reinforcing insulating layer and the protective copper tube, and particularly when the reinforcing insulating layer is formed by winding anti-oil immersion, the reinforcing insulating layer is impregnated with the insulating oil to improve the insulating performance. There is a need.
  • the protective copper tube 240 of the present invention may be provided with an insulating oil inlet pipe and an insulating oil discharge pipe.
  • the inlet pipe and the discharge pipe are formed on the outer surface of the protective copper tube 240 in opposite directions, and serve as a passage through which the insulating oil moves.
  • the insulating oil supplied into the protective copper tube through the inlet pipe is discharged to the outside through the upper discharge pipe while impregnating the reinforcing insulating layer 210 through the junction box outer semiconducting layer and the metal shielding layer.
  • the reinforcement insulating layer may be smoothly impregnated to improve the insulating performance.

Abstract

본 발명은 연면전계 특성이 향상되고 절연성능이 향상된 직류 전력케이블 중간접속 시스템에 관한 것이다.

Description

직류 전력케이블 중간접속 시스템
본 발명은 직류 전력케이블 중간접속 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 전력케이블은 전력을 공급하는 도체를 이용하여 지중, 지상 또는 해저를 통하여 원하는 장소로 전력을 공급하도록 사용된다.
상기 전력케이블은 수백m 또는 수십km 간격으로 중간접속함(Joint box)에 의해 접속이 이루어지며, 상기 전력케이블의 말단은 종단접속함(Termination connection box)에 의해 가공선과 접속이 이루어지게 된다. 상기 중간접속함 또는 종단접속함에서 전력케이블을 연결하는 경우에 케이블의 절연층이 노출된 상태에서 도체를 먼저 연결하고 상기 절연층 표면에 고점도 절연유에 함침된 절연지를 지권하여 보강절연층을 형성한다. 이 경우, 상기 절연지를 감는 도중, 즉, 절연지 사이에 절연유를 도포하면서 상기 절연지를 지권하고, 이어서 외부반도전층, 금속시스 및/또는 방식층을 복원하게 된다.
상기 제1 보강절연층은 상기 케이블 절연층과의 연면전계를 고려하여, 충분한 계면길이를 확보할 수 있게 경사면을 가지도록 형성된다. 즉, 케이블 절연층의 각 단부가 경사면을 갖도록 노출되며, 제1 보강절연층의 양단부가 케이블 절연층의 각 단부에 대응되도록 경사면을 갖도록 형성된다. 상기 케이블 절연층과 제1보강절연층 사이 슬로프 형태 계면은 중간접속함의 절연성능에 큰 영향을 미치므로, 정밀하게 형성될 필요가 있다.
상기 제2 보강절연층은 접속부 길이방향으로 양측에 슬로프부를 구비하여 상기 슬로프부의 외면을 따라 케이블 반도전층이 복원되어 접속함 외부반도전층이 형성된다. 상기 접속함 외부반도전층은 상기 슬로프부의 외면에 대응되도록 슬로프 형태로 형성되어, 케이블 절연층에서 접속부로 연속되는 등전위선이 상기 접속함 외부반도전층의 기하학적 형상에 분포되도록 하여 전계를 컨트롤하므로, 상기 제2 보강절연층의 슬로프부를 정밀하게 제어하여 형성할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 연면전계 특성이 향상되고 절연성능이 향상된 전력 케이블용 중간접속함 및 이를 이용한 전력 케이블 접속 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류 전력케이블 중간접속 시스템은, 도체, 내부반도전층, 케이블 절연층 및 외부반도전층을 구비하는 한 쌍의 직류 전력케이블과 상기 한 쌍의 직류 전력케이블을 서로 연결시키는 중간접속함을 포함하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템에 있어서, 상기 한 쌍의 직류 전력케이블은 상기 도체, 내부반도전층, 케이블 절연층 및 외부반도전층이 순차적으로 노출된 각 단부가 서로 대향하도록 구비되고, 상기 중간접속함은, 상기 노출된 한 쌍의 도체를 전기적, 기계적으로 연결하는 도체 접속부; 상기 도체 접속부, 상기 노출된 내부반도전층 및 케이블 절연층을 둘러싸도록 절연지가 권취되어 상기 케이블 절연층 외경까지 형성되고, 길이방향에서의 양 단부에 경사면을 갖는 제1 보강절연층과, 상기 제1 보강절연층 및 상기 노출된 케이블 절연층을 둘러싸며 상기 케이블 길이방향으로의 폭이 일정한 직선부와 상기 직선부의 양단에 형성되며 상기 케이블 길이방향으로의 폭이 상기 케이블의 방사방향으로 감소하는 슬로프부를 구비한 제2 보강절연층을 포함하는 보강절연층; 및 상기 제2 보강절연층의 슬로프부의 외측면을 따라 형성되어 그 자체로 슬로프 형상을 가지며, 반도전성 재질로 이루어진 접속함 외부반도전층을 구비하며, 상기 제1보강절연층과 제2 보강절연층 각각은 방사방향으로 적층된 복수개의 절연지층으로 이루어지고, 상기 제1보강절연층 또는 제2 보강절연층은 광폭지가 지권되어 형성되는 광폭지 권취부와 상기 광폭지 권취부에 접하며 상기 광폭지 권취부를 이루는 절연지에 비해 폭이 좁은 절연지로 이루어진 세폭지 권취부를 포함하며, 상기 세폭지 권취부의 상면 및/또는 하면에는 광폭지 권취부가 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 보강절연층의 복수개의 절연지층 중 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 작은 외경을 가지는 절연지층 각각은 적어도 하나 이상의 세폭지 권취부와 광폭지 권취부를 포함하며, 어느 한 절연지층의 세폭지 권취부에서 상기 절연지층 상에 접하여 위치하거나 아래 접하여 위치하는 다른 절연지층의 세폭지 권취부까지의 이격된 거리는 상기 절연지층에 접하는 절연지층 내에서 서로 인접한 광폭지 권취부들이 접하여 형성되는 맞대기부와 상기 절연지층의 세폭지 권취부 사이의 최단 거리보다 크거나 같을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 보강절연층의 상기 세폭지 권취부는 상기 슬로프부에는 위치하지 않고 상기 직선부에 위치할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 세폭지 권취부는 절연지가 동일한 세폭지 권취부 내에서 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되거나 이격되도록 횡권되어 형성되며, 상기 케이블의 방사방향으로 적층될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 보강절연층의 복수개의 절연지층 중 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 작은 외경을 가지는 절연지층 각각은 상기 세폭지 권취부의 양측면이 광폭지 권취부와 접할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 보강절연층의 복수개의 절연지층 중 최내곽층을 이루는 절연지층 보다 큰 외경을 가지는 절연지층 각각은 적어도 하나 이상의 세폭지 권취부와 광폭지 권취부를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 케이블 절연층은 슬로프 형상의 단부를 구비하며, 상기 제1 보강절연층은 상기 슬로프 형상의 단부에 대응하는 형태의 경사면을 구비하고, 상기 경사면은 상기 세폭지 권취부의 외측면으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 케이블 절연층은 슬로프 형상의 단부는 다단 슬로프 형상이며, 상기 제1 보강절연층은 상기 슬로프 형상의 단부에 대응하는 복수개의 경사면을 구비하고, 상기 복수개의 경사면 각각은 상기 세폭지 권취부의 외측면으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수개의 절연지층 중 상기 제2 보강절연층의 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 작은 외경을 가지며 상기 제1 보강절연층의 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 큰 외경을 가지는 복수개의 절연지층 각각은 동일한 절연지층 내에서 서로 다른 광폭지 권취부가 접하여 형성되는 계면으로 이루어진 맞대기부를 구비하며, 동일한 절연지층 내에서의 상기 세폭지 권취부의 개수가 동일한 절연지층 내에서의 상기 맞대기부의 개수보다 작거나 같을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 세폭지 권취부만으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 이와 접하는 절연지층 보다 체적저항률이 작을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 크래프트지로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 보강절연층의 상기 세폭지 권취부는 상기 슬로프부에는 위치하지 않고 상기 직선부에 위치할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 보강절연층 또는 상기 제2 보강절연층의 상기 세폭지 권취부는 단일 세폭지구간 또는 이종 세폭지구간으로 이루어지며, 상기 단일 세폭지구간은 상기 세폭지 권취부 중 폭이 일정한 세폭지만으로 지권된 구간이고, 상기 이종 세폭지구간은 상기 세폭지 권취부 중 폭이 서로 상이한 2 이상의 세폭지로 지권되는 구간일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 도체접속부는, 상기 한 쌍의 전력케이블의 도체를 파지하며 서로 전기적으로 연결하는 도체 압착슬리브; 및 상기 보강절연층과 상기 도체 사이에 형성되어 상기 도체로부터 동분(銅粉)이 유출되는 것을 방지하는 동분유출방지부;를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 동분유출방지부는, 상기 도체 압착슬리브와 상기 도체 사이에 배치되며, 상기 도체와 같은 계열의 금속 내지 합금으로 이루어진 동분유출방지판; 상기 도체 압착슬리브와 상기 도체 사이, 또는 상기 보강절연층과 상기 도체 사이에 배치되며, 상기 도체와 접하는 부분에서는 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되도록 반도전성 테이프를 횡권하여 형성되는 제1 전계균일화층; 및 상기 보강절연층과 상기 도체 압착슬리브 사이, 또는 상기 보강절연층과 상기 제1 전계균일화층 사이에 배치되는 제2 전계균일화층을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 도체 압착슬리브는 내면에서 돌출되어 형성된 적어도 두 개의 주름산과 상기 주름산 사이에 형성되는 적어도 하나의 주름골을 갖는 몸체부를 포함하며, 상기 동분유출방지판은 상기 몸체부와 상기 도체 사이에 배치되고, 상기 주름산을 넘어서까지 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 동분유출방지부는 상기 도체 압착슬리브의 상기 주름산에서 상기 동분유출방지판의 적어도 일부와 상기 제1 전계균일화층의 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 동분유출방지부는 상기 도체 압착슬리브의 일단부와 상기 도체 압착슬리브 일단부 측에 형성된 주름산의 꼭지점 사이에서 상기 동분유출방지판과 상기 제1전계균일화층의 단부가 서로 중첩될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 중간접속함의 양측 단부의 형상을 정밀하게 제어할 수 있으며, 제1 보강절연층의 연면전계가 향상되고, 중간접속함 전체적으로 절연성능이 향상된다.
도 1은 전력케이블의 내부 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 중간접속함에 의해 접속된 케이블을 개략적으로 나타내는 부분 절개도이다.
도 3 및 4는 도 2에 도시된 중간접속함의 제1 보강절연층과 제2 보강절연층을 보다 상세하게 도시한 단면도이다.
도 5는 도 2의 C를 확대한 도면이다.
도 6은 압착 후 도체 압착슬리브를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 중간접속함을 개략적으로 나타내는 횡단면도이다.
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 절연유 함침 케이블은 수백m 내지는 수km 간격으로 중간접속함에 의해 접속이 이루어지며, 절연유 함침 케이블의 말단은 종단접속함에 의해 가공선과 접속이 이루어지게 된다. 이하에서는 먼저 절연유 함침 전력케이블의 구성에 대해서 살펴보고, 이어서 접속함의 연결과정을 살펴보기로 한다.
도 1은 초고압 직류 전력케이블의 내부 구성을 도시한 일부 절개 사시도이다.
도 1을 참조하면, 전력케이블(100)은 도체(11), 내부반도전층(12), 케이블 절연층(14), 외부반도전층(16)을 포함하여, 도체(11)를 따라 케이블 길이 방향으로만 전력을 전송하고, 케이블 반경 방향으로는 전류가 누설되지 않도록 하는 케이블 코어부(10)를 구비한다.
상기 도체(11)는 전력을 전송하기 위해 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 전력 손실을 최소화할 수 있도록 도전율이 우수하고 케이블 제조 및 사용에 적절한 강도와 유연성을 가진 소재, 예를 들어 구리 또는 알루미늄 등으로 이루어질 수 있다.
상기 도체(11)는 도 1에 도시된 바와 같이, 원형의 중심소선(11A)과 상기 원형 중심소선(11A)을 감싸도록 연선된 평각소선(11B)으로 이루어진 평각소선층(11C)을 구비하며 전체적으로 원형의 단면을 가지는 평각도체일 수 있으며, 다른 예로서 복수개의 원형소선을 연선하여 원형으로 압축한 원형 압축도체일 수 있다. 상기 평각도체는 원형 압축도체에 비하여 점적율이 상대적으로 높아 케이블 외경을 축소할 수 있는 장점이 있다.
상기 도체(11)는 복수개의 소선이 연선되어 형성되므로 그 표면이 평활하지 않아 전계가 불균일할 수 있으며, 부분적으로 코로나 방전이 일어나기 쉽다. 또한, 도체(11) 표면과 후술하는 케이블 절연층(14) 사이에 공극이 생기게 되면 절연성능이 저하될 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 도체(11) 외부에는 내부반도전층(12)이 형성될 수 있다. 상기 내부반도전층(12)은 절연성 물질에 카본블랙, 카본 나노튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등의 도전성 입자가 첨가되어 반도전성을 가질 수 있다.
상기 내부반도전층(12)은 상기 도체(11)와 후술하는 케이블 절연층(14) 사이에서 급격한 전계변화가 발생하는 것을 방지하여 절연성능을 안정화하는 기능을 수행한다. 또한, 도체면의 불균일한 전하분포를 억제함으로써 전계를 균일하게 하고, 도체(11)와 케이블 절연층(14) 사이에 간격이 형성되는 것을 방지하여 코로나 방전, 절연파괴 등을 억제하는 역할도 하게 된다.
상기 케이블 절연층(14)은 상기 내부반도전층(12)의 바깥쪽에 구비되어 도체(11)를 따라 흐르는 전류가 외부로 누설되지 않도록 외부와 전기적으로 절연시켜 준다.
상기 케이블 절연층(14)은 절연유에 함침된 절연지로 형성될 수 있다. 즉, 상기 케이블 절연층(14)은 상기 내부반도전층(12)을 둘러싸도록 절연지가 다층으로 권취되고, 상기 케이블 코어부가 형성된 후 절연유에 함침시킴으로써 형성될 수 있다. 이와 같이 절연유가 절연지에 흡수되는바, 케이블 절연층(14)의 절연 특성이 향상될 수 있다.
상기 절연유는 상기 절연지 내부의 공극 및 상기 절연지를 권취하여 형성된 층간의 틈에 충진되어 절연특성을 향상시키며, 케이블의 굽힘시 상기 절연지 간의 마찰력을 저감시켜 케이블의 굴곡 특성을 향상시킨다. 상기 절연유는 그 종류가 특별히 제한되지는 않지만, 상기 도체(11)를 구성하는 구리 또는 알루미늄과 접촉하여 열에 의해 산화되지 않아야 하며, 상기 절연지를 용이하게 함침할 수 있도록 함침온도, 예를 들어 100℃에서는 충분히 낮은 점도를 가지며, 60℃에서의 동점도가 10~500 센티스토크(centistoke)인 중점도 절연유 또는 60℃에서의 동점도가 500 센티스토크 이상인 고점도의 절연유를 사용하는 것이 바람직하다.
상대적으로 점도가 낮은 저점도 절연유를 사용하는 경우, 절연지가 절연유에 함침된 상태를 유지시키고, 절연유의 유동에 의해 케이블 절연층에 공극이 생기는 것을 방지하기 위해 급유설비 등을 사용하여 절연유를 가압할 필요가 있다. 하지만, 중점도 또는 고점도 절연유를 사용하는 경우에는 절연유의 유동이 적기 때문에 절연유를 가압하기 위한 급유설비가 필요없거나, 필요한 급유설비의 수를 줄일 수 있어 케이블 연장길이를 길게 할 수 있는 장점이 있다. 예를 들어, 상기 절연유는 나프텐계 절연유, 폴리스틸렌계 절연유, 광유, 알킬 벤젠이나 폴리부텐계 합성유, 중질 알켈레이트 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 절연유를 사용할 수 있다.
상기 절연지는 크래프트 펄프(Kraft pulp)를 원료로 하여 펄프 중의 유기 전해질을 제거한 크래프트지(Kraft paper) 또는 플라스틱 필름의 일면 또는 양면에 크래프트지를 접착한 복합절연지일 수 있다. 상기 플라스틱 필름은 그 일면 또는 양면에 접착되는 크래프트지 보다 큰 저항률을 가져 함침공정 또는 케이블 작동시 절연유의 유동에 따라 크래프트지에 기포가 생성되더라도 그 기포에 분담되는 전압을 완화할 수 있으며, 폴리에틸렌(Polyethylen), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리부틸렌(Polybutylen) 등의 폴리올레핀계 수지나 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로폴리프로필렌(Tetrafluoroethylene-Hexafluoropropylene) 공중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌(Ethylen-tetrafluoroethylene) 공중합체 등의 불소 수지로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 내열성이 우수한 폴리프로필렌 단독중합체 수지로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 케이블 절연층(14)은 크래프트지만을 권취하고, 절연유에 함침시켜 형성될 수 있다. 이 경우 상기 절연유가 케이블 하중방향으로 절연유가 유동하여 공극이 발생할 수 있다. 반면, 복합 절연지를 권취하고, 절연유에 함침시켜 상기 케이블 절연층(14)을 형성하는 경우, 상기 폴리프로필렌 수지 등과 같은 열가소성 수지는 절연유에 함침되지 않으며, 케이블 제조시의 함침 온도 또는 케이블 작동시의 작동 온도에 따라 열팽창을 하게 된다. 열가소성 수지가 열팽창을 하게 되면 이에 적층된 크래프트지에 면압을 가하게 되어 절연유의 이동 통로를 협소하게 하므로 중력에 따른 절연유 유동 또는 온도에 따른 절연유의 수축/팽창에 유동을 억제할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 상기 복합 절연지는 크래프트지 보다 절연내력이 높아 케이블 외경을 축소할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 전력 케이블을 통전시키는 경우, 전류가 흐르는 통로 역할을 하는 도체에 열이 발생하며, 케이블 반경방향으로 내측에서 외측을 향해 온도가 점차 낮아지게 되어 상기 케이블 절연층(14)에서도 온도 차이가 발생한다. 따라서, 상기 도체 직상구간에 속하는 케이블 절연층, 즉 내부반도전층(12) 상에 형성되는 케이블 절연층의 절연유는 점도가 낮아지고 열팽창을 하여 바깥방향으로 이동하게 되며, 케이블 온도 하강시에는 이동한 절연유의 점도가 높아지고 원래대로 되돌아가지 않게 되어 도체 직상 구간의 케이블 절연층 부분에 공극이 발생하게 될 수 있다.
또한, 상기 온도 차이에 따라 점차 전계가 역전되어 작용하는 전계가 점차 높아지는 금속시스 직하구간에 속하는 케이블 절연층, 즉 외부반도전층(16) 방향으로 형성되는 케이블 절연층에는 높은 전계가 작용하게 된다. 상기 도체 직상구간 및 금속시스 직하구간은 공극이 발생할 가능성이 높고, 케이블 내부의 온도 변화에 따라 고전계가 작용하는 영역으로 부분방전, 절연파괴 등의 기점이 되는 절연 취약부로 작용할 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 상기 케이블 절연층(14) 중 상기 절연 취약부를 포함하는 영역에는 절연지로 크래프트지만을 사용할 수 있다. 즉, 상기 케이블 절연층(14)을 상기 내부반도전층(12)에서 후술하는 외부반도전층(16) 방향으로 제1 케이블 절연층, 제2 케이블 절연층 및 제3 케이블 절연층으로 구분하여 제1 케이블 절연층 및/또는 제3 케이블 절연층에는 크래프트지만을 사용하며, 제2 케이블 절연층에는 상기 복합 절연지를 사용할 수 있다.
이 경우, 복합절연지가 권취된 제2 케이블 절연층과 크래프트지가 권취된 제1 케이블 절연층 및/또는 제3 케이블 절연층 간에 저항률 차이가 발생하며, 저항률이 낮은 크래프트지가 권취된 상기 케이블 절연층(14)의 제1 케이블 절연층 및/또는 제3 케이블 절연층은 저항률이 상대적으로 낮아 상기 절연 취약부에 분담되는 전계를 완화하는 작용을 한다. 구체적으로, 저항률에 따라 전계가 분포되는 직류 케이블의 저항성 전계분포 특성상 저항률이 높은 복합 절연지가 권취된 상기 제2 케이블 절연층에 높은 전계가 작용하며, 상기 제1 케이블 절연층 및/또는 제3 케이블 절연층에 포함된 도체 직상구간 및/또는 금속시스 직하구간에 상대적으로 낮은 전계가 작용하므로 절연 취약부에 작용하는 전계가 완화되어 절연 성능을 안정화할 수 있다.
또한, 상기 케이블 절연층(14)은 제3 케이블 절연층을 제1 케이블 절연층 보다 두껍게 형성할 수 있다. 상기 케이블 절연층(14)의 외부에 후술하는 금속시스(22)를 형성하거나, 케이블 코어부가 내측부터 순차적으로 노출된 두 개의 전력 케이블을 접속한 후 금속시스(22)을 복원하는 경우 등에 있어서 가해지는 열이 상기 케이블 절연층(14)의 제2 케이블 절연층에 인가되어 상기 플라스틱 필름의 변형이 발생할 수 있기 때문에 상기 제1 케이블 절연층보다 제2 케이블 절연층을 두껍게 형성하여 제2 케이블 절연층의 플라스틱 필름을 열로부터 보호하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 제1 케이블 절연층의 두께는 전력 케이블에 요구되는 임펄스 서지 전압 등을 고려하여 선정할 수 있다.
상기 케이블 절연층(14)의 외부에는 외부반도전층(16)이 구비될 수 있다. 상기 외부반도전층(16)은 내부반도전층과 같이 절연성 물질에 도전성 입자, 예를 들면 카본블랙, 카본나뉴튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등이 첨가되어 반도전성을 가지는 물질로 형성되어, 상기 케이블 절연층(14)과 후술하는 금속시스(22) 사이의 불균일한 전하 분포를 억제하여 절연 성능을 안정화한다. 또한, 상기 외부반도전층(16)은 케이블에 있어서 케이블 절연층(14)의 표면을 평활하게 하여 전계집중을 완화시켜 코로나 방전을 방지하며, 상기 케이블 절연층(14)을 물리적으로 보호하는 기능도 수행할 수 있다. 또한, 상기 외부반도전층(16)은 금속화지를 추가로 구비할 수 있다. 상기 금속화지는 크래프트지에 알루미늄 박막을 적층하여 형성할 수 있으며, 상기 케이블 절연층(14)의 절연유 함침이 용이하도록 복수개의 천공이 존재할 수 있다.
상기 케이블 코어부(10)는 케이블에 수분이 침투하는 것을 방지하기 위한 수분 흡수부(21)를 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 수분 흡수부는 상기 도체(11)의 연선된 소선 사이 및/또는 상기 도체(11)의 외부에 형성될 수 있으며, 케이블에 침투한 수분을 흡수하는 속도가 빠르고, 흡수 상태를 유지하는 능력이 우수한 고흡수성 수지(super absorbent polymer; SAP)를 포함하는 분말, 테이프, 코팅층 또는 필름 등의 형태로 구성되어 케이블 길이방향으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 상기 수분 흡수부는 급격한 전계 변화를 방지하기 위하여 반도전성을 가질 수 있다.
상기 케이블 코어부(10)의 외부에는 케이블 보호부(20)가 구비되며, 해저에 포설되는 전력케이블은 케이블 외장부(30)를 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 케이블 보호부 및 케이블 외장부는 케이블의 전력 전송 성능에 영향을 미칠 수 있는 수분침투, 기계적 외상, 부식 등의 다양한 환경요인으로부터 코어부를 보호한다.
상기 케이블 보호부(20)는 금속시스(22)와 고분자 시스(24)를 포함하여, 사고전류, 외력 내지 기타 외부환경 요인으로부터 케이블을 보호한다.
상기 금속시스(22)는 상기 코어부(10)를 둘러싸도록 형성할 수 있다. 특히, 상기 전력 케이블이 해저와 같은 환경에 포설되는 경우, 수분과 같은 이물질이 상기 케이블 코어부(10)에 침입하는 것을 방지하기 위해 상기 케이블 코어부(10)를 실링하도록 형성할 수 있으며, 상기 케이블 코어부(10) 외부에 용융된 금속을 압출하여 이음새가 없는 연속적인 외면을 가지도록 형성하여 차수성능이 우수하게 할 수 있다. 상기 금속으로는 납(Lead) 또는 알루미늄을 사용하며, 해저에 포설되는 전력 케이블의 경우에는 해수에 대한 내식성이 우수한 납을 사용하는 것이 바람직하고, 기계적 성질을 보완하기 위해 금속 원소를 첨가한 합금연(Lead alloy)을 사용하는 것이더욱 바람직하다. 또한, 상기 금속시스(22)는 전력 케이블 단부에서의 접지되어 지락 또는 단락 등의 사고 발생시 사고 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 외부의 충격으로부터 케이블을 보호하고, 전계가 케이블 외부로 방전되지 못하도록 할 수 있다.
또한, 상기 금속시스(22)는 케이블의 내식성, 차수성 등을 추가로 향상시키고 상기 고분자 시스(24)와의 접착력을 향상시키기 위해 표면에 부식 방지 컴파운드, 예를 들어, 블로운 아스팔트 등이 도포될 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 금속 시스(22)와 상기 케이블 코어부(10) 사이에는 동선직입 테이프 내지 수분 흡수층(21)이 추가적으로 구비될 수 있다. 상기 동선직입 테이프는 동선(Copper wire)과 부직포 테이프 등으로 구성되어 외부반도전층(16)과 금속시스(22)간의 전기적 접촉을 원활히 하는 작용을 하며, 상기 수분흡수층은 케이블에 침투한 수분을 흡수하는 속도가 빠르고, 흡수 상태를 유지하는 능력이 우수한 고흡수성 수지(super absorbent polymer; SAP)를 포함하는 분말, 테이프, 코팅층 또는 필름 등의 형태로 구성되어 케이블 길이방향으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 상기 동선직입 테이프와 수분 흡수층은 급격한 전계 변화를 방지하기 위해 반도전성을 가지는 것이 바람직하며, 통전 및 수분흡수 작용을 모두 할 수 있도록, 수분 흡수층에 동선을 포함시켜 구성할 수도 있다.
상기 고분자 시스(24)는 상기 금속시스(22)의 외부에 형성되어 케이블의 내식성, 차수성 등을 향상시키고, 기계적 외상 및 열, 자외선 등의 기타 외부 환경 요인으로부터 케이블을 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 고분자 시스(24)는 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 등과 같은 수지로 형성될 수 있으며, 해저에 포설되는 전력 케이블의 경우에는 차수성이 우수한 폴리에틸렌 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 난연성이 요구되는 환경에서는 폴리염화비닐 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 전력 케이블(100)은 상기 고분자 시스의 내측 또는 외측에 아연도금 처리된 강철 케이프 등으로 구성되는 금속 보강층(26)을 구비하여, 상기 절연유의 팽창에 의해 상기 금속시스(22)가 팽창하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 금속 보강층(26)의 상부 및/또는 하부에는 반도전성 부직포 테이프 등으로 이루어져 전력 케이블에 가해지는 외력을 완충하는 베딩층(미도시)을 구비할 수 있으며, 폴리염화비닐 내지 폴리에틸렌 등의 수지로 구성되는 외부 시스(28)를 더 구비하여 전력 케이블의 내식성, 차수성 등을 더욱 향상시키고, 기계적 외상 및 열, 자외선 등의 기타 외부 환경 요인으로부터 케이블을 추가적으로 보호할 수 있다.
또한, 해저에 포설되는 전력 케이블은 선박의 닻 등에 의해 외상을 입기 쉬우며, 해류나 파랑 등에 의한 굽힘력, 해저면과의 마찰력 등에 의해서도 파손될 수 있으므로 이를 막기 위하여 상기 케이블 보호부의 외부에 케이블 외장부(30)를 추가로 구비할 수 있다.
상기 케이블 외장부는 아머층(34) 및 써빙층(38)을 포함할 수 있다. 상기 아머층(34)은 강철, 아연도금강, 구리, 황동, 청동 등으로 이루어지고 단면 형태가 원형, 평각형 등인 와이어를 횡권하여 적어도 1층 이상으로 구성할 수 있으며, 상기 전력 케이블의 기계적 특성과 성능을 강화하는 기능을 수행할 뿐만아니라 외력으로부터 케이블을 추가적으로 보호한다.
폴리프로필렌 얀 등으로 구성되는 상기 써빙층(38)은 상기 아머층(34)의 상부 및/또는 하부에 1층 이상으로 형성되어 케이블을 보호하며, 최외곽에 형성되는 써빙층(34)은 색상이 다른 2종 이상의 재료로 구성되어 해저에서 포설된 케이블의 가시성을 확보할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 중간접속함 및 이를 이용하여 한 쌍의 전력 케이블을 접속한 직류 전력케이블 중간접속시스템을 개략적으로 나타내는 부분 절개도이다. 상세하게는 중간접속함(200)에 의해 도 1과 같은 구성을 가지는 직류 전력 케이블(100A, 100B)이 서로 접속된 상태를 개략적으로 도시한 부분절개도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 도체(11a), 내부반도전층(12), 케이블 절연층(14) 및 외부반도전층(16)이 순차적으로 노출된 상기 한 쌍의 직류 전력케이블(100A, 100B)의 단부가 서로 대향하도록 구비되고, 상기 한 쌍의 도체(11a, 11b)의 단부를 서로 연결하는 도체 접속부, 상기 도체 접속부를 둘러싸도록 형성되는 보강절연층(210), 상기 보강절연층을 둘러싸도록 형성되며 상기 케이블의 외부반도전층(16) 내지 금속시스(22)와 통전되는 접속함 외부반도전층(230)을 포함하는 중간접속함이 형성된다.
상기 도체접속부는 상기 노출된 한 쌍의 도체를 전기적, 기계적으로 연결하여 접속하며, 도체 압착슬리브(1P)를 이용하여 상기 한 쌍의 도체 단부를 파지하여 접속하거나, 상기 한 쌍의 도체 단부 사이에 필러금속을 충진하여 접속할 수 있다.
상기 도체 압착슬리브(1P)는 상기 한 쌍의 도체(11a, 11b) 단부를 서로 고정하여, 상기 전력케이블 내지 상기 전력케이블 중간접속시스템이 포설되는 경우에 장력이 작용하더라도 상기 한 쌍의 도체가 서로 전기적으로 접속된 상태를 견고히 지지한다. 상기 도체 압착슬리브(1P)를 이용하는 경우, 상기 노출된 한 쌍의 도체(11a, 11b)의 각 단부에 도체 압착슬리브를 끼운 후 상기 도체 압착슬리브의 외면을 압착할 수 있고, 상기 도체 압착슬리브의 외면을 압착한 후 그라인딩 등의 기계 가공을 하여 외면을 평활하게 함으로써 상기 도체 접속부를 형성할 수 있다. 또한 상기 도체 압착슬리브는 압착된 후의 외경이 상기 노출된 한 쌍의 도체(11a, 11b)의 외경과 대략 유사한 동경압착슬리브일 수 있다.
상기 필러금속은 사선으로 절단된 단부가 서로 대향하도록 구비된 한 쌍의 도체 단부 사이에 브레이징 또는 아크 용접 등의 접합 공정을 이용하여 상기 도체(11a, 11b)의 직경에 비해 크게 필러 금속(Filler metal)을 녹여 붙인 후 그라인딩 등의 기계 가공을 하여 상기 한 쌍의 도체 단부 사이에 충진시킬 수 있다.
필러금속을 충진한 후 그라인딩을 하거나, 상기 동경압착슬리브를 압축한 후 표면을 다듬질하는 경우에는 상기 도체접속부가 상기 케이블 도체와 대략 동일한 외경을 가지게 되므로 상기 도체접속부 상에 형성되는 상기 보강절연층의 두께를 줄일 수 있다.
상기 도체 접속부를 형성하여 상기 절연유 함침 케이블(100A, 100B)의 각 도체(11a, 11b)를 접속한 후 상기 도체 접속부를 비롯한 케이블 절연층(14A)의 적어도 일부를 감싸는 보강절연층(210)을 형성하여 상기 도체 및 도체접속부를 통해 흐르는 전류가 상기 중간접속시스템의 길이방향으로만 흐르고, 반경방향으로 누설되는 것을 방지한다.
상기 케이블 절연층(14A)은 다단 구조를 갖도록 펜슬링되어 노출될 수 있다. 일 예로서 도 2 및 도3에 도시된 바와 같이 상기 케이블 절연층(14A)은 제1 펜슬링단(14A1), 제2 펜슬링 단(14A2), 제3 펜슬링 단(14A3)의 다단 구조를 갖도록 펜슬링될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 상기 케이블 절연층이 제1 케이블 절연층, 제2 케이블 절연층 및 제3 케이블 절연층(14A3)으로 이루어진 경우, 상기 제1 펜슬링단(14A1)은 상기 제1 케이블 절연층 및 상기 제2 케이블 절연층의 일부로 이루어지며, 상기 제2 펜슬링단(14A2)은 상기 제2 케이블 절연층으로 이루어지고, 상기 제3 펜슬링단(14A3)은 제2 케이블 절연층의 일부와 상기 제3 케이블 절연층으로 이루어질 수 있다.
상기 보강절연층(210)은 상기 도체 접속부, 상기 노출된 내부반도전층 내지 케이블 절연층을 둘러싸도록 절연지를 권취하여 형성할 수 있으며, 상기 보강절연층(210)을 이루는 상기 절연지는 절연내력이 우수한 복합 절연지일 수 있고, 상기 복합 절연지보다 체적저항률이 낮은 절연지, 예를 들면 크래프트지를 더 포함하여 복합 절연지와 크래프트지의 체적저항률 차이를 이용한 전계제어를 할 수 있다. 또한, 상기 절연지는 절연유에 함침되는 것이 바람직하다.
상기 보강절연층(210)은 상기 도체 접속부, 상기 노출된 내부반도전층 내지 케이블 절연층을 둘러싸도록 절연지가 권취되어 상기 케이블 절연층 외경까지 형성되는 제1 보강절연층(2101) 및 상기 제1 보강절연층(2101)과 상기 제1 보강절연층을 둘러싸도록 형성되는 제2 보강절연층(2102)으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 보강절연층(2102)은 상기 제1 보강절연층(2101) 및 상기 노출된 케이블 절연층(14A)을 둘러싸도록 형성된다. 즉, 상기 제2 보강절연층(2102)은 케이블 절연층 외경 이상에 형성되어 상기 중간접속함의 절연 성능을 향상시킨다.
또한, 상기 제2 보강절연층(2102)은 상기 케이블 길이방향으로의 폭이 상기 케이블의 방사방향으로 일정한 직선부(2102A)와, 상기 직선부의 양단에 형성되며 상기 케이블 길이방향으로의 폭이 상기 케이블의 방사방향으로 감소하는 슬로프부(2102B)를 구비할 수 있다.
상기 슬로프부(2102B)는 상기 직선부(2102A)의 양단에 형성되며 후술하는 접속함 외부반도전층(230)의 형상을 결정하여 전계를 제어하는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 케이블 길이방향으로의 폭이 상기 케이블의 방사방향으로 감소하도록 형성되어 상기 케이블 측의 단부에서 상기 직선부 측의 단부를 향하여 상기 슬로프부의 두께가 두꺼워진다. 또한, 상기 두께의 증가율이 커질 수 있으며, 이 경우, 슬로프부는 곡면으로 형성되는 외면을 가질 수 있다. 즉, 상기 슬로프부(210B)는 케이블 도체(11a, 11b) 단부 방향으로 갈수록 슬로프부 외면의 기울기가 점점 커지도록 형성할 수 있다.
상기 제2 보강절연층(2102)은 도 3에 도시된 바와 같이 방사방향으로 적층된 복수의 절연지층(2102L)으로 형성될 수 있으며, 상기 절연지층(2102L)은 절연지를 권취하여 상기 케이블 내지 중간접속함의 방사방향으로 절연지를 적층함으로써 형성될 수 있다.
상기 복수개의 절연지층(2102L)은 소정의 길이를 가지는 절연지가 상기 절연지의 길이 방향으로 연속되지 않아서 상기 케이블 내지 상기 중간접속함 방사방향으로 구분되어지는 절연지층으로 형성된 것을 의미한다. 구체적으로, 소정의 길이를 가지는 절연지가 상기 절연지의 길이방향으로 감겨진 절연지롤을 하나를 사용하여 하나의 절연지층을 형성할 수 있으며, 상기 소정의 길이를 가지는 절연지를 모두 권취하면, 다시 새로운 절연지롤을 사용하여 절연지를 권취하여 다른 절연지층을 형성하는 과정을 반복하며, 복수개의 절연지롤을 이용하여 복수개의 절연지층을 형성한다. 따라서, 상기 각각의 절연지층(2102L)은 권취된 절연지가 연속되지 않는바 상기 케이블 내지 중간접속함의 방사방향으로 구분지어 진다. 상기 하나의 절연지롤은 폭이 좁아지거나 커지는, 대략 사다리꼴의 형상을 가지는 절연지가 길이방향으로 감겨있을 수 있으며, 상기 복수개의 절연지롤 각각을 이루는 절연지는 서로 상기 폭의 변화율 또는 절연지의 길이가 상이할 수 있다. 즉 다양한 형상을 가지는 절연지를 사용하여 복수개의 절연지층(2102L)을 형성하므로 상기 제2 보강절연층(2102)의 형상, 특히 상기 슬로프부(2102B)의 형상을 정밀하게 제어할 수 있다.
상기 제2 보강절연층(2102)은 동일한 절연지층 내에서 절연지는 케이블 내지 접속함의 길이방향으로 연속되지 않아 구분되는 복수개의 절연지 권취부(W, N)를 포함할 수 있다. 즉, 하나의 절연지층(2102L)은 케이블의 길이방향으로 복수개의 절연지 권취부(W, N)로 구분될 수 있다. 절연유에 함침된 절연지를 포함하는 상기 제2 보강절연층(2102)에 있어서, 상기 복수개의 절연지 권취부(W, N)는 절연유 유동로의 역할을 한다. 특히, 상기 절연지가 플라스틱 필름을 포함하는 복합 절연지인 경우, 상기 절연유가 상기 플라스틱 필름을 통과하여 유동하지 못하므로, 절연유 함침시 내지 열에 의한 절연유 팽창시 상기 복수개의 절연지 권취부 사이로 절연유가 유동할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 있어서, 상기 절연지 권취부(W, N)는 상면, 하면 내지 측면 중 적어도 한 부분에서 다른 절연지 권취부와 접할 수 있다. 구체적으로, 상기 절연지 권취부는 상면 내지 하면에서 다른 절연지층의 절연지 권취부와 접할 수 있거나, 측면에서 동일한 절연지층의 다른 절연지 권취부와 접할 수 있다. 이 때 임의의 절연지 권취부가 동일한 층을 구성하는 다른 절연지 권취부, 특히 측면에 접하고 있는 절연지 권취부에 비하여 폭이 현저히 작은 절연지가 횡권되어 케이블의 길이방향 및 방사방향으로 권취되어 있고, 상면 내지 하면 중 적어도 어느 한 부분에서 하나의 절연지 권취부와 접하고 있으면 이를 세폭지 권취부(N)라고 정의할 수 있으며, 상기 세폭지 권취부(N)를 이루고 있는 절연지 보다 현저히 큰 폭을 가지는 절연지를 포함하는 절연지 권취부를 광폭지 권취부(W)로 정의할 수 있다.
상기 제2 보강절연층(2102)은 상기 세폭지 권취부(N)와 광폭지 권취부(W)를 포함하여 상기 슬로프부(2102B)의 형상을 정밀하게 구현할 수 있다. 특히, 상기 제2 보강절연층(2102)을 이루는 복수개의 절연지층 중 상기 제2 보강절연층의 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 작은 외경을 가지는 절연지층 각각은 광폭지 권취부(W)와 적어도 하나 이상의 세폭지 권취부(N)로 형성되어 제2 보강절연층(2102)의 슬로프부(2102B)의 형상을 정밀하게 구현할 수 있다.
구체적으로, 광폭지를 권취하여 상기 슬로프부 및 상기 직선부의 일부에 복수 개의 광폭지 권취부(W)를 형성한 후 상기 광폭지 권취부(W)들 사이의 형성된 빈 공간을 세폭지로 권취하여 세폭지 권취부(N)를 형성할 수 있다.
상기 광폭지 권취부(W)는 대략 사다리꼴 모양의 광폭지를 권취하여 미리 결정된 모양의 절연지 권취부, 특히 상기 슬로프면의 외면이 소정의 기울기를 가지도록 하는 미리 결정된 모양의 절연지 권취부를 형성할 수 있다. 따라서, 작업성이 우수하며, 상기 광폭지를 권취하여 상기 슬로프부(2102B)를 형성함으로써, 상기 슬로프부(2102B)의 외면 형상을 정밀하게 제어할 수 있다.
다만, 광폭지를 권취하는 과정에서 오차가 발생하는 경우, 상기 광폭지 권취부(W)들 사이에 형성된 빈 공간에는 미리 결정된 모양을 가지는 절연지 권취부를 형성할 수 없다. 따라서, 상기 광폭지 권취부(W)들 사이에 형성된 빈 공간에는 상기 세폭지를 횡권하여 상기 케이블의 길이방향 및 방사방향으로 권취하여 세폭지 권취부(N)를 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 미리 결정된 형태의 절연지 권취부를 형성하는 광폭지 권취부(W) 사이에 형성되는 상기 세폭지 권취부(N)는 폭이 작은 절연지가 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되거나 이격되도록 횡권하며 방사방향으로 권취하여 형성되는바, 상기 폭이 작은 절연지가 중첩되거나 이격되는 영역을 조정하여 상기 광폭지 권취부(W) 형성시 발생한 오차를 보상하고 상기 제2 보강절연층의 형상을 정밀하게 제어할 수 있다.
다만, 상기 세폭지 권취부(N)는 광폭지에 비하여 상대적으로 그 폭이 작은 절연지를 중간접속함 길이방향 및 방사 방향으로 권취하여 형성하는바, 길이방향으로 권취된 절연지 사이의 틈이 많으며, 상기 틈이 밀집되어 있다. 상기 틈은 절연파괴의 시점이 될 수 있는 공극으로 작용할 가능성이 크며, 상기 공극이 밀집되는 경우에는 국부적인 체적저항률 변화로 전계왜곡이 발생할 우려가 있어 절연취약부로 작용할 수 있다. 따라서, 세폭지 권취부(N)는 슬로프부(2102B)가 아닌 상대적으로 절연지가 두껍게 권취되어 있는 직선부(2102A)에만 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 슬로프부(2102B)의 각 절연지층은 하나의 광폭지 권취부(W)로 이루어질 수 있다. 즉 상기 슬로프부(2102B)에는 광폭지 권취부(W)와 그에 접하는 광폭지 권취부(W)가 만나는 맞대기부(C)가 형성되지 않을 수 있으며, 상기 슬로프부(2102B)를 형성하는 광폭지 권취부(W)는 제2 보강절연층(2102)의 직선부(2102A)로 연장될 수 있다. 광폭지 권취부(W)의 절연지 및 그에 접하는 광폭지 권취부의 절연지 사이에는 틈이 있을 수 있으며, 상기 틈은 공극으로 작용할 수 있는바, 상기 맞대기부(C)는 상대적으로 절연지가 두껍게 권취되어 있는 직선부(2102A)에만 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 상기 세폭지 권취부(N)는 상기 제2 보강절연층의 형상을 정밀하게 형성할 수 있는 반면, 절연취약부로 작용할 우려가 있다. 따라서, 제2 보강절연층(2102)의 절연지층(2102L) 각각은 세폭지 권취부(N)의 개수가 맞대기부(C) 개수 이하가 되도록 하여 세폭지 권취부의 개수를 최소화할 수 있다. 상기 맞대기부(C)는 같은 절연치층(2102L) 내에서 서로 다른 광폭지 권취부(W)가 접하는 계면을 의미한다.
다만, 상기 제2 보강절연층(2102)의 최외곽 절연지층은 세폭지 권취부(N)의 개수가 맞대기부(C) 개수 이하가 아닐 수 있다. 즉, 제2 보강절연층(2102)의 최외곽 절연지층의 길이가 짧은 경우에는 광폭지 권취부(W)만으로 절연지층을 형성하거나, 맞대기부를 포함하지 않고 2개의 광폭지 권취부(W) 및 상기 2개의 광폭지 권취부 사이에 형성된 하나의 세폭지 권취부(N)만을 포함할 수도 있다.
다시 말하면, 상기 제2 보강절연층(2102)의 최외곽 절연지층 보다 작은 외경을 가지며, 상기 제1 보강절연층의 최외곽 절연지층 보다 큰 외경을 가지는 절연지층 각각은 동일한 절연지층 내에서의 상기 세폭지 권취부의 개수가 동일한 절연지층 내에서의 상기 맞대기부의 개수보다 작거나 같을 수 있다. 이와 같이 광폭지 권취부(W)에 비해 상대적으로 절연에 취약한 세폭지 권취부(N)를 최소로 하여 절연지층(2102L)을 형성함으로써 제2 보강절연층(2102)의 절연 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 보강절연층(2102)은 서로 인접한 절연지층(212L1, 212L2) 각각에 형성된 세폭지 권취부(N1, N2)를 상하방향으로 중첩시키지 않고 소정의 거리(D1)만큼 서로 이격시켜 형성함으로써, 세폭지를 권취함으로써 발생할 수 있는 공극 밀집이 중첩되는 것을 방지하여 중간접속함의 절연성능을 보다 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 도 4에서와 같이 제2 보강절연층(2102)의 어느 한 절연지층(2102L1)의 세폭지 권취부(N1)와 상기 어느 한 절연지층과 인접한 절연지층(2102L2)의 세폭지 권취부(N2)가 서로 이격된 거리(D1)는 상기 어느 한 절연지층(2102L1)의 세폭지 권취부(N1)와 상기 인접합 절연지층(2102L2)의 맞대기부(C1, C2)간의 거리(D2, D3) 중 최단거리(D2) 보다 크거나 같을 수 있다. 즉, 상기 절연지층(2102L1)에 인접한 절연지층(2102L2) 상에 한 개의 세폭지 권취부(N2)와 두 개의 맞대기부(C1, C2)가 존재하는 경우, 상기 절연지층(2102L1)의 세폭지 권취부(N1)와 상기 절연지층(2102L1)에 인접한 절연지층(2102L2)의 세폭지 권취부(N2) 사이의 거리(D1)는, 상기 절연지층(2102L1)의 세폭지 권취부(N1)와 상기 인접한 절연지층(2102L2)의 맞대기부(C1) 사이의 거리(D2)와, 상기 절연지층(2102L1)의 세폭지 권취부(N1)와 상기 인접한 절연지층(2102L2)의 맞대기부(C2) 사이의 거리(D3) 중 작은 거리보다 크거나 같을 수 있다.
또한, 상기 어느 한 절연지층에 인접한 절연지층에 한 개의 세폭지 권취부와 한 개의 맞대기부만 존재하는 경우, 상기 어느 한 절연지층의 세폭지 권취부와 상기 인접한 절연지층의 세폭지 권취부 사이의 거리는 상기 어느 한 절연지층의 세폭지 권취부와 상기 인접한 절연지층의 맞대기부 사이의 거리보다 크거나 같을 수 있다.
상술한 바와 같이, 서로 다른 절연지 층의 세폭지 권취부가 서로 중첩되지 않도록 하되, 절연유 유동로 역할을 할 수 있는 맞대기부를 세폭지 권취부에 근접하여 형성함으로써, 세폭지부에 절연유가 잘 함침되도록 할 수 있다.
상기 제1 보강절연층(2101)은 상기 도체 접속부, 상기 노출된 내부반도전층 및 케이블 절연층을 둘러싸도록 절연지가 권취되어 상기 케이블 절연층 외경까지 형성된다. 구체적으로 상기 제1 보강절연층(2101)은 서로 대향하도록 구비된 상기 한 쌍의 케이블에서 노출된 케이블 절연층 사이의 공간에 절연지를 횡권하여 상기 케이블의 길이방향으로 절연지를 권취하고 방사방향으로 절연지를 적층시킴으로써 형성할 수 있다.
상기 제1 보강절연층(2101)은 도 3에 도시된 바와 같이 방사방향으로 적층된 복수의 절연지층(2102L)으로 형성될 수 있으며, 상기 절연지층(2102L)은 절연지를 권취하여 상기 케이블 내지 중간접속함의 방사방향으로 절연지를 적층함으로써 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 보강절연층(2101)은 동일한 절연지층 내에서 절연지는 케이블 내지 접속함의 길이방향으로 연속되지 않아 구분되는 복수개의 절연지 권취부(W, N)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 보강절연층(2102)은 상기 세폭지 권취부(N)와 광폭지 권취부(W)를 포함하여 상기 슬로프부(2102B)의 형상을 정밀하게 구현할 수 있다.
구체적으로, 하나의 절연지층(2102L)은 케이블의 길이방향으로 복수개의 절연지 권취부(W, N)로 구분될 수 있다. 절연유에 함침된 절연지를 포함하는 상기 제1 보강절연층(2101)에 있어서, 상기 복수개의 절연지 권취부(W, N)는 절연유 유동로의 역할을 한다. 특히, 상기 절연지가 플라스틱 필름을 포함하는 복합 절연지인 경우, 상기 절연유가 상기 플라스틱 필름을 통과하여 유동하지 못하므로, 절연유 함침시 내지 열에 의한 절연유 팽창시 상기 복수개의 절연지 권취부 사이로 절연유가 유동할 수 있는 장점이 있다.
상기 절연지 권취부(W, N)는 상면, 하면 내지 측면 중 적어도 한 부분에서 다른 절연지 권취부와 접할 수 있다. 구체적으로, 상기 절연지 권취부는 상면 내지 하면에서 다른 절연지층의 절연지 권취부와 접할 수 있거나, 측면에서 동일한 절연지층의 다른 절연지 권취부와 접할 수 있다. 이 때 임의의 절연지 권취부가 동일한 층을 구성하는 다른 절연지 권취부, 특히 측면에 접하고 있는 절연지 권취부에 비하여 폭이 현저히 작은 절연지가 횡권되어 케이블의 길이방향 및 방사방향으로 권취되어 있고, 상면 내지 하면 중 적어도 어느 한 부분에서 하나의 절연지 권취부와 접하고 있으면 이를 세폭지 권취부(N)라고 정의할 수 있으며, 상기 세폭지 권취부(N)를 이루고 있는 절연지 보다 현저히 큰 폭을 가지는 절연지를 포함하는 절연지 권취부를 광폭지 권취부(W)로 정의할 수 있다.
상기 제1 보강절연층(2102)은 상기 세폭지 권취부(N)와 광폭지 권취부(W)를 포함하여 상기 슬로프부(2102B)의 형상을 정밀하게 구현할 수 있다. 특히, 상기 제1 보강절연층(2102)을 이루는 복수개의 절연지층 중 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층 보다 큰 외경을 가지는 절연지층 각각은 광폭지 권취부(W)와 적어도 하나 이상의 세폭지 권취부(N)로 형성되어 제1 보강절연층(2102)의 슬로프부(2102B)의 형상을 정밀하게 구현할 수 있다.
한편, 상기 제1 보강절연층(2101)은 길이방향에서의 양 단부에 경사면(S)을 가질 수 있다. 상기 제1 보강절연층(2101)은 서로 대향하도록 구비된 상기 한 쌍의 케이블에서 노출된 케이블 절연층 사이의 공간에 형성되므로, 상기 제1 보강절연층(2101)의 길이방향 양단부는 상기 노출된 케이블 절연층의 단부가 슬로프 형상인 경우 이에 대응하도록 형성될 수 있다. 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 케이블 절연층의 단부가 다단 슬로프 형상인 경우, 상기 케이블 절연층의 다단 슬로프 형상에 대응하도록 제1 보강절연층(2101)의 단부에 복수개의 경사면(S)을 형성함으로써 상기 제1 보강절연층(2101)과 케이블 절연층(14A) 사이의 계면길이를 증가시킬 수 있으므로 절연성능이 향상된다.
다만, 상기 경사면(S)은 절연성능이 취?e한 절연취약부로서, 강한 장력으로 절연지를 권취하여 절연성능을 강화할 필요가 있다. 이 때, 폭이 넓은 절연지에 강한 장력을 인가하여 상기 경사면을 형성하면, 상기 폭이 넓은 절연지에 주름이 발생할 우려가 있다. 따라서, 폭이 좁은 절연지로 이루어진 세폭지 권취부를 형성하되, 강한 장력으로 절연지를 권취하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 제1 보강절연층(2101)은 상기 케이블의 슬로프 형상 단부에서 일정거리 이격시켜 상기 광폭지 권취부를 형성하고, 상기 이격된 공간에 상기 세폭지 권취부를 형성할 수 있다. 즉, 상기 케이블의 슬로프 형상 단부에 대응하는 형태의 상기 제1 보강절연층의 경사면(S)은 상기 세폭지 권취부의 외측면으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 상기 광폭지 권취부는 상술한 바와 같이 미리 결정된 모양의 절연지 권취부를 형성할 수 있는바 작업성이 우수한 장점이 있다. 하지만, 광폭지 권취부를 형성하는 과정에서 오차가 발생하면, 상기 경사면(S)과 상기 경사면(S)에서 일정거리 이격된 상기 광폭지 권취부 사이의 빈 공간에는 미리 결정된 모양을 가지는 절연지 권취부를 형성하기 어렵다. 따라서, 상기 빈 공간에는 세폭지를 횡권하여 상기 케이블의 길이방향 및 방사방향으로 권취함으로써 세폭지 권취부(N)를 형성하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 세폭지 권취부(N)는 폭이 작은 절연지가 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되거나 이격되도록 횡권하며 방사방향으로 권취하여 형성되는바, 상기 폭이 작은 절연지가 중첩되거나 이격되는 영역을 조정하여 상기 광폭지 권취부(W) 형성시 발생한 오차를 보상하고 상기 제2 보강절연층의 형상을 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, 상기 경사면(S)과 상기 경사면(S)에서 일정거리 이격시켜 형성된 광폭지 권취부 사이의 빈 공간에 세폭지 권취부를 형성할 수 있다. 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 보강절연층이 복수개의 경사면을 구비하는 경우에는 상기 복수개의 경사면 각각에 상기 세폭지 권취부가 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 폭이 넓은 광폭지를 권취하여 광폭지 권취부를 형성하므로 작업성이 우수하며, 상기 광폭지에 비해 폭이 현저히 작은 세폭지가 케이블의 길이방향 및 방사방향으로 권취된 세폭지 권취부를 상기 경사면에 형성함으로써, 절연성능을 향상시킴과 동시에 경사면의 형상을 정밀하게 제어할 수 있다.
상기 제1 보강절연층(2102)을 이루는 복수개의 절연지층 중 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 세폭지 권취부만으로 형성될 수 있다. 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 상기 도체 접속부와 가까운 거리에 형성되며, 상기 도체접속부는 한 쌍의 도체를 서로 접속하는 과정에서 평활하지 않은 표면을 가지거나, 단차부가 발생할 수 있다. 특히, 상기 도체 접속부가 도체 압착슬리브를 포함하는 경우, 상기 도체 압착슬리브는 상기 도체 접속부의 기계적 성능을 강화하기 위하여 일정 수준 이상의 두께를 가질 수 있으며, 이로 인하여 상기 도체와의 높이 차이가 생겨 단차부가 발생할 수 있다.
상기 평활하지 않는 표면이나, 상기 단차부에 폭이 넓은 절연지를 균일하게 권취하는 것이 매우 곤란하며, 광폭지 권취부를 형성하게 되면 절연유가 미함침되거나 온도변화에 따른 절연유 팽창/수축시의 탈유로 인한 공극이 발생할 우려가 있다. 따라서, 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 세폭지 권취부만으로 형성하는 것이 바람직하다.
다만, 상기 세폭지 권취부는 상술한 바와 같이 절연 취약부로 작용할 수 있다. 케이블 통전시 고전계가 인가되는 부분인 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층을 세폭지 권취부 만으로 형성한 경우, 절연성능이 저하될 우려가 있다. 따라서, 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 이와 접하는 다른 절연지층 보다 체적저항률이 작은 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 크래프트지로 형성되고, 이와 접하는 다른 절연지층은 복합절연지로 형성되는 것이 바람직하다.
체적저항률에 따라 전계가 분포되는 저항성 전계분포 특성을 가지는 직류 전력전송의 특성상, 상대적으로 저항률이 낮은 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층 보다 이와 접하는 다른 절연지층에 큰 전계를 분담시킬수 있으므로, 절연성능을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 보강절연층 내지 제2 보강절연층의 상기 세폭지 권취부는 단일 세폭지구간 및/또는 이종 세폭지구간으로 구성될 수 있다. 여기서 단일세폭지 구간은 세폭지 권취부(N) 중 폭이 일정한 세폭지만으로 지권된 구간이며, 이종 세폭지 구간은 폭이 서로 다른 2 이상의 세폭지로 지권된 구간이다. 이와 같이 폭이 서로 상이한 세폭지로 이루어진 이종 세폭지 구간을 형성하는 경우, 폭이 일정한 세폭지만으로 세폭지 권취부(N)를 형성하는 경우에 비해 절연지 사이의 틈이 감소하여 절연내력을 향상시킬 수 있으며, 작업성도 우수하다.
한편, 상기 케이블에 전류가 흐름에 따라 케이블내 도체가 가열되어 케이블 내의 절연유의 점도가 감소하여 도체 소선 사이에 있던 동분들이 중력방향으로 이동할 수 있다. 중력방향으로 이동하는 동분들은 상기 보강절연층으로 유출될 수 있으며, 특히 세폭지 권취부 만으로 구성된 상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층으로 유출된 동분에서 절연파괴가 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 상기 도체 접속부는 상기 도체로부터 동분이 유출되는 것을 방지하는 동분유출방지부를 더 구비할 수 있으며, 상기 동분유출방지부는 상기 보강절연층과 상기 도체 사이에 형성될 수 있다. 이하 도 5 및 도 6를 참조하여 상기 동분유출방지부에 대하여 상세히 설명한다.
상기 동분유출방지부는 상술한 도체 압착슬리브와 상기 도체 사이에 배치되며, 상기 도체와 같은 계열의 금속 내지 합금으로 이루어진 동분유출방지판(211)과, 상기 도체 압착슬리브와 상기 도체 사이 또는 상기 보강절연층과 상기 도체 사이에 배치되며 상기 도체와 접하는 부분에서는 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되도록 반도전성 테이프를 횡권하여 형성된 제1 전계균일화층(212) 및 상기 보강절연층과 상기 도체압착슬리브 사이 또는 상기 보강절연층과 상기 제1 전계균일화층 사이에 배치되는 제2 전계균일화층(213)을 포함한다.
상기 도체 압착슬리브(1P)는 상술한 바와 같이 그 외면이 압착되어 한 쌍의 도체를 파지한다. 따라서, 압착에 의하여 내면에서 돌출되어 형성된 적어도 두 개의 주름산(1Pa’과 상기 주름산 사이에 형성되는 적어도 하나의 주름골(1Pb’을 갖는 몸체부를 포함할 수 있으며, 상기 주름산에서 가장 높은 곳을 산마루(T)로 정의할 수 있다.
상기 동분유출방지판(211)은 상기 도체 압착슬리브(1P)와 도체(11A, 11B) 사이에 배치될 수 있다. 즉 동분유출방지판(211)은 도체 압착슬리브(1P)의 내측에 배치되고, 도체 압착슬리브(1P)의 단부를 넘지 않을 수 있다. 다른 예로서 상기 동분유출방지판은 도체 압착슬리브(1P)와 도체(11A) 사이 뿐만 아니라 도체 압착슬리브(1P)의 양단을 넘어서까지 연장될 수 있다.
상기 동분유출방지판(211)은 동분이 투과할 수 없을 정도로 치밀한 조직을 가지는 재질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 압착슬리브의 압착시에 작용하는 힘에 견딜 수 있는 금속재질로 형성될 수 있다. 동분유출방지판(211)은 케이블(100A, 100B)의 도체(11A, 11B)의 재질에 대응하도록 구리, 알루미늄, 구리합금, 또는 알루미늄합금 재질로 이루어질 수 있다. 일 예로서 구리테이프를 종첨하고 납땜하여 이루어질 수 있다. 구리테이프의 양단을 납땜하여 동분유출방지판(211)을 형성하는 경우에는 납땜부를 매끈하게 처리하여 에지가 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 도체 압착슬리브(1P)와 도체(11A) 사이에서 동분유출방지판(211)이 종첨에 의해 케이블 도체(11A)를 감싸도록 형성되는바 도체(11A)에서 발생하는 동분의 유출경로가 최소화되고 이에 따라 동분은 상기 동분유출방지판(211)에 의해 차단될 수 있다.
상기 케이블 도체(11A)의 단부를 향하는 동분유출방지판(211)는 도체 압착슬리브(1P)의 압착에 의해 그 내측면에 형성되는 주름산(1Pa')을 넘어 주름골(1Pb')에 인접하는 위치의 일단부(a1)에서 시작하여 제1 케이블 절연층(14A1)을 향하는 타단부(a2)까지 연장됨으로써 도체 압착슬리브(1P)로부터 압착력을 받을 수 있다. 일 예로서 도 6에 도시된 바와 같이 동분유출방지판(211)은 주름산(1Pa')에서 가장 높은 지점인 산마루(T)를 넘어서까지 연장되는 것이 바람직하다. 또한 케이블의 제1 케이블 절연층(14A1)을 향하는 동분유출방지판(211)의 타단부(a2)는 도체 압착슬리브(1P)에서 돌출되어 에지로 작용하지 않을 수 있다.
상기 제1 전계균일화층(212)은 상기 도체 압착슬리브와 상기 도체 사이, 및 상기 보강절연층과 상기 도체 사이에 배치될 수 있다. 즉 제1 전계균일화층(212)은 상기 제1 보강절연층(2101)과 상기 도체(11A) 사이 뿐만 아니라 더 연장되어 도체 압착슬리브(1P)와 도체(11A) 사이에까지 이어질 수 있으며, 상기 주름산(도 6의 1Pa')에서 가장 높은 산마루(T)를 넘지 않고 그 직전까지 연장될 수 있다. 이와 같이 연장됨으로써 케이블의 도체(11A)와 도체 압착슬리브(1Pa) 간의 충분한 전류 경로를 확보할 수 있다.
상기 제1 전계균일화층(212)은 일 예로서 케이블(100A)의 내부반도전층이 연장됨으로써 이루어질 수 있다. 즉, 제1 전계균일화층(212)은 케이블(100A)의 내부반도전층 그 자체로서 형성될 수 있으며, 케이블 절연층과 함께 제거되지 않고 소정의 길이를 남겨 두고 제거되어 이루어지며, 상기 내부반도전층이 제거된 후에 도체(11A)가 노출된다.
상기 제1 전계균일화층(212)은 반도전성 테이프로 형성되어 상술한 케이블의 내부반도전층과 동일한 역할을 수행할 수 있으며, 동시에 상기 도체와 접하는 부분에서는 상기 반도전성 테이프가 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되도록 횡권하여 상기 동분의 유출을 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 도체와 접하는 부분에서는 적어도 한 매의 반도전테이프를 도체(11A) 상에 랩권, 즉 반도전성 1매를 상기 직류 전력 케이블(100A, 100B)의 길이방향으로 중첩시켜 횡권하여 형성할 수 있다. 또한, 복수 매의 반도전성 테이프를 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되도록 함께 횡권하는 공권으로 형성하여 작업성을 향상시킬 수 있다.
상기 동분유출방지판(211)과 상기 제1 전계균일화층(212)은 상기 도체압착슬리브의 주름산(T)에서 서로 중첩될 수 있으며, 바람직하게는 상기 도체 압착슬리브의 일단부와 상기 도체 압착슬리브의 일단부 측에 형성된 주름산(1Pa’의 산마루(T) 사이에서 서로 중첩될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 도체 압착슬리브의 일단부와 상기 도체 압착슬리브의 일단부 측에 형성된 주름산의 산마루(T) 사이에서 상기 동분유출방지판(211)과 상기 제1 전계균일화층(212)의 단부가 중첩될 수 있다. 즉, 상기 제1 전계균일화층(212)이 상기 주름산의 산마루(T)에 못 미쳐 그 직전까지 연장되어 형성되어 충분한 전류 경로를 확보할 수 있으며, 상기 제1 전계균일화층의 단부와 상기 동분유출방지판(211)이 상기 도체 압착슬리브의 일단부와 상기 도체 압착슬리브의 일단부 측에 형성된 주름산의 산마루(T) 사이에서 서로 중첩되어 상기 주름산의 형성시 작용한 힘에 의해 상기 동분유출방지판(211), 상기 제1 전계균일화층(212), 상기 도체 압착슬리브(1P) 및 상기 도체(11A)가 강하게 밀착된 바, 동분 유출경로를 최소화할 수 있다.
상기 제2 전계균일화층(213)은 반도전성 재질로 이루어지며, 상기 제1 보강절연층(2101A)과 상기 제1 전계균일화층(212) 사이 내지 상기 제1 보강절연층(2101A)과 상기 도체압착슬리브(1P) 사이에 형성된다. 특히, 상기 제2 전계균일화층(213)은 다듬질 후 불균일해진 상기 도체 압착슬리브의 외면을 평활화함으로써 상기 외면에서 작용하는 전계를 균일화 한다. 또한, 반도전성 테이프를 권취하여 형성할 수 있으며, 상기 반도전성 테이프가 상기 동분유출방지판(211), 상기 제1 전계균일화층(212), 상기 도체 압착슬리브(1P) 및 상기 도체(11A)를 가압하며 권취되는 바 동분 유출경로를 최소화할 수 있다.
상기 중간접속함 및 이를 이용한 중간접속 시스템은 접속함 외부반도전층(230)이 더 형성될 수 있다. 상기 접속함 외부반도전층(230)은 상기 보강절연층(210)을 둘러싸도록 형성되며, 상기 케이블의 외부반도전층(16) 내지 금속시스(22)와 통전된다.
상기 접속함 외부반도전층(230)은 제2 보강절연층(2102)의 슬로프부(2102B)의 외측면을 따라 형성되어 그 자체로 슬로프 형상을 가지는바, 케이블 절연층(14A)에서 중간접속함으로 연속되는 등전위선이 슬로프 형상을 갖는 상기 접속함 외부반도전층(230)의 기하학적인 형상에 따라 분포될 수 있다. 또한, 상기 접속함 외부반도층(230)은 케이블 절연층(14A, 14B), 보강절연층(210)에 비해 체적 저항이 낮을 수 있다. 즉, 접속함 외부반도전층(230)의 슬로프 형상 및 체적저항률을 이용하여 전계 분포를 제어할 수 있다.
상기 접속함 외부반도전층(230)은 상기 제2 보강절연층의 슬로프부(2102B) 외면에 반도전테이프를 권취함으로써 형성될 수 있으며, 상기 케이블의 외부반도전층(16)과 통전될 수 있다. 또한 상기 제2 보강절연층(2102)의 직선부(2102A)를 둘러싸도록 형성될 수도 있다.
이어서, 상기 케이블(100A)의 금속시스(22)와 통전되는 금속차폐층이 상기 보강절연층(210) 상에 복원되고, 스페이서(250) 및 보호동관(240)이 씌워진다.
상기 금속차폐층은 상기 제2 보강절연층의 슬로프부(2102B)와 직선부(2102A) 및 상기 접속함 외부반도전층(230)을 둘러싸도록 형성된다.
상기 제2 보강절연층의 슬로프부(2102B)를 둘러싸도록 형성되는 금속차폐층은 금속선재로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 금속선재는 상기 금속선재는 동선, 연동선 내지 주석도금연동선 등일 수 있으며, 상기 슬로프부(2102B)를 둘러싸도록 상기 금속선재를 권취하거나 상기 금속선재로 이루어진 편조체를 감아 형성할 수 있다. 상기 슬로프부(2102B)는 기울기가 일정하지 않을 수 있는 슬로프 형상의 외면을 가지므로 상기 금속선재 내지 편조체를 사용하여 상기 접속함 외부반도전층(230)과 상기 금속차폐층을 원활히 통전시킬 수 있다. 또한, 상기 금속선재 사이 사이로 절연유가 침투할 수 있으므로 후술하는 절연유 함침이 용이한 장점이 있다.
또한, 상기 중간접속함은 도 7에서와 같이 상기 제2 보강절연층의 직선부(2102A)를 둘러싸도록 형성되는 금속차폐층을 포함할 수 있으며, 상기 금속차폐층(250)은 금속테이프 내지 금속판으로 이루어질 수 있다. 비교적 평활한 외면을 가지는 상기 제2 보강절연층의 직선부(2102B)에는 금속판을 종첨하여 접합하거나, 금속테이프를 권취함으로써 작업성을 향상시킬 수 있다. 다만, 후술하는 절연유 함침이 용이하도록 하기 위하여 상기 금속테이프 내지 금속판은 천공이 되어 있을 수 있다.
상기 스페이서(250)는 내부에 관통공을 갖는 디스크 형상을 가지며, 알루미늄 등의 금속재질로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 보강절연층의 직선부에 형성된다. 상기 스페이서는 상기 관통공을 통해 보강절연층(210) 외측에 끼워져서 후술하는 동관(240)과 상기 보강절연층(210) 사이의 간격을 유지시킬 수 있다. 특히, 스페이서(250)는 도 7에 도시된 바와 같이 외측면에는 반경방향으로 복수 개의 오목부(251)가 서로 이격되어 형성될 수 있다. 상기 오목부(251)를 통해 동관(240) 내의 절연유가 통과하게 된다. 즉 절연유 함침시 상기 동관(240)에 주입되는 절연유가 상기 오목부(251)를 통해 중간접속함(200)의 길이방향으로 원활히 이동할 수 있다. 또한, 절연유의 유동에 의해 상기 스페이서(250)가 움직이는 것을 방지하기 위해 상기 스페이서(250) 양측에 금속선재를 감아 고정시킬 수 있다.
상기 금속차폐층(260)과 스페이서(250) 사이에 금속차폐층 보호부(270)가 더 형성될 수 있다. 상기 금속차폐층 보호부(270)은 절연지를 상기 금속차폐층(260) 상에 권취하여 형성되며, 상기 스페이서(250)에 의해 금속차폐층(260)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 상세하게, 상기 스페이서(250)가 보강절연층(210) 외측에 끼워질 때 상기 보강절연층(210) 상에 형성된 금속차폐층(260)의 표면에 스크레치가 발생하거나, 중간접속함의 하중이 작용하여 스페이서(250)에 의해 금속차폐층(260)이 눌려 에지부가 발생할 수 있다. 이에 따라 스페이서(250)와 금속차페층 사이에 상기 금속차폐층 보호부(270)를 형성하여 스페이서(250)에 의한 금속차폐층(260)의 손상을 방지하고, 에지부 발생 등과 같은 표면 손상 및 이에 의한 전계집중을 방지할 수 있다.
이어서, 보호동관(240)이 씌워진다. 상기 보호동관(240)은 외부로부터 접속함 내부를 보호하고, 상기 케이블(100)의 금속시스(22)와 통전되어 사고 전류의 통로 역할을 할 수 있다.
한편, 상기 중간접속 시스템은 상기 중간접속함에 절연유를 주유하여 절연성능을 담보할 필요가 있다. 구체적으로, 상기 보강절연층과 상기 보호동관 사이의 공간에 절연유를 충진하고, 특히, 반유침지를 권취하여 상기 보강절연층을 형성한 경우에는 상기 보강절연층을 절연유로 함침시켜 절연성능을 향상시킬 필요가 있다.
본 발명의 상기 보호동관(240)은 절연유 유입관과 절연유 배출관을 구비할 수 있다. 상기 유입관 및 배출관은 상기 보호동관(240)의 외면에 서로 반대방향으로 형성되며, 절연유가 이동하는 통로역할을 한다.
상기 유입관을 통해 상기 보호동관 내부로 공급되는 절연유가 상기 접속함 외부반도전층 및 금속차폐층을 통해 보강절연층(210)을 함침시키면서 상부의 배출관을 통해 외부로 배출된다. 또한, 질소 가스 등을 이용하여 상기 절연유를 가압함으로써, 보강절연층이 원활히 함침되도록 하여 절연성능을 향상시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 도체, 내부반도전층, 케이블 절연층 및 외부반도전층을 구비하는 한 쌍의 직류 전력케이블과 상기 한 쌍의 직류 전력케이블을 서로 연결시키는 중간접속함을 포함하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템에 있어서,
    상기 한 쌍의 직류 전력케이블은 상기 도체, 내부반도전층, 케이블 절연층 및 외부반도전층이 순차적으로 노출된 각 단부가 서로 대향하도록 구비되고,
    상기 중간접속함은,
    상기 노출된 한 쌍의 도체를 전기적, 기계적으로 연결하는 도체 접속부;
    상기 도체 접속부, 상기 노출된 내부반도전층 및 케이블 절연층을 둘러싸도록 절연지가 권취되어 상기 케이블 절연층 외경까지 형성되고, 길이방향에서의 양 단부에 경사면을 갖는 제1 보강절연층과, 상기 제1 보강절연층 및 상기 노출된 케이블 절연층을 둘러싸며 상기 케이블 길이방향으로의 폭이 일정한 직선부와 상기 직선부의 양단에 형성되며 상기 케이블 길이방향으로의 폭이 상기 케이블의 방사방향으로 감소하는 슬로프부를 구비한 제2 보강절연층을 포함하는 보강절연층; 및
    상기 제2 보강절연층의 슬로프부의 외측면을 따라 형성되어 그 자체로 슬로프 형상을 가지며, 반도전성 재질로 이루어진 접속함 외부반도전층을 구비하며,
    상기 제1보강절연층과 제2 보강절연층 각각은 방사방향으로 적층된 복수개의 절연지층으로 이루어지고,
    상기 제1보강절연층 또는 제2 보강절연층은 광폭지가 지권되어 형성되는 광폭지 권취부와 상기 광폭지 권취부에 접하며 상기 광폭지 권취부를 이루는 절연지에 비해 폭이 좁은 절연지로 이루어진 세폭지 권취부를 포함하며,
    상기 세폭지 권취부의 상면 및/또는 하면에는 광폭지 권취부가 배치된 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 보강절연층의 복수개의 절연지층 중 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 작은 외경을 가지는 절연지층 각각은 적어도 하나 이상의 세폭지 권취부와 광폭지 권취부를 포함하며, 어느 한 절연지층의 세폭지 권취부에서 상기 절연지층 상에 접하여 위치하거나 아래 접하여 위치하는 다른 절연지층의 세폭지 권취부까지의 이격된 거리는 상기 절연지층에 접하는 절연지층 내에서 서로 인접한 광폭지 권취부들이 접하여 형성되는 맞대기부와 상기 절연지층의 세폭지 권취부 사이의 최단 거리보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 보강절연층의 상기 세폭지 권취부는 상기 슬로프부에는 위치하지 않고 상기 직선부에 위치하는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 세폭지 권취부는 절연지가 동일한 세폭지 권취부 내에서 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되거나 이격되도록 횡권되어 형성되며, 상기 케이블의 방사방향으로 적층된 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 보강절연층의 복수개의 절연지층 중 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 작은 외경을 가지는 절연지층 각각은 상기 세폭지 권취부의 양측면이 광폭지 권취부와 접하는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 보강절연층의 복수개의 절연지층 중 최내곽층을 이루는 절연지층 보다 큰 외경을 가지는 절연지층 각각은 적어도 하나 이상의 세폭지 권취부와 광폭지 권취부를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 케이블 절연층은 슬로프 형상의 단부를 구비하며,
    상기 제1 보강절연층은 상기 슬로프 형상의 단부에 대응하는 형태의 경사면을 구비하고,
    상기 경사면은 상기 세폭지 권취부의 외측면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 케이블 절연층은 슬로프 형상의 단부는 다단 슬로프 형상이며,
    상기 제1 보강절연층은 상기 슬로프 형상의 단부에 대응하는 복수개의 경사면을 구비하고,
    상기 복수개의 경사면 각각은 상기 세폭지 권취부의 외측면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
  9. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 절연지층 중 상기 제2 보강절연층의 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 작은 외경을 가지며 상기 제1 보강절연층의 최외곽층을 이루는 절연지층 보다 큰 외경을 가지는 복수개의 절연지층 각각은 동일한 절연지층 내에서 서로 다른 광폭지 권취부가 접하여 형성되는 계면으로 이루어진 맞대기부를 구비하며, 동일한 절연지층 내에서의 상기 세폭지 권취부의 개수가 동일한 절연지층 내에서의 상기 맞대기부의 개수보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 세폭지 권취부만으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 이와 접하는 절연지층 보다 체적저항률이 작은 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 보강절연층의 최내곽층을 이루는 절연지층은 크래프트지로 이루어진 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 보강절연층의 상기 세폭지 권취부는 상기 슬로프부에는 위치하지 않고 상기 직선부에 위치하는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 보강절연층 또는 상기 제2 보강절연층의 상기 세폭지 권취부는 단일 세폭지구간 또는 이종 세폭지구간으로 이루어지며,
    상기 단일 세폭지구간은 상기 세폭지 권취부 중 폭이 일정한 세폭지만으로 지권된 구간이고,
    상기 이종 세폭지구간은 상기 세폭지 권취부 중 폭이 서로 상이한 2 이상의 세폭지로 지권되는 구간인 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 도체접속부는,
    상기 한 쌍의 전력케이블의 도체를 파지하며 서로 전기적으로 연결하는 도체 압착슬리브; 및
    상기 보강절연층과 상기 도체 사이에 형성되어 상기 도체로부터 동분(銅粉)이 유출되는 것을 방지하는 동분유출방지부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 동분유출방지부는,
    상기 도체 압착슬리브와 상기 도체 사이에 배치되며, 상기 도체와 같은 계열의 금속 내지 합금으로 이루어진 동분유출방지판;
    상기 도체 압착슬리브와 상기 도체 사이, 또는 상기 보강절연층과 상기 도체 사이에 배치되며, 상기 도체와 접하는 부분에서는 상기 케이블의 길이방향으로 중첩되도록 반도전성 테이프를 횡권하여 형성되는 제1 전계균일화층; 및
    상기 보강절연층과 상기 도체 압착슬리브 사이, 또는 상기 보강절연층과 상기 제1 전계균일화층 사이에 배치되는 제2 전계균일화층을 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 도체 압착슬리브는 내면에서 돌출되어 형성된 적어도 두 개의 주름산과 상기 주름산 사이에 형성되는 적어도 하나의 주름골을 갖는 몸체부를 포함하며,
    상기 동분유출방지판은 상기 몸체부와 상기 도체 사이에 배치되고, 상기 주름산을 넘어서까지 배치되는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 동분유출방지부는 상기 도체 압착슬리브의 상기 주름산에서 상기 동분유출방지판의 적어도 일부와 상기 제1 전계균일화층의 적어도 일부가 중첩되는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 동분유출방지부는 상기 도체 압착슬리브의 일단부와 상기 도체 압착슬리브 일단부 측에 형성된 주름산의 꼭지점 사이에서 상기 동분유출방지판과 상기 제1전계균일화층의 단부가 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 직류 전력케이블 중간접속 시스템.
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