WO2022149803A1 - 이종 전력 케이블 코어 접속장치 및 이를 구비하는 이종 전력 케이블 접속 시스템 - Google Patents

이종 전력 케이블 코어 접속장치 및 이를 구비하는 이종 전력 케이블 접속 시스템 Download PDF

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WO2022149803A1
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power cable
conductor
cable core
connection
insulating
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이태호
최진욱
이웅엽
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엘에스전선 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a heterogeneous power cable core connection device and a heterogeneous power cable connection system having the same. More specifically, the present invention is a heterogeneous power cable core connecting device that minimizes the volume of the connecting device for connecting the heterogeneous power cable and can minimize the occurrence of cracks in the insulating molding part in which the connecting conductor is embedded when the conductor of the heterogeneous power cable core is energized. And it relates to a heterogeneous power cable connection system having the same.
  • the power cable has an insulating layer on the outside of the conductor, and may be classified into a ground-insulated (OF, POF, MI, etc.) power cable and an XLPE insulated power cable having a ground-insulating insulating layer according to the type of the insulating layer.
  • a ground-insulated (OF, POF, MI, etc.) power cable and an XLPE insulated power cable having a ground-insulating insulating layer according to the type of the insulating layer.
  • the power cables should be connected through the intermediate junction box at predetermined intervals.
  • intermediate connection of power cables is performed by applying each dedicated intermediate junction box.
  • connection structure of the ground insulated power cable and the XLPE insulated power cable consists of a reinforced insulating layer composed of winding insulating paper based on the boundary area, insulating molding surrounding the connecting conductor, or a sleeve made of a material such as PMJ (PRE-MOLDED JOINT) rubber. It has a structure to reinforce insulation performance by mounting a member.
  • one side of the sleeve conductor for connecting the conductors of both power cables is configured as a high-pressure oil filling environment.
  • the earth insulated power cable area and the XLPE insulated power cable area should be spatially separated.
  • FIG. 1 is an intermediate insulated power cable 100A having a three-phase core 100a of a high-pressure, fluid-filled (HPFF) pipe type and an XLPE power cable 100B having a three-phase core 100b. It shows a heterogeneous power cable connection device 1000' for connection.
  • HPFF high-pressure, fluid-filled
  • the earth-insulated power cable area ( A) unlike the XLPE insulated power cable region (B), has a structure in which a high-pressure fluid is accommodated, a housing having an enlarged diameter than a pipe, and a flange member 500 provided with a connecting conductor is interposed in the boundary region.
  • it may be configured in such a way that a plurality of reinforcing insulating layers 140a and pre-mold joints 140b are provided for each phase in the housings 200a and 200b constituting each cable area.
  • the heterogeneous power cable connection device 1000 ′ having these types of housings 200a and 200b has a larger diameter than the high-pressure pipe constituting the cable and the inside is filled with high-pressure insulating oil, so the volume of the connection system is large and heavy, so the inside of the manhole There is a problem in that it is not easy to connect and install in pipelines, etc.
  • the PMJ PRE-MOLDED JOINT
  • the PMJ increases the size of the PMJ for insulation, so it is difficult to connect and install it in an underground pipeline.
  • an insulating connection sleeve composed of a connection conductor and an insulating molding part can be considered as an insulating means for insulating the XLPE power cable connection part, but heat shrinkage/expansion of the insulating insulating molding part or the connection conductor There is a possibility that cracks may occur in the insulation molding portion due to the difference in the coefficient of thermal expansion of the insulation molding portion and the insulation molding portion, and thus durability may be a problem.
  • the present invention provides a heterogeneous power cable core connection device capable of minimizing the volume of a connection device for connection of a heterogeneous power cable and minimizing the occurrence of cracks in an insulating molding part in which a connection conductor is embedded when a conductor of a heterogeneous power cable core is energized, and a device comprising the same It is a problem to be solved to provide a heterogeneous power cable connection system.
  • the present invention provides a heterogeneous power cable core connection device for connecting a ground insulation power cable core and an XLPE power cable core, wherein the conductor of the ground insulation power cable core is connected at one end and the XLPE power cable at the other end an insulated connection sleeve including a connection conductor to which the conductor of the core is connected and an insulating molding part surrounding the outer periphery of the connection conductor, wherein the connection conductor includes a diaphragm, an enlarged diameter extending from the diaphragm, and the XLPE power cable It includes a recessed part into which the conductor of the core is inserted, and the longitudinal gradient of the outer peripheral surface of the insulating molding part surrounding the expanded diameter part has a size between the minimum gradient and the maximum gradient of the outer peripheral surface of the enlarged diameter part.
  • a cable core connector may be provided.
  • the insulating molding part may include an inclined part surrounding the enlarged diameter part, and a longitudinal inclination of an outer peripheral surface of the inclined part may be in a range of 10 degrees to 30 degrees.
  • the longitudinal gradient of the outer peripheral surface of the inclined portion may have a constant size.
  • the insulating molding part may include a plurality of inclined parts having different inclinations, and at least some of the plurality of inclined parts may be configured to be spaced apart from each other.
  • the insulating molding portion in the direction from one end of the connecting conductor to the other end, is provided with two inclined portions successively, a horizontal portion without inclination is provided behind the two inclined portions, and another inclined portion is provided behind the horizontal portion. can be provided.
  • the plurality of inclined portions may be provided in a direction from one end of the connecting conductor to the other end, and a horizontal portion having no inclination may be provided between the plurality of inclined portions.
  • three inclined portions may be provided in a direction from one end of the connecting conductor constituting the insulating connection sleeve to the other end, and a horizontal portion having no inclination may be provided between the three inclined portions.
  • the reinforcing insulating layer may overlap the insulating molding part up to two inclined parts in front of the horizontal part.
  • connection conductor includes a first conductor part having a connection port to which a conductor of the earth-insulated power cable core is connected, and a second conductor part joined to the first conductor part and including the copper diameter part, the recessed part and the enlarged diameter part. It may include a conductor part.
  • the insulating molding part surrounds the outer circumferential surface of the second conductor part, and the second conductor part has a coefficient of thermal expansion relatively closer to the thermal expansion coefficient of the insulating molding part among the conductors of the earth insulated power cable core and the conductors of the XLPE power cable core. It may have the same material as the conductor.
  • a reinforcing insulating layer configured to wrap a part of an insulating layer constituting the earth-insulated power cable core, an outside of the first conductor part, and at least a part of the insulating molding part with an insulating paper; and a stress relief cone mounted between the rear inner side of the insulating connection sleeve and the outer circumferential surface of the XLPE power cable core.
  • the thickness of the insulating molding part at any point of the enlarged diameter part may have a size of 40% or more to 130% or less of the radius of the second conductor part.
  • the stress relief cone elastic support unit for elastically supporting the stress relief cone in the direction of the insulating connection sleeve; may further include.
  • the XLPE power cable core is mounted to surround the end of the conductor, and further includes a conductor adapter mounted to be locked inside the recess of the insulating connection sleeve, wherein the conductor adapter has at least one locking pin on its outer circumferential surface and a locking groove for hooking and fixing the locking pin to the inner circumferential surface of the recessed part may be provided.
  • the locking pin may be mounted in a state of being elastically supported by the conductor adapter.
  • both the conductor of the XLPE power cable core and the conductor adapter may be composed of aluminum or composed of copper.
  • a contact band made of a metal material may be provided on the outer circumferential surface of the conductor adapter to enhance contact between the outer circumferential surface of the conductor adapter and the inner circumferential surface of the depression.
  • the contact band may be made of a silver-plated material or a zinc-plated material.
  • the present invention is a heterogeneous power cable core connecting device for connecting a grounded insulated power cable core and an XLPE power cable core.
  • an insulating connection sleeve including a first conductor part, a second conductor part to which a conductor of the XLPE power cable core is connected, and an insulating molding part surrounding an outer periphery of the second conductor part; a thermal expansion coefficient of an insulation molding part among the conductors of the earth-insulated power cable core and the conductors of the XLPE power cable core; It is possible to provide a heterogeneous power cable core connecting device, characterized in that it has the same material as the conductor having a coefficient of thermal expansion that is relatively closer to .
  • the present invention is a heterogeneous power cable core connection device for connecting a ground insulation power cable core and an XLPE power cable core, the conductor of the ground insulation power cable core is connected at one end and XLPE at the other end Including; an insulating connection sleeve including a connection conductor to which the conductor of the power cable core is connected and an insulating molding part surrounding the outer periphery of the connection conductor, wherein the connection conductor includes a diaphragm part, an expanded diameter part extending from the diaphragm part, and the XLPE
  • a different type characterized in that it includes a depression into which the conductor of the power cable core is inserted, and the longitudinal inclination of the outer peripheral surface at any point of the insulating molding part is gradually expanded to an inclination of 30 degrees or less in the direction of the other end of the connecting conductor.
  • a power cable core connection device may be provided.
  • the present invention is a heterogeneous power cable core connection device for connecting a ground insulation power cable core and an XLPE power cable core, the conductor of the ground insulation power cable core is connected at one end and XLPE at the other end Including; an insulating connection sleeve including a connection conductor to which the conductor of the power cable core is connected and an insulating molding part surrounding the outer periphery of the connection conductor, wherein the connection conductor includes a diaphragm part, an expanded diameter part extending from the diaphragm part, and the XLPE
  • the inclination of the straight line connecting the starting point and the end point in the longitudinal direction of the insulation molding part surrounding the expanded diameter part of the power cable core, including a recessed part into which the conductor of the power cable core is inserted, is the size between the minimum inclination and the maximum inclination of the outer peripheral surface of the expanded diameter part. It is possible to provide a heterogeneous power cable core connection device
  • the present invention is a plurality of earth insulated power cable core is accommodated, the main pipe is filled with insulating oil at a high pressure; a plurality of branch pipes branched from the main pipe into a plurality of branch pipes each accommodating a ground-insulated power cable core; And, any one of claims 1 to 21, wherein one end is connected to the plurality of branch pipes, and each of the plurality of branch insulated power cable cores is respectively connected to a plurality of XLPE power cable cores branched from the XLPE power cable at the other end. It is possible to provide a heterogeneous cable connection system comprising a; a plurality of heterogeneous power cable core connection device according to the claim.
  • the core connection device for connecting the heterogeneous power cables having a plurality of phase cores for each phase is applied and installed in a narrow space such as a manhole This is possible and workability can be improved.
  • the volume of the core connection device for each phase can be minimized by omitting the pre-mold joint in the core connection device for connecting the cores for each phase.
  • the heterogeneous power cable core connecting device and the heterogeneous power cable connecting system having the same according to the present invention it is possible to minimize the occurrence of cracks in the insulating molding part in which the connecting conductor is embedded when the conductor of the heterogeneous power cable core is energized.
  • FIG. 1 shows a heterogeneous power cable connection device for intermediately connecting a three-phase earth-insulated power cable of a high-pressure, fluid-filled (HPFF) pipe type and a three-phase XLPE insulated power cable.
  • HPFF high-pressure, fluid-filled
  • FIG. 2 shows a heterogeneous cable connection system according to the present invention.
  • Figure 3 shows a cross-sectional view of the heterogeneous power cable core connecting device constituting the heterogeneous cable connecting system according to the present invention shown in Fig. 2 .
  • FIGS. 4 and 5 show a cross-sectional view of an insulating connection sleeve constituting the heterogeneous power cable core connection device of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged view of an enlarged diameter part constituting the second conductor part of the connection sleeve shown in FIGS. 4 and 5 .
  • FIG. 7 shows an image of the outer peripheral surface of the insulating connection sleeve of the heterogeneous power cable core connection device according to the intermediate research result of the development process of the heterogeneous power cable core connection device according to the present invention.
  • FIG. 8 shows a cross-sectional view of the insulating connecting sleeve shown in FIG. 7 .
  • Fig. 9 shows a cross-sectional view in the vicinity of the connection portion of the conductor portion of the insulating connecting sleeve and the XLPE power cable core constituting the heterogeneous cable connecting system according to the present invention.
  • connection sleeve 10 is an enlarged view of an enlarged diameter part constituting the second conductor part of the connection sleeve according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a heterogeneous cable connection system 1000 according to the present invention
  • FIG. 3 is a heterogeneous power cable core connection device 300a, 300b constituting the heterogeneous cable connection system 1000 according to the present invention shown in FIG. , 300c) shows a cross-sectional view.
  • the heterogeneous cable connection system 1000 is a high-pressure, fluid-filled (HPFF) pipe type 3-phase earth-insulated power cable (100x, hereinafter, referred to as 'interrupted-insulated power cable') and 3-phase XLPE insulation
  • HPFF high-pressure, fluid-filled
  • the different power cable core connection devices 300a, 300b, 300c
  • the HPFF (high-pressure, fluid-filled) pipe type 3-phase earth-insulated power cable 100x has a 3-phase earth-insulated cable core in a state in which high-pressure insulating oil is filled in the high-pressure pipe 180 .
  • the connected XLPE insulated power cable is a three-phase XLPE cable core (110ya, 110yb, 110yc) is accommodated in the cable jacket 170, the heterogeneous cable connection system 1000 according to the present invention ), the core of each phase can be connected to each phase.
  • the high-pressure, fluid-filled (HPFF) pipe type three-phase earth-insulated power cable 100x divides the high-pressure pipe 180 into the three branch pipes 118a, 118b, and 118c. branching through, and in each branch pipe 118a, 118b, 118c, a ground-insulated cable core may be accommodated.
  • HPFF fluid-filled
  • Each branch pipe (118a, 118b, 118c) accommodated in each branch pipe (118a, 118b, 118c) is a three-phase XLPE cable core ( 110ya, 110yb, 110yc) and may be connected to each other.
  • the three-phase XLPE cable may be in a form in which the three-phase XLPE cable core (110ya, 110yb, 110yc) is accommodated in the cable jacket 170, so each core (110ya, 110yb, 110yc) is a heterogeneous power cable core connection device (300a, 300b) , 300c) can be connected to the heterogeneous power cable core connecting device (300a, 300b, 300c) by removing the cable jacket 170 and branching each core.
  • connection part of each core becomes one connection device, and one side of the boundary area is filled with high-voltage insulating oil, so the volume and weight are large. It was very difficult to work and install space inside an underground pipe or manhole, but as shown in FIG. 2, even in a heterogeneous three-phase power cable, a heterogeneous power cable core connection device 300 for each core 110 was applied. Since the connection device 300 for each phase is divided and installed inside the conduit, it can be installed in a narrow space inside the underground conduit.
  • an embodiment of the present invention maintains the structure in which the connection part of each core of the conventional three-phase heterogeneous power cable core connection device disclosed in FIG. 1 is one connection device, and the insulation connection shown in FIGS. 3 to 6 It includes the case where a sleeve structure is applied. That is, in one embodiment of the present invention, while maintaining the housings 200a and 200b and the flange member 500 in FIG. 1, only the structure connecting each core of the earth-insulated power cable and the XLPE power cable is replaced with FIGS. 3 to 6 can be a structure.
  • a flange member 500 provided with a structure and a connecting conductor housing 200a and 200b in which a high-pressure fluid is accommodated in the ground-insulated power cable shown in FIG. 1 and has a diameter larger than that of a pipe. While maintaining the structure interposed in the boundary region, the PMJ structure is excluded from the XLPE power cable. It may have a negative crack prevention effect.
  • the heterogeneous power cable core connecting devices 300a, 300b, and 300c shown in FIG. 3 have one end connected to the conductor of the ground insulated power cable, and the connecting conductor 321 to which the conductor and the other end of the XLPE power cable are connected, and the connecting conductor (321) an insulating connection sleeve 320 including an insulating molding part 326 surrounding the outer periphery; A part of the insulating layer 140 for insulating the conductor constituting the earth-insulated power cable core, the outside of the connection conductor 321 to which the conductor 101x of the earth-insulated power cable core is connected, and the insulating connection sleeve 320 ) a reinforcing insulating layer 310 configured to wrap at least a portion of an insulating paper; a stress relief cone 350 mounted between the rear inner side of the insulating connection sleeve 320 and the outer circumferential surface of the XLPE power cable; The stress relief cone 350 is mounted on the rear of the elastic support
  • the insulating connection sleeve 320 may be provided with a connection conductor 321 to which the conductors 101x and 101y of the heterogeneous cable cores 110x and 110y are connected, respectively, embedded therein.
  • a conductor 101x constituting the core 110x of the ground-insulated power cable is connected to one end of the connection conductor 321, and the conductor 101y constituting the core 110Y of the XLPE power cable is connected to the other end. have.
  • the insulating connection sleeve 320 electrically connects the conductors 101x and 101y of the heterogeneous cable core to be connected to each other, and at the same time, a space filled with insulating oil among the housing internal spaces constituting the heterogeneous cable connection device 300 and a space to be described later. It may perform a function of partitioning an area in which the stress relief cone 350 for electric field relaxation of the XLPE power cable core is installed.
  • the left region in FIG. 3 is a region in which the insulating oil is filled with high pressure in the housing, and may communicate with the branch pipe 118 branched from the high pressure pipe 180 shown in FIG. 2 .
  • a reinforcing insulating layer by winding insulating paper around one end of the connection conductor 321 of the insulating connection sleeve 320 and the connection region C1 of the conductor constituting the core 110x of the ground-insulated power cable to reinforce the insulation of the connection part. 310 is provided, and an external semi-conductive restoration layer (not shown) formed by winding carbon paper on the outside of the reinforcing insulating layer 310 may be provided, and the external semi-conductive restoration layer is the core 110x of the earth-insulated power cable. ) may be connected to the outer semiconducting layer 160 .
  • the reinforcing insulating layer 310 is an insulating layer 140x constituting the earth-insulated power cable core, and a conductor connection region c1 in which the conductor 101x of the earth-insulated power cable core and one end of the connecting conductor 321 are connected. ) and at least a portion of the insulating connection sleeve 320 is wrapped with insulating paper, so that the insulating layer constituting the earth insulating power cable core can be expanded and reinforced in the same manner.
  • the insulating connection sleeve 320 may include a connection conductor 321 and an insulating molding part 326 .
  • the reinforcing insulating layer 310 is configured to wrap at least a portion of the insulating connection sleeve 320 in the direction of the other end of the connection conductor 321 with an insulating paper, As shown in FIG. 3 by reducing the thickness of the reinforcing insulating layer 310 in response to the increase in thickness, the outer circumferential surface of the reinforcing insulating layer 310 surrounding the insulating molding part 326 and the conductor connection region C1 may be configured to be flat.
  • the insulating molding part 326 surrounds the outer periphery of the connecting conductor 321 and may be made of a material capable of insulating the connecting conductor 321 .
  • the insulating molding part 326 may be made of an epoxy resin.
  • the connecting conductor 321 is connected to the conductor 101x of the ground-insulated power cable core 110x at one end and the conductor 101y of the XLPE power cable core 110y at the other end.
  • connection conductor 321 may be embedded inside the insulating molding part 326 . As shown in FIG. 3 , one end of the connecting conductor 321 is exposed to the outside of the insulating molding part 326 and the thickness of the connecting device is gradually increased toward the housing fastening portion of the connecting device, that is, the other end. .
  • connection conductor 321 of the insulated connection sleeve 320 may have an enlarged diameter, and the conductor 101x of the core 110y of the XLPE power cable may be connected therein.
  • connection conductors 321 constituting the insulating connection sleeve 320 may be made of aluminum or copper.
  • the region buried in the insulating molding part 326 of the connecting conductor 321 is insulating molding among the conductor 101x of the ground-insulated power cable core 110x and the conductor 101y of the XLPE power cable core 110y. It may have the same material as the conductor having a coefficient of thermal expansion relatively close to the coefficient of thermal expansion of the portion 326 .
  • the region buried in the insulating molding part 326 of the connecting conductor 321 may be made of an aluminum material having a small deviation in thermal expansion coefficient from the insulating molding part 326, and the conductor of the cable core to be connected is aluminum. Alternatively, it may be made of a copper material.
  • the coefficient of thermal expansion is a value indicating a rate of change in volume or length that changes as the temperature of a material changes, and includes a coefficient of body expansion and a coefficient of linear expansion.
  • the coefficient of body expansion is a value obtained by converting the volume that increases as the temperature rises by 1°C into the volume at 0°C
  • the coefficient of linear expansion is a value obtained by converting the length at which the temperature increases by 1°C to the length at 0°C.
  • the coefficient of thermal expansion is an intrinsic value of a material, and when the coefficients of thermal expansion between adjacent materials are different, a crack may occur in a material with weak strength among adjacent materials due to a thermal expansion deviation. Meanwhile, in the temperature range 0 ⁇ 100°C, epoxy 36 ⁇ 80*10 -6 m/(m °C), aluminum 23.8*10 -6 m/(m °C), copper 17.1*10 -6 m/(m °C) (m °C) has a coefficient of linear expansion.
  • the region of the connection conductor 321 buried in the insulating molding part 326 is made of aluminum having a linear expansion coefficient similar to that of insulation as much as possible, it is possible to prevent cracks in the insulating molding part 326 having a weak strength.
  • the method of connecting the connecting conductor 321 and the conductor 101x of the ground-insulated power cable core 110x is mainly used by a crimping method, depending on the type of the conductor 101x of the ground-insulated power cable core 110x. Accordingly, the end of the connecting conductor 321 may be formed differently.
  • the conductor 101x of the ground insulation power cable core 110x is made of aluminum
  • the end of the connecting conductor 321 is made of an aluminum material and is integrally formed with the region embedded in the insulating molding part 326.
  • the end of the connecting conductor 321 is made of copper in order to solve the metal surface oxidation problem that occurs when a dissimilar metal is pressed.
  • one end of the connecting conductor 321 has an insulated connection sleeve for connecting the conductor of the cable.
  • a front connector is formed so that the conductor 101x of the insulated cable core 110x is inserted and compressed to form the first conductor connection region c1, and is composed of a first conductor part 321x made of copper, and the first A second conductor part 321y made of aluminum is joined to the first conductor part 321x by welding or the like at the rear of the conductor part 321x, and a region buried inside the insulation may be all made of an aluminum material.
  • the other end of the connecting conductor 321 is connected to a conductor of the XLPE cable core 110y.
  • a connection method such as crimping may be used.
  • the conductor adapter 330 having a separate fixing flange is connected to the conductor 101y of the XLPE cable core 110y by a method such as crimping, and then the conductor adapter 330 is connected to the connecting conductor 321.
  • the second conductor connection region c2 may be formed by press-fitting into the insertion groove provided with the locking protrusion formed inside the rear connection port, thereby completing the conductor connection between the insulating connection sleeve and the cable.
  • a stress relief cone 350 for electric field relaxation may be mounted outside the exposed XLPE insulating layer 140y behind the conductor of the XLPE cable core 110y.
  • An elastic support unit for elastically supporting the stress relief cone 350 at the rear of the stress relief cone 350 in order to adhere the stress relief cone 350 to the inside of the insulating molding part 326 of the insulating connection sleeve 320 . 360 may be provided.
  • the elastic support unit 360 is provided with a pipe-type propulsion member 361 for propelling the rear of the stress relief cone 350, and a plurality of spring-shaped elastic members 366 behind the propulsion member 361 are provided. It may be configured to be provided.
  • the elastic support unit 360 when the elastic support unit 360 is mounted in a housing (h) constituting the heterogeneous power cable connection device, the elastic member 366 is compressed to elastically support the propulsion member 361.
  • the propulsion member 361 of the unit 360 maintains a state in which the stress relief cone 350 is elastically propelled, so that the inner circumferential surface of the insulating molding part 326 of the insulating connection sleeve 320 and the inner circumferential surface of the stress relief cone 350 are maintained. adhesion can be maintained.
  • the heterogeneous power cable core connection device 300 includes a housing (h) to which the core 110x of the ground-insulated power cable and the core 110y of the XLPE power cable are introduced and connected, and the housing includes a plurality of It can be divided into four prefabricated housings (h1, h2, h3), and in the boundary area between the core (110x) of the ground-insulated power cable and the core (110y) of the XLPE power cable and the housing, there is a connection part (S) for sealing. provided so that each cable core can be closed.
  • connection area of the ground-insulated power cable core 110x is an area filled with high-pressure insulating oil, and the core of the XLPE power cable It is configured to be separated from the connection area of (110Y).
  • the insulating molding part 326 constituting the insulating connection sleeve 320 is connected to a conductor.
  • the thickness is gradually increased from the rear of the region c1 and a stopping step 326p may be formed at a point at which the thickness is maximum.
  • the stopping step 326p is a structure for assembling or supporting the insulating molding part 326 and the housing, and is a stepped structure formed in the area of the maximum outer diameter of the insulating molding part 326 .
  • the connection conductor 321 is embedded therein, and the connection conductor 321 and the insulating molding part 326 repeat expansion and contraction according to heat generation during energization.
  • the insulating connection sleeve 320 is a second conductor part made of aluminum so that the conductive part embedded in the insulating molding part 326 of the connection conductor 321 can be reduced from the insulating molding part 326 and the thermal expansion coefficient deviation. (321y) is the same as described above.
  • the shape of the insulation molding part 326 when the heterogeneous power cable core connection device 300 according to the present invention is repeatedly expanded and contracted due to heat generation and cooling of the aluminum conductor constituting the connection conductor 321 during the development process. It was confirmed that cracks of the insulating molding part 326 may be generated according to this.
  • the heterogeneous power cable core connection device is a heterogeneous power cable core connection device for connecting a ground insulation power cable core and an XLPE power cable core, wherein the conductor of the ground insulation power cable core is connected at one end and XLPE power at the other end an insulated connection sleeve 320 including a connection conductor 321 to which the conductor of the cable core is connected and an insulating molding part 326 surrounding the outer periphery of the connection conductor, wherein the connection conductor 321 is the XLPE power cable It may include a recessed part into which the conductor of the core is inserted, and an enlarged diameter part in which the outer diameter is expanded near the recessed part.
  • the longitudinal inclination of the outer peripheral surface of the insulating molding part surrounding the enlarged diameter part may have a size between the minimum inclination and the maximum inclination of the outer peripheral surface of the enlarged diameter part.
  • the connecting conductor 321 is divided and formed according to the material of the conductor 101x of the ground insulation power cable core 110x (when the conductor 101x is copper) or is formed integrally (the conductor 101x is aluminum) case) may be as described above. 4 to 8, when the conductor 101x of the ground-insulated power cable core 110x is copper, the connection conductor 321 formed by division will be described as an example.
  • Figure 4 shows a cross-sectional view of an insulating connection sleeve according to one embodiment constituting the heterogeneous power cable core connection device of the present invention
  • Figure 5 is according to another embodiment constituting the heterogeneous power cable core connection device of the present invention It shows a cross-sectional view of the insulating connection sleeve
  • FIG. 6 shows an enlarged view of the enlarged diameter part constituting the second conductor part of the insulating connection sleeve shown in FIG. 4 or 5
  • FIG. 7 is a heterogeneous power cable core according to the present invention.
  • connection device shows an image taken of the outer peripheral surface of the insulation molding part 326 ′ constituting the insulation connection sleeve of the heterogeneous power cable core connection device according to the intermediate research result of the development process, and FIG. 8 is the insulation connection sleeve shown in FIG. A cross-sectional view of 320' is shown.
  • connection conductor 321 is embedded therein and an insulating molding part 326 is provided outside the connection conductor 321 .
  • One end (left end) of the connecting conductor 321 constituting the insulated connecting sleeve 320 shown in FIG. 4 is connected to the conductor of the earth insulated power cable core by inserting and crimping.
  • one end of the connecting conductor 321 is made of a copper material and consists of a first conductor portion 321x having a connecting port 321xh into which the conductor 101x of the ground-insulated power cable core 110x is inserted, The first conductor part 321x is joined to the second conductor part 321y by welding or the like.
  • connection conductor 321 composed of the second conductor portion 321y
  • a connection port 321yh to which the conductor of the core 110Y of the XLPE power cable is connected may be formed, and the insulation molding portion 326 ) surrounds the second conductor part 321y and may be configured in a shape in which the outer diameter increases toward the rear, that is, in the other end direction of the connecting conductor 321 .
  • the second conductor portion 321y is surrounded by the reinforcing insulating layer 310 (refer to FIG. 3 ) in the direction of the connection port 321yh, and includes a first diameter portion 321b and a second diameter portion having a constant outer diameter.
  • a third diameter portion 321d having a constant outer diameter, an enlarged diameter portion 321e having an enlarged outer diameter, and a connecting port 321yh, which is provided with a 321c, is not covered by the reinforcing insulating layer 310 or can be partially covered by the reinforcing insulating layer 310 It may be configured to include a recessed portion 321f formed therein.
  • the enlarged diameter portion 321e means a portion from the starting position where the outer diameter increases in the connection conductor 321 to the position where the connection port 321yh is formed, and is a part of the connection conductor 321 disposed in the region e in FIG. 6 .
  • the recessed portion 321f refers to a portion from the position where the connection port 321yh is formed in the connection conductor 321 to the end of the other end of the connection conductor, and is a part of the connection conductor 321 disposed in the area f in FIG. 4 .
  • the insulating molding part 326 may also be composed of an inclined part and a horizontal part, and a first inclined part 326b is provided outside the first diameter part 321b, 2 A second inclined portion 326c is provided on the outside of the diameter 321c, a first horizontal portion 326d is provided on the outside of the third diameter portion 321d, and a third inclined portion is provided on the outside of the expanded diameter portion 321e. 326e may be provided, and a second horizontal portion 326f may be provided outside the recessed portion 321f.
  • the insulating molding part of the insulating connection sleeve constituting the heterogeneous power cable core connection device of the present invention is provided with a plurality of inclined parts having different longitudinal inclinations of the outer peripheral surface, and at least some of the inclined parts are horizontal. It may be configured to be spaced apart from each other.
  • the 'slope' of the insulating molding part means an angle formed with the horizontal reference line based on the longitudinal section of the insulating molding part.
  • the first horizontal portion 326d is provided to partition the first inclined portion 326b and the second inclined portion 326c wrapped by the reinforcing insulating layer 310 from the third inclined portion 326e,
  • the outer peripheral surface of the end of the reinforcing insulating layer and the first horizontal portion 326d may be connected to each other in a flat manner.
  • the longitudinal inclination of the outer peripheral surface of the inclined portion of the insulating molding part 326 may be configured to be 45 degrees or less, preventing a sudden electric field change on the outer peripheral surface of the insulating molding part 326, and cracking at the boundary between the horizontal part and the inclined part It has been experimentally confirmed that it is desirable to have a temperature of 30 degrees or less for prevention. As shown in FIG.
  • the outer diameter of the insulating molding part 326 constituting the heterogeneous cable core connecting device 300a, 300b, and 300c increases to a predetermined size in the direction of the other end of the connecting conductor 321, but the outer diameter of the insulating molding part is In consideration of the expansion of the outer diameter of the connecting conductor therein, it may be configured to have a plurality of inclined portions, the inclinations of each inclined portion may be different from each other, and a horizontal portion may be provided between the inclined portions.
  • three inclined portions are successively or spaced apart to form a first angle ⁇ 1 to a third angle ⁇ 3, and the first angle ⁇ 1 to the third angle ⁇ 3 are all 45 degrees. It is configured as follows, and preferably all may be configured to 30 degrees or less.
  • the outer diameter of the insulating molding part 326 is increased to a predetermined size in the direction of the other end of the connecting conductor 321, and a plurality of inclined parts may be divided according to the continuity of the inclination, and the inclination of the inclined part is It may be configured at 45 degrees or less.
  • region a is the connection conductor 321 .
  • region b is the first diameter portion where the second conductor portion 321y joined to the first conductor portion 321x starts.
  • the first inclined part 326b of the insulating molding part 326 on the outside surrounds the first diameter part 321b with an inclination of the first angle ⁇ 1, and the c region is in the b region.
  • Regions b and c are regions where the aforementioned reinforcing insulating layer 310 and the insulating molding part 326 overlap.
  • region d is a region in which the first horizontal part 326d of the insulating molding part 326 is continuous to the region c and surrounds the third diameter part 321d of the second conductor part 321y with a constant thickness without inclination
  • Region e is a region in which the third inclined part 326e of the insulating molding part 326 surrounds the expanded diameter part 321e of the second conductor part 321y with an inclination of the third angle ⁇ 3 in succession to the d region
  • e A stopping step 326p is formed at the end of the region, and the outer diameter of the insulating molding part 326 may be completed.
  • the enlarged diameter portion 321e of the second conductor portion 321y is an area for buffering a change in diameter of the first to third diameter portions 321b, 321c, and 321d corresponding to the outer diameter of the rear recessed portion 321f.
  • Region f is a region in which the second horizontal part 326f of the insulating molding part 326 is not inclined and the connector 321yh of the second conductor part 321y surrounds the recessed part 321f provided inside the region e. Therefore, the stress relief cone is inserted into the rear of the depression 321f to perform the electric field relaxation function as described above.
  • the longitudinal inclinations of the outer peripheral surfaces of the first inclined portion 326b to the third inclined portion 326e of the insulating molding part are shown to have a constant size, respectively, they may be formed of a gently curved surface or the like. That is, in addition to the method of configuring a plurality of inclined portions having a constant angle, the inclined portion may be configured in a curved shape in which the inclination is continuously changed. .
  • the outer diameter of the insulating molding part 326 of the insulating connection sleeve 320 of the present invention is increased to a predetermined size in the direction of the other end of the connection conductor 321, and the outer peripheral surface of the inclined part of the insulating molding part 326 in the longitudinal direction.
  • the inclination may be configured to be 45 degrees or less, preferably 30 degrees or less, as described above.
  • a stopping step 326P formed by extending the diameter beyond a 45 degree inclination for positioning or supporting the housing at the end of the outermost inclined part of the insulating molding part 326 constituting the insulating connection sleeve 320 .
  • a stopping step 326P formed by extending the diameter beyond a 45 degree inclination for positioning or supporting the housing at the end of the outermost inclined part of the insulating molding part 326 constituting the insulating connection sleeve 320 .
  • the insulating connection sleeve 320 shown in FIG. 5 further includes a second horizontal part 326g between the first inclined part 326b and the second inclined part 326c, unlike the insulating connection sleeve shown in FIG. have characteristics.
  • the length of the core connection device 300 (see FIG. 2) or the insulating connection sleeve 320, or the length of the insulated connection sleeve 320, or a problem in the mold or process, etc. . That is, when a horizontal portion is provided between different inclined portions, it is easy to form a reinforcing insulating layer. It is advantageous to form a more horizontal portion in the middle to gently form the inclination angle.
  • the insulating molding part constituting the insulating connection sleeve may be formed of a single inclined surface or a curved surface, but as shown in FIGS. 4 and 5 , a plurality of inclined parts may be provided, and some inclined parts may be continuous. Alternatively, a horizontal portion may be interposed between all the inclined portions, and when three inclined portions are provided, a structure in which the reinforcing insulating layer covers only the second inclined portion from the front may be applied in both the embodiments shown in FIGS. 4 and 5 . is the same
  • a fourth diameter portion 321g is further partitioned between the first diameter portion 321b and the second diameter portion 321c, and the first inclined portion is disposed on the outside thereof.
  • a second horizontal portion 326g may be further provided between the portion 326b and the second inclined portion 326c. Since other structures are common to the embodiment with reference to FIG. 4 , a redundant description will be omitted.
  • the problem of cracking of the insulating molding part 326 constituting the insulating connection sleeve 320 is to connect the recessed part 321f with the connection hole formed on the inside of the insulating molding part 326 and the diameter parts 321b, 321c, and 321d. In order to do this, it is mainly generated in the third inclined portion 326e surrounding the enlarged diameter portion 321e in which the diameter of the second conductor portion 321y increases.
  • the inclination and thickness of the third inclined portion 326e are precisely controlled in response to the change in the outer diameter of the enlarged portion of the second conductor portion therein.
  • the inclination at any point on the outer peripheral surface of the third inclined portion 326e surrounding the enlarged diameter portion 321e through testing or simulation of various conditions is the minimum inclination of the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion 321e of the second conductor portion. It was confirmed that cracking of the insulating molding part 326 can be minimized to have a size between the maximum inclinations.
  • the inclination ⁇ at any point on the outer peripheral surface of the third inclined portion 326e is the minimum inclination ⁇ to the maximum inclination ⁇ of the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion 321e of the second conductor portion. ), it is desirable to have a value between
  • the inclination ⁇ at any point on the outer peripheral surface of the third inclined portion 326e satisfies the relationship of ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , and the inclination ⁇ at any point on the outer peripheral surface of the third inclined portion 326e is usually It may have a value between 10 degrees and 30 degrees, and the inclination ⁇ preferably satisfies the above range even when the inclination of the outer circumferential surface of the third inclined portion 326e is a curved surface or the like.
  • the thickness of the third inclined portion 326e which is an insulating molding portion, sufficiently large for insulation performance in the enlarged diameter portion 321e, may be considered, but the cost, size and weight of the heterogeneous power cable core connection device are all high. It is not desirable because it increases.
  • the thickness t of the third inclined portion 326e, which is the insulating molding portion at any point of the enlarged diameter portion 321e is 40% or more of the aluminum conductor portion, that is, the radius r of the enlarged diameter portion 321e. It was confirmed that the desired insulation performance was secured when the size was 130% or less.
  • FIG. 7 shows an image of the outer peripheral surface of the insulating connection sleeve 320' of the heterogeneous power cable core connection device according to the intermediate research result of the development process of the heterogeneous power cable core connection device according to the present invention
  • FIG. 8 is shown in FIG. A cross-sectional view of the illustrated insulating connection sleeve 320 is shown.
  • the edge of a solid is a region where stress or stress due to an external force is concentrated, and its inclination or thickness is a factor that determines the concentration of stress.
  • the stress or stress due to the difference in the expansion rate of the insulating molding part 326 may be concentrated when the conductor is expanded with the inclination of about 90 degrees and about 50 degrees, and such stress and It is assumed that stress induces the occurrence of cracks.
  • the outer diameter of the insulating molding part 326 is increased, and the inclination of the inclined portion formed to increase the outer diameter is 45 or less, the inclined portion is divided as necessary, and a plurality of inclined portions It was confirmed that, in the case of continuously or spaced apart, it was possible to prevent the occurrence of cracks in the insulating molding part 326 due to heat generation when the connecting conductor 321 was energized.
  • the longitudinal inclination ⁇ at any point on the outer peripheral surface of the third inclined portion 326e.
  • the second conductor part has a value between the minimum inclination ( ⁇ ) and the maximum inclination ( ⁇ ) of the outer peripheral surface of the enlarged diameter part 321e of the second conductor part, cracks in the insulation molding part 326 due to heat generation when the connection conductor 321 is energized, etc. It was confirmed that damage to the
  • Fig. 9 shows a cross-sectional view in the vicinity of the connection portion of the conductor portion of the insulating connecting sleeve and the XLPE power cable core constituting the heterogeneous cable connecting system according to the present invention.
  • the insulating connection sleeve has one end connected to the conductor of the earth-insulated power cable core, and the conductor of the XLPE power cable core ( 101y) and an insulating connection sleeve 320 including a connection conductor 321 to which the other end is connected, and an insulating molding part 326 surrounding the outer periphery of the connection conductor 321 .
  • the end of the conductor 101y of the XLPE power cable core may be mounted to the depression 321yh while being mounted to the conductor adapter 330 .
  • the conductor adapter 330 shows an example in which a fixing flange is provided on the outer circumferential surface, but in the embodiment shown in Fig. 9, the conductor adapter 330 has at least one locking on the outer circumferential surface.
  • a pin 330p may be provided, and a locking groove 321ys for hooking and fixing the locking pin 330p to the inner circumferential surface of the depression 321yh may be provided.
  • the conductor adapter 330 shown in FIG. 3 has a structure in which the flange is integrally provided on the outer circumferential surface, but in the embodiment shown in FIG. 9 , at least one locking pin 330p is mounted on the outer circumferential surface of the conductor adapter 330 .
  • the conductor adapter 330 it is possible to minimize the insertion resistance when the conductor adapter 330 is mounted into the recessed portion 321yh and to improve the reliability of the mounting state of the conductor 101y and the conductor adapter 330 of the XLPE power cable core in the state of completion of the mounting.
  • At least one locking pin 330p may be mounted on the outer circumferential surface of the conductor adapter 330 in a circumferential direction, preferably two or more.
  • the locking pin 330p may be mounted in an elastically supported state through an elastic member (not shown) such as a spring after forming a mounting hole in the outer circumferential surface of the conductive adapter 330 .
  • the longitudinal inclination of the outer peripheral surface at any point of the insulating molding part 326 may be configured to gradually increase to an inclination of 45 degrees or less in the direction of the other end of the connecting conductor 321. have.
  • the region buried in the insulating molding part 326 among the connecting conductors 321 and 321 constituting the insulating connecting sleeve 320 may be made of an aluminum material having a small variation in insulation and thermal expansion coefficient. same.
  • both the conductor 101y of the XLPE power cable core and the conductor adapter 330 may be made of aluminum.
  • the conductor adapter 330 may also be made of copper in consideration of compressibility and the like.
  • the outer circumferential surface of the conductor adapter 330 is wrapped in order to increase the contact surface between the connection conductor 321 and the conductor adapter 330 of the connection sleeve or to enhance conductivity.
  • a metal contact band 330b may be provided.
  • the contact band 330b is formed by punching or bending a strip-shaped band to form a plurality of irregularities or ridges, so that the contact reliability between the inner circumferential surface of the connecting conductor 321 and the outer circumferential surface of the conductor adapter 330 is improved.
  • the material of the contact band 330b may be made of copper or aluminum, similar to the material of the connecting conductor 321 .
  • the contact band 330b fills a gap between the inner circumferential surface of the connecting conductor 321 and the outer circumferential surface of the conductor adapter 330 made of a different material, and at the same time fills the gap between the inner circumferential surface of the connecting conductor 321 and the conductor adapter 330.
  • the contact band 330b may be made of a silver-plated metal or zinc-plated metal material having good corrosion resistance and conductivity rather than aluminum for the purpose of corrosion prevention and durability.
  • connection sleeve 10 is an enlarged view of an enlarged diameter part constituting the second conductor part of the connection sleeve according to another embodiment of the present invention.
  • the heterogeneous power cable core connecting device for connecting the earth insulated power cable core and the XLPE power cable core according to the present invention shown in FIG. It is the same as the embodiment shown in FIG. 6 and the like in that it includes a portion 326 .
  • the third inclined portion 326e of the insulation molding portion 326 which is a weak point in which cracks are most likely to occur as the inclination angle of the insulation connection sleeve increases, has a straight shape in the longitudinal direction. There is a difference in that it is composed of a curved surface rather than a curved surface.
  • the connecting conductor constituting the insulated connection sleeve shown in FIG. 10 includes a diameter portion 321, an enlarged diameter portion 321e in which the outer diameter is expanded from the diameter portion 321, and a depression portion into which the conductor of the XLPE power cable core is inserted. 321yh), and the inclination ( ⁇ ) of the straight line (L) connecting the starting point (S1) and the end point (S2) in the longitudinal direction of the insulating molding part surrounding the expanded diameter part 321e of the connecting conductor is the expanded diameter part 321e) It may be configured to have a size between the minimum inclination ( ⁇ ) and the maximum inclination ( ⁇ ) of the outer peripheral surface.
  • the longitudinal inclination of the outer circumferential surface of the third inclined part 326e which is the weakest point in which cracks may occur, is not constant and partially or Even in the case of a curved or curved surface as a whole, the inclination ⁇ of the straight line L connecting the starting point S1 and the ending point S2 of the third inclined part 326e is the outer peripheral surface of the expanded diameter part 321e of the second conductor part. It was confirmed that, when the value is between the minimum slope ( ⁇ ) and the maximum slope ( ⁇ ) of .

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Abstract

본 발명은 이종 전력 케이블 코어의 접속을 위한 접속장치의 부피가 최소화되며 이종 전력 케이블 코어의 도체 통전 시 접속도체가 매립된 절연 몰딩부의 크랙 발생을 최소화할 수 있는 이종 전력 케이블 코어 접속장치 및 이를 구비하는 이종 전력 케이블 접속 시스템에 관한 것이다. 상기 이종 전력케이블 코어 접속장치는 일단에서 지절연 전력 케이블 코어의 도체가 접속되고 타단에서 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 접속되는 접속도체 및 접속도체 외주를 감싸는 절연 몰딩부를 포함하는 절연 접속 슬리브;를 포함하고, 접속도체는 동경부, 동경부에서 외경이 확장되는 확경부 및 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 삽입되는 함몰부를 포함하고, 확경부를 감싸는 절연 몰딩부의 임의의 지점의 외주면의 길이방향 경사도는 확경부 외주면의 최소 경사도 내지 최대 경사도 사이의 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

이종 전력 케이블 코어 접속장치 및 이를 구비하는 이종 전력 케이블 접속 시스템
본 발명은 이종 전력 케이블 코어 접속장치 및 이를 구비하는 이종 전력 케이블 접속 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 이종 전력 케이블의 접속을 위한 접속장치의 부피가 최소화되며 이종 전력 케이블 코어의 도체 통전시 접속도체가 매립된 절연 몰딩부의 크랙 발생을 최소화할 수 있는 이종 전력 케이블 코어 접속장치 및 이를 구비하는 이종 전력 케이블 접속 시스템에 관한 것이다.
전력 케이블은 도체 외부에 절연층이 구비되며, 절연층의 종류에 따라 지절연 절연층을 구비하는 지절연(OF, POF 또는 MI 등) 전력 케이블과 XLPE 절연 전력 케이블로 구분될 수 있다.
또한, 전력 케이블은 미리 결정된 간격으로 중간접속함을 통해 접속되어야 한다. 절연층의 종류가 동일한 케이블의 경우, 각각의 전용 중간접속함을 적용하여 전력 케이블의 중간 접속을 수행한다.
지절연 전력 케이블과 XLPE 절연 전력 케이블의 접속 구조는 경계 영역을 기준으로 절연지를 감아 구성하는 보강 절연층과 접속도체를 감싸는 절연 몰딩 또는 PMJ(PRE-MOLDED JOINT) 형태의 고무 등의 재질로 구성된 슬리브 부재가 장착되어 절연성능을 보강하는 구조를 갖는다.
그러나, 지절연 전력 케이블과 XLPE 절연 전력 케이블을 중간 접속하는 경우, 양 전력 케이블의 도체 접속을 위한 슬리브 도체를 경계로 일측은 고압의 오일 충진 환경으로 구성된다.
따라서, 지절연 전력 케이블과 XLPE 절연 전력 케이블을 중간 접속하는 중간접속장치는 지절연 전력 케이블 영역과 XLPE 절연 전력 케이블 영역이 공간적으로 분리되어야 한다.
도 1은 HPFF(high-pressure, fluid-filled) 파이프 방식의 3상 코어(100a)를 구비한 지절연 전력 케이블(100A)과 3상 코어(100b)를 구비한 XLPE 전력 케이블(100B)을 중간접속하기 위한 이종 전력케이블 접속장치(1000')를 도시한다.
HPFF(high-pressure, fluid-filled) 파이프 방식의 3상 지절연 전력 케이블(100A)과 파이프 방식의 3상 XLPE 절연 전력 케이블(100B)을 중간 접속하는 경우 중간접속 구조 중 지절연 전력 케이블 영역(A)은 XLPE 절연 전력 케이블 영역(B)과 달리 고압 유체가 수용되고, 파이프보다 직경이 확대된 하우징을 구비하는 구조를 가지며, 접속도체가 구비된 플랜지 부재(500)가 경계영역에 개재된다.
또한, 각각의 케이블 영역을 구성하는 하우징(200a, 200b) 내에 상별로 복수 개의 보강 절연층(140a)과 프리몰드 조인트(140b)가 구비되는 방식으로 구성될 수 있다.
이러한 형태의 하우징(200a, 200b)을 갖는 이종 전력케이블 접속장치(1000')는 케이블을 구성하는 고압 파이프보다 직경이 크고 그 내부가 고압의 절연유로 충진되므로, 접속 시스템의 부피가 커지고 무거워 맨홀 내부의 관로 등에서 접속과 포설 작업이 쉽지 않다는 문제가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 이종 전력케이블 코어 접속장치를 상 별로 분리하는 방법을 고려할 수 있으나, 220KV 이상의 초고압 전력 케이블의 경우 접속 시스템을 상 별로 분할 구성하는 경우에도 상 별 접속장치 내에서 XLPE 전력 케이블 접속부를 절연하기 위한 PMJ(PRE-MOLDED JOINT)로 절연하기 위한 PMJ의 크기가 커져 지중 관로 등에서 접속 및 설치가 용이하지 않다.
따라서, 이종 전력케이블 코어 접속장치를 상별로 분리하되 XLPE 전력 케이블 접속부를 절연하기 위한 절연수단으로 접속도체 및 절연 몰딩부로 구성된 절연 접속 슬리브를 고려할 수 있으나, 절연절연 몰딩부의 열 수축/팽창 또는 접속도체와 절연 몰딩부의 열팽창 계수의 차이에 의하여 절연 몰딩부에 크랙이 발생될 가능성이 있어 내구성이 문제될 수 있다.
본 발명은 이종 전력 케이블의 접속을 위한 접속장치의 부피가 최소화되며 이종 전력 케이블 코어의 도체 통전시 접속도체가 매립된 절연 몰딩부의 크랙 발생을 최소화할 수 있는 이종 전력 케이블 코어 접속장치 및 이를 구비하는 이종 전력 케이블 접속 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 지절연 전력 케이블 코어와 XLPE 전력 케이블 코어를 접속하기 위한 이종 전력케이블 코어 접속장치에 있어서, 일단에서 지절연 전력 케이블 코어의 도체가 접속되고 타단에서 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 접속되는 접속도체 및 상기 접속도체 외주를 감싸는 절연 몰딩부를 포함하는 절연 접속 슬리브;를 포함하고, 상기 접속도체는 동경부, 상기 동경부에서 외경이 확장되는 확경부 및 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 삽입되는 함몰부를 포함하고, 상기 확경부를 감싸는 절연 몰딩부의 임의의 지점의 외주면의 길이방향 경사도는 상기 확경부 외주면의 최소 경사도 내지 최대 경사도 사이의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 절연 몰딩부는 상기 확경부를 감싸는 경사부를 포함하고, 상기 경사부의 외주면의 길이방향 경사도는 10도 내지 30도 크기일 수 있다.
그리고, 상기 경사부의 외주면의 길이방향 경사도는 일정한 크기를 가질 수 있다.
여기서, 상기 절연 몰딩부는 경사도가 서로 다른 복수 개의 경사부를 포함하고, 상기 복수 개의 경사부 중 적어도 일부는 이격되어 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 접속도체의 일단에서 타단 방향으로 상기 절연 몰딩부는 2개의 경사부가 연속되어 구비되고, 상기 2개의 경사부 후방에 경사가 없는 수평부가 구비되고, 상기 수평부 후방에 다른 하나의 경사부가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 접속도체의 일단에서 타단 방향으로 상기 복수 개의 경사부가 구비되고, 상기 복수 개의 경사부 사이에 각각 경사가 없는 수평부가 구비될 수 있다.
또한, 상기 절연 접속 슬리브를 구성하는 접속도체의 일단에서 타단 방향으로 3개의 경사부가 구비되고, 3개의 경사부 사이에 각각 경사가 없는 수평부가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 지절연 전력 케이블 코어를 구성하는 절연층의 일부, 상기 지절연 전력 케이블 코어의 도체가 접속되는 접속도체의 외부 및 상기 절연 몰딩부의 적어도 일부를 감싸는 보강절연층;을 더 포함하고, 상기 보강절연층은 상기 수평부 전방의 2개의 경사부까지만 상기 절연 몰딩부와 중첩될 수 있다.
여기서, 상기 접속도체는 상기 지절연 전력 케이블 코어의 도체가 접속되는 접속구가 구비된 제1 도체부 및 상기 제1 도체부와 접합되며 상기 동경부, 상기 함몰부 및 상기 확경부를 포함하는 제2 도체부를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 절연 몰딩부는 제2 도체부의 외주면을 감싸고, 상기 제2 도체부는 상기 지절연 전력 케이블 코어의 도체 및 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체 중 절연 몰딩부의 열팽창 계수와 상대적으로 더 가까운 열팽창 계수를 갖는 도체와 동일한 재질을 가질 수 있다.
그리고, 상기 지절연 전력 케이블 코어를 구성하는 절연층의 일부, 상기 제1 도체부의 외부 및 상기 절연 몰딩부의 적어도 일부를 절연지로 감싸 구성되는 보강절연층; 및 상기 절연 접속 슬리브의 후방 내측과 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 외주면 사이에 장착되는 스트레스 릴리프콘;을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 확경부의 임의의 지점에서의 절연 몰딩부의 두께는 제2 도체부의 반경의 40% 이상 내지 130% 이하의 크기를 가질 수 있다.
여기서, 상기 스트레스 릴리프콘 후방에 장착되어 상기 스트레스 릴리프콘을 상기 절연 접속 슬리브 방향으로 탄성 지지하기 위한 탄성 지지유닛;을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체의 단부가 감싸지도록 장착되며, 상기 절연 접속 슬리브의 함몰부 내측에 로킹되도록 장착되는 도체 어댑터를 더 구비하고, 상기 도체 어댑터는 외주면에 적어도 하나의 로킹핀이 구비되고, 상기 함몰부 내주면에 상기 로킹핀이 걸림 고정되기 위한 로킹홈이 구비될 수 있다.
그리고, 상기 로킹핀은 상기 도체 어댑터에 탄성 지지된 상태로 장착될 수 있다.
또한, 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체와 상기 도체 어댑터가 모두 알루미늄으로 구성되거나 구리로 구성될 수 있다.
또한, 상기 도체 어댑터의 외주면과 상기 함몰부의 내주면의 접촉성 강화를 위하여 상기 도체 어댑터의 외주면에 금속 재질의 접촉밴드가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 접촉밴드는 은도금 재질 또는 아연도금 재질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 지절연 전력 케이블 코어와 XLPE 전력 케이블 코어를 접속하기 위한 이종 전력케이블 코어 접속장치에 있어서, 지절연 전력 케이블 코어의 도체가 접속되는 접속구가 구비된 제1 도체부, XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 접속되는 제2 도체부 및 상기 제2 도체부의 외주를 감싸는 절연 몰딩부를 포함하는 절연 접속 슬리브;를 포함하고, 상기 제2 도체부는 동경부, 상기 동경부에서 외경이 확장되는 확경부 및 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 삽입되는 함몰부를 포함하고, 상기 제2 도체부는 상기 지절연 전력 케이블 코어의 도체 및 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체 중 절연 몰딩부의 열팽창 계수와 상대적으로 더 가까운 열팽창 계수를 갖는 도체와 동일한 재질을 갖는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 지절연 전력 케이블 코어와 XLPE 전력 케이블 코어를 접속하기 위한 이종 전력케이블 코어 접속장치에 있어서, 일단에서 지절연 전력 케이블 코어의 도체가 접속되고 타단에서 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 접속되는 접속도체 및 상기 접속도체 외주를 감싸는 절연 몰딩부를 포함하는 절연 접속 슬리브;를 포함하고, 상기 접속도체는 동경부, 상기 동경부에서 외경이 확장되는 확경부 및 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 삽입되는 함몰부를 포함하고, 상기 절연 몰딩부의 임의의 지점에서의 외주면의 길이방향 경사도는 상기 접속도체의 타단 방향으로 30도 이하의 경사도로 점진적으로 확대되는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 지절연 전력 케이블 코어와 XLPE 전력 케이블 코어를 접속하기 위한 이종 전력케이블 코어 접속장치에 있어서, 일단에서 지절연 전력 케이블 코어의 도체가 접속되고 타단에서 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 접속되는 접속도체 및 상기 접속도체 외주를 감싸는 절연 몰딩부를 포함하는 절연 접속 슬리브;를 포함하고, 상기 접속도체는 동경부, 상기 동경부에서 외경이 확장되는 확경부 및 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 삽입되는 함몰부를 포함하고, 상기 접속도체의 확경부를 감싸는 절연 몰딩부의 길이방향 시점과 종점을 연결하는 직선의 경사도는 상기 확경부 외주면의 최소 경사도 내지 최대 경사도 사이의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수의 지절연 전력 케이블 코어가 수용되고, 절연유가 고압으로 충진된 주파이프; 상기 주파이프에서 복수 개로 분기되며, 각각 지절연 전력 케이블 코어가 수용되는 복수의 분기 파이프; 및, 복수의 상기 분기 파이프에 일단이 접속되며, 복수의 지절연 전력 케이블 코어 각각을 타단으로 XLPE 전력 케이블에서 분기된 복수의 XLPE 전력 케이블 코어와 각각 접속하는 제1항 내지 제21항 중 어느 하나의 항에 따른 복수의 이종 전력케이블 코어 접속장치;를 포함하는 이종 케이블 접속 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 이종 전력 케이블 코어 접속장치 및 이를 구비하는 이종 전력 케이블 접속 시스템에 의하면, 복수 상의 코어를 구비하는 이종 전력 케이블을 상별로 접속하는 코어 접속장치를 적용하여 맨홀 등의 협소한 공간에 포설이 가능하고 작업성도 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이종 전력 케이블 코어 접속장치 및 이를 구비하는 이종 전력 케이블 접속 시스템에 의하면, 상별 코어를 접속하는 코어 접속장치에 프리몰드 조인트를 생략하여 상별 코어 접속장치의 부피를 최소화할 수 있다.
또한, 또한, 본 발명에 따른 이종 전력 케이블 코어 접속장치 및 이를 구비하는 이종 전력 케이블 접속 시스템에 의하면, 이종 전력 케이블 코어의 도체 통전시 접속도체가 매립된 절연 몰딩부의 크랙 발생을 최소화할 수 있다.
도 1은 HPFF(high-pressure, fluid-filled) 파이프 방식의 3상 지절연 전력 케이블과 3상 XLPE 절연 전력 케이블을 중간접속하기 위한 이종 전력케이블 접속장치를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 이종 케이블 접속시스템을 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 이종 케이블 접속 시스템을 구성하는 이종 전력케이블 코어 접속장치의 단면도를 도시한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 이종 전력케이블 코어 접속장치를 구성하는 절연 접속 슬리브의 단면도를 도시한다.
도 6는 도 4 및 도 5에 도시된 접속 슬리브의 제2 도체부를 구성하는 확경부의 확대도를 도시한다.
도 7는 본 발명에 따른 이종 전력케이블 코어 접속장치가 개발과정의 중간 연구 결과에 따른 이종 전력케이블 코어 접속장치의 절연 접속 슬리브의 외주면 촬상 이미지를 도시한다.
도 8은 도 7에 도시된 절연 접속 슬리브의 단면도를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 이종 케이블 접속 시스템을 구성하는 절연 접속 슬리브와 XLPE 전력 케이블 코어의 도체부의 접속 부위 근방에서의 단면도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 접속 슬리브의 제2 도체부를 구성하는 확경부의 확대도를 도시한다.
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 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 이종 케이블 접속시스템(1000)을 도시하며, 도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 이종 케이블 접속 시스템(1000)을 구성하는 이종 전력케이블 코어 접속장치(300a, 300b, 300c)의 단면도를 도시한다.
본 발명에 따른 이종 케이블 접속 시스템(1000)은 HPFF(high-pressure, fluid-filled) 파이프 방식의 3상 지절연 전력 케이블(100x, 이하, '지절연 전력 케이블'로 칭함)과 3상 XLPE 절연 전력 케이블(100y, XLPE 전력 케이블)를 중간접속하기 위하여, 하나의 장치가 아닌 접속되는 케이블 코어(110x, 110y)의 접속부의 개수만큼 이종 전력케이블 코어 접속장치(300a, 300b, 300c)를 이용하여 이종 케이블 접속을 수행할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, HPFF(high-pressure, fluid-filled) 파이프 방식의 3상 지절연 전력 케이블(100x)은 고압 파이프(180) 내에 고압 절연유가 충진된 상태에서 3상 지절연 케이블 코어(110xa, 110xb, 110xc)가 수용되고, 접속되는 XLPE 절연 전력 케이블은 케이블 자켓(170) 내에 3상 XLPE 케이블 코어(110ya, 110yb, 110yc)가 수용되며, 본 발명에 따른 이종 케이블 접속 시스템(1000)을 통해 각각의 상의 코어가 상별로 접속될 수 있다.
따라서, 상기 HPFF(high-pressure, fluid-filled) 파이프 방식의 3상 지절연 전력 케이블(100x)은 고압 파이프(180)를 3개의 분기 파이프(118a, 118b, 118c)로 분기부(181)를 통해 분기하고, 각각의 분기 파이프(118a, 118b, 118c) 내에 지절연 케이블 코어가 수용될 수 있다.
각각의 분기 파이프(118a, 118b, 118c) 내에 수용된 각각의 지절연 케이블 코어(110xa, 110xb, 110xc)는 각각의 이종 전력케이블 코어 접속장치(300a, 300b, 300c)를 통해 3상 XLPE 케이블 코어 (110ya, 110yb, 110yc)와 각각 접속될 수 있다. 3상 XLPE 케이블은 케이블 자켓(170) 내에 3상 XLPE 케이블 코어 (110ya, 110yb, 110yc)가 수용된 형태일 수 있으므로 각각의 코어(110ya, 110yb, 110yc)가 이종 전력케이블 코어 접속장치(300a, 300b, 300c)로 접속되기 위해서 케이블 자켓(170)을 제거하고 각각의 코어를 분기하여 이종 전력케이블 코어 접속장치(300a, 300b, 300c)에 접속할 수 있다.
도 1을 참조하여 설명한 종래의 3상 이종 전력케이블 코어 접속장치는 각각의 코어의 접속부가 하나의 접속장치화 되고, 경계영역을 기준으로 일측에는 고압 절연유가 가득 채워진 상태이므로 그 부피와 무게가 커 지중 관로 또는 맨홀 내부에서의 작업과 포설 공간 확보가 매우 어려웠으나, 도 2에 도시된 바와 같이, 이종 3상 전력케이블이라도 각각의 코어(110)별로 이종 전력케이블 코어 접속장치(300)를 적용하여 접속하고 각각의 상별 접속장치(300)를 관로 내부에 분할 설치하므로 협소한 지중 관로 내부의 공간에 설치가 가능하다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 도 1에 개시된 종래 3상 이종 전력케이블 코어 접속장치의 각각의 코어의 접속부를 하나의 접속장치화한 구조를 유지하고, 도 3 내지 도 6에 도시된 절연 접속 슬리브 구조를 적용된 경우도 포함한다. 즉, 본 발명의 일 실시예는 도 1에서 하우징(200a, 200b) 및 플랜지 부재(500)을 유지하면서 지절연 전력 케이블과 XLPE 전력 케이블 각 코어를 연결하는 구조만 도 3 내지 도 6으로 대체한 구조일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시 예는 도 1에 도시된 지절연 전력케이블에서 고압 유체가 수용되고 파이프보다 직경이 확대된 하우징(200a, 200b) 구조 및 접속도체가 구비된 플랜지 부재(500)가 경계영역에 개재된 구조를 유지하면서 XLPE 전력케이블에서 PMJ 구조를 배제하고 도 3 내지 도 6에 개시되며 지절연 전력 케이블 및 XLPE 전력 케이블을 연결하는 절연 접속 슬리브를 이용한 접속 구조를 도입하여 절연 몰딩부의 크랙 방지 효과를 가질 수 있다.
도 3에 도시된 이종 전력케이블 코어 접속장치(300a, 300b, 300c)는 지절연 전력 케이블의 도체와 일단이 접속되고, XLPE 전력 케이블의 도체와 타단이 접속되는 접속도체(321) 및 상기 접속도체(321) 외주를 감싸는 절연 몰딩부(326)를 포함하는 절연 접속 슬리브(320); 상기 지절연 전력케이블 코어를 구성하는 도체를 절연하기 위한 절연층(140)의 일부, 상기 지절연 전력 케이블 코어의 도체(101x)가 접속되는 접속도체(321)의 외부 및 상기 절연 접속 슬리브(320)의 적어도 일부를 절연지로 감싸 구성되는 보강절연층(310); 상기 절연 접속 슬리브(320)의 후방 내측과 XLPE 전력 케이블 외주면 사이에 장착되는 스트레스 릴리프콘(350); 상기 스트레스 릴리프콘(350) 후방에 장착되어 상기 스트레스 릴리프콘(350)을 상기 절연 접속 슬리브(320) 방향으로 탄성 지지하기 위한 탄성 지지유닛(360);을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 절연 접속 슬리브(320)는 내측에 이종 케이블 코어(110x, 110y)의 도체(101x, 101y)가 각각 접속되는 접속도체(321)가 매립되어 제공될 수 있다.
상기 접속도체(321)의 일단은 지절연 전력 케이블의 코어(110x)를 구성하는 도체(101x)가 접속되고, 타단은 XLPE 전력 케이블의 코어(110Y)를 구성하는 도체(101y)가 접속될 수 있다.
상기 절연 접속 슬리브(320)는 접속되는 이종 케이블 코어의 도체(101x, 101y)를 서로 전기적으로 연결함과 동시에 이종 케이블 접속장치(300)를 구성하는 하우징 내부 공간 중 절연유가 충진된 공간과 후술하는 XLPE 전력 케이블 코어의 전계 완화를 위한 스트레스 릴리프콘(350)이 설치되는 영역을 구획하는 기능을 수행할 수 있다.
도 3에서 좌측 영역은 하우징 내에 절연유가 고압으로 충진되는 영역으로 도 2에 도시된 고압 파이프(180)에서 분기된 분기 파이프(118)와 연통될 수 있다.
상기 절연 접속 슬리브(320)의 접속도체(321)의 일단과 지절연 전력 케이블의 코어(110x)를 구성하는 도체의 접속 영역(C1) 둘레에 접속부의 절연을 보강하기 위하여 절연지를 감아 보강절연층(310)이 구비되고, 상기 보강절연층(310) 외측에 카본지를 감아 구성되는 외부 반도전 복원층(미도시)가 구비될 수 있으며, 외부 반도전 복원층은 지절연 전력 케이블의 코어(110x)의 외부 반도전층(160)과 연결될 수 있다.
상기 보강절연층(310)은 지절연 전력 케이블 코어를 구성하는 절연층(140x), 상기 지절연 전력 케이블 코어의 도체(101x)와 상기 접속도체(321)의 일단이 접속되는 도체 접속 영역(c1) 및 상기 절연 접속 슬리브(320)의 적어도 일부를 절연지로 감싸 구성되어, 지절연 전력 케이블 코어를 구성하는 절연층을 동일한 방식으로 확장 및 보강할 수 있다.
상기 절연 접속 슬리브(320)는 접속도체(321)와 절연 몰딩부(326)로 구성될 수 있다.
상기 보강절연층(310)은 상기 접속도체(321)의 타단 방향으로 상기 절연 접속 슬리브(320)의 적어도 일부를 절연지로 감싸 구성되되, 상기 절연 접속 슬리브(320)의 절연 몰딩부(326)의 두께 증가에 대응하여 보강절연층(310) 두께를 감소시켜 도 3에 도시된 바와 같이 절연 몰딩부(326)와 도체 접속 영역(C1)를 감싸는 보강절연층(310)의 외주면은 플랫하게 구성될 수 있다.
상기 절연 몰딩부(326)는 접속도체(321) 외주를 감싸며 접속도체(321)를 절연 시킬 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 절연 몰딩부(326)는 에폭시 수지로 구성될 수 있다.
상기 접속도체(321)는 일단에서 지절연 전력 케이블 코어(110x)의 도체(101x)가 접속되고 타단에서 XLPE 전력 케이블 코어(110y)의 도체(101y)가 접속된다.
상기 접속도체(321)는 절연 몰딩부(326) 내측에 매립되어 구성될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 접속도체(321)의 일단이 절연 몰딩부(326) 외측으로 노출되며 접속장치의 하우징 체결 부위 방향, 즉 타단으로 갈수록 이 두께가 점진적으로 증가되는 형상으로 구성될 수 있다.
상기 절연 접속 슬리브(320)의 접속도체(321)의 타단은 직경이 확대되고 내측에 XLPE 전력 케이블의 코어(110y)의 도체(101x)가 접속될 수 있다.
절연 접속 슬리브(320)를 구성하는 접속도체(321) 중 절연 몰딩부(326) 내에 매립되는 영역은 알루미늄 또는 구리 재질로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 접속도체(321) 중 절연 몰딩부(326) 내에 매립되는 영역은 지절연 전력 케이블 코어(110x)의 도체(101x) 및 XLPE 전력 케이블 코어(110y)의 도체(101y) 중 절연 몰딩부(326)의 열팽창 계수와 상대적으로 더 가까운 열팽창 계수를 갖는 도체와 동일한 재질을 가질 수 있다.
예를 들어, 접속도체(321) 중 절연 몰딩부(326) 내에 매립되는 영역은 절연 몰딩부(326)과 열팽창 계수의 편차가 작은 알루미늄 재질로 구성될 수 있고, 접속되는 케이블 코어의 도체는 알루미늄 또는 구리 재질로 구성될 수 있다. 열팽창 계수는 물질의 온도가 변화함에 따라 변하는 체적 또는 길이 변화율을 나타내는 값이며 체팽창 계수 및 선팽창 계수를 포함한다. 체팽창 계수는 온도가 1℃ 상승함에 따라 증가하는 체적을 0℃일 때의 체적으로 환산한 값이고, 선팽창 계수는 온도가 1℃ 상승함에 따라 증가한 길이를 0℃일 때의 길이로 환산한 값이다. 열팽창 계수는 물질의 고유한 값으로서 인접한 물질 간 열팽창 계수가 다를 경우에 열팽창 편차로 인하여 인접한 물질 중 강도가 약한 물질에 크랙이 발생할 수 있다. 한편, 온도 범위 0~100℃에서 에폭시는 36~80*10-6　m/(m °C), 알루미늄은 23.8*10-6　m/(m °C), 구리는 17.1*10-6　m/(m °C) 선팽창 계수 값을 갖는다. 따라서, 접속도체(321) 중 절연 몰딩부(326) 내에 매립되는 영역이 절연과 최대한 선팽창 계수가 유사한 알루미늄으로 구성될 경우에 강도가 약한 절연 몰딩부(326)의 크랙 발생을 방지할 수 있다.
그리고, 접속도체(321)와 상기 지절연 전력 케이블 코어(110x)의 도체(101x)를 접속하는 방법은 주로 압착 방법이 사용되며, 지절연 전력 케이블 코어(110x)의 도체(101x)의 종류에 따라 접속도체(321)의 단부를 다르게 형성할 수 있다. 예를 들어, 지절연 전력 케이블 코어(110x)의 도체(101x)가 알루미늄일 경우에 접속도체(321)의 단부는 알루미늄 재질로 구성되며 절연 몰딩부(326) 내에 매립되는 영역과 일체로 형성될 수 있다.
반면에, 지절연 전력 케이블 코어(110x)의 도체(101x)가 구리일 경우, 이종 금속을 압착하는 경우 발생되는 금속 표면 산화 문제를 해결하기 위하여 접속도체(321)의 단부는 구리 재질로 구성할 수 있다.
즉, 지절연 전력 케이블 코어(110x)의 도체(101x)가 구리인 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예에서, 상기 접속도체(321)의 일단은 절연 접속 슬리브와 케이블의 도체 접속을 위하여 지절연 케이블 코어(110x)의 도체(101x)가 삽입되어 압착되어 제1 도체 접속 영역(c1)을 형성 수 있도록 전방 접속구가 형성되며 구리로 구성된 제1 도체부(321x)로 구성되고, 상기 제1 도체부(321x) 후방에는 알루미늄으로 구성된 제2 도체부(321y)가 용접 등의 방법으로 제1 도체부(321x)에 접합되어 절연 내측에 매립되는 영역은 모두 알루미늄 재질로 구성될 수 있다.
상기 접속도체(321)의 타단은 XLPE 케이블 코어(110y)의 도체가 접속된다. 상기 접속도체(321)의 후방 접속구에 상기 XLPE 케이블 코어(110y)의 도체(101y)가 접속되는 경우 접속도체(321)가 절연 몰딩부(326)에 매립된 상태이므로 압착 등의 접속방법이 사용될 수 없고, 별도의 고정용 플랜지가 구비된 도체 어댑터(330)를 XLPE 케이블 코어(110y)의 도체(101y)와 압착 등의 방법으로 접속한 후 도체 어댑터(330)를 상기 접속도체(321)의 후방 접속구 내측에 형성된 걸림턱이 구비된 삽입홈에 압입하여 제2 도체 접속 영역(c2)를 형성하여 절연 접속 슬리브와 케이블의 도체 접속을 완료할 수 있다.
상기 XLPE 케이블 코어(110y)의 도체 후방의 노출된 XLPE 절연층(140y) 외측에는 전계 완화를 위한 스트레스 릴리프콘(350)이 장착될 수 있다. 상기 스트레스 릴리프콘(350) 후방에는 상기 스트레스 릴리프콘(350)을 상기 절연 접속 슬리브(320)의 절연 몰딩부(326) 내측으로 밀착하기 위하여 스트레스 릴리프콘(350)을 탄성 지지하기 위한 탄성 지지유닛(360)이 구비될 수 있다.
상기 탄성 지지유닛(360)은 스트레스 릴리프콘(350)의 후방을 추진하기 위한 파이프형 추진부재(361)가 구비되고, 상기 추진부재(361) 후방에는 복수의 스프링 형태의 탄성부재(366)가 구비되도록 구성될 수 있다.
따라서, 상기 탄성 지지유닛(360)을 이종 전력 케이블 접속장치를 구성하는 하우징(h)에 장착시 탄성부재(366)가 압축되어 상기 추진부재(361)를 탄성 지지하는 상태로 장착하면, 탄성 지지유닛(360)의 추진부재(361)가 상기 스트레스 릴리프콘(350)을 탄성 추진하는 상태가 유지되어 상기 절연 접속 슬리브(320)의 절연 몰딩부(326)의 내주면과 스트레스 릴리프콘(350) 내주면의 밀착상태가 유지될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 이종 전력케이블 코어 접속장치(300)는 지절연 전력 케이블의 코어(110x) XLPE 전력 케이블의 코어(110y)가 도입되어 접속되는 하우징(h)을 구비하고, 상기 하우징은 복수 개의 조립형 하우징(h1, h2, h3)으로 분할 구성될 수 있으며, 지절연 전력 케이블의 코어(110x) XLPE 전력 케이블의 코어(110y)와 하우징의 경계영역에는 실링을 위한 연공부(S)가 구비되어 각각의 케이블 코어를 마감할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 이종 전력케이블 코어 접속장치(300)를 구성하는 하우징(h) 내부 공간 중 지절연 전력 케이블 코어(110x)의 접속영역은 고압의 절연유가 충진되는 영역으로 XLPE 전력 케이블의 코어(110Y)의 접속영역과 분리되어 구성된다.
도 4 또는 도 5를 참조하여 후술하는 바와 같이, 고압의 절연유가 충진되는 지절연 전력 케이블 코어(110x)의 접속영역에서 상기 절연 접속 슬리브(320)를 구성하는 절연 몰딩부(326)가 도체 접속 영역(c1) 후방에서부터 점진적으로 두께가 증가되고 두께가 최대가 되는 지점에 스토핑 단차(326p)가 형성될 수 있다.
상기 스토핑 단차(326p)는 절연 몰딩부(326)와 하우징을 조립 또는 지지하기 위한 구조물로서 절연 몰딩부(326)의 최대 외경 영역에 형성된 단차구조이다.
이와 같은 절연 접속 슬리브(320)는 내부에 접속도체(321)가 매립되고 통전시 발열에 따라 접속도체(321)와 절연 몰딩부(326)가 팽창과 수축을 반복하게 된다. 본 발명은 절연 접속 슬리브(320)는 접속도체(321) 중 절연 몰딩부(326) 내부에 매립되는 도체 부분을 절연 몰딩부(326)와 열팽창률 편차를 줄일 수 있도록 알루미늄으로 이루어진 제2 도체부(321y)로 구성함은 전술한 바와 같다.
한편, 본 발명에 따른 이종 전력케이블 코어 접속장치(300)가 개발과정에서 상기 접속도체(321)를 구성하는 알루미늄 도체의 발열과 냉각에 따른 반복적인 팽창과 수축시 절연 몰딩부(326)의 형상에 따라 절연 몰딩부(326)의 균열이 발생될 수 있음을 확인하였다.
본 발명에 따른 이종 전력케이블 코어 접속장치는 지절연 전력 케이블 코어와 XLPE 전력 케이블 코어를 접속하기 위한 이종 전력케이블 코어 접속장치에 있어서, 일단에서 지절연 전력 케이블 코어의 도체가 접속되고 타단에서 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 접속되는 접속도체(321) 및 상기 접속도체 외주를 감싸는 절연 몰딩부(326)를 포함하는 절연 접속 슬리브(320);를 포함하고, 상기 접속도체(321)는 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 삽입되는 함몰부 및 상기 함몰부 근방에서 외경이 확장되는 확경부를 포함할 수 있다.
더 나아가, 본 발명에 따른 이종 전력케이블 코어 접속장치는 상기 확경부를 감싸는 절연 몰딩부의 임의의 지점의 외주면의 길이방향 경사도는 상기 의 확경부 외주면의 최소 경사도 내지 최대 경사도 사이의 크기를 가질 수 있다. 이하 도 4 이하를 참조하여 자세하게 설명한다.
한편, 접속도체(321)는 지절연 전력 케이블 코어(110x)의 도체(101x)의 재질에 따라 분할하여 형성(도체(101x)가 구리일 경우)되거나 일체로 형성(도체(101x)가 알루미늄일 경우)될 수 있음은 전술한 바와 같다. 하기 도 4 내지 도 8에서는 지절연 전력 케이블 코어(110x)의 도체(101x)가 구리일 경우에 분할로 형성되는 접속도체(321)를 예로 들어 설명한다.
도 4는 본 발명의 이종 전력케이블 코어 접속장치를 구성하는 하나의 실시예에 따른 절연 접속 슬리브의 단면도를 도시하며, 도 5는 본 발명의 이종 전력케이블 코어 접속장치를 구성하는 다른 실시예에 따른 절연 접속 슬리브의 단면도를 도시하며, 도 6는 도 4 또는 도 5에 도시된 절연 접속 슬리브의 제2 도체부를 구성하는 확경부의 확대도를 도시하며, 도 7는 본 발명에 따른 이종 전력케이블 코어 접속장치가 개발과정의 중간 연구 결과에 따른 이종 전력케이블 코어 접속장치의 절연 접속 슬리브를 구성하는 절연 몰딩부(326')의 외주면 촬상 이미지를 도시하며, 도 8은 도 7에 도시된 절연 접속 슬리브(320')의 단면도를 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 절연 접속 슬리브(320)는 내부에 접속도체(321)가 매립되고 접속도체(321) 외부에 절연 몰딩부(326)가 구비된다.
도 4에 도시된 절연 접속 슬리브(320)를 구성하는 접속도체(321)의 일단(좌측단)은 지절연 전력 케이블 코어의 도체가 삽입 및 압착 방법으로 접속된다. 예를 들어, 접속도체(321)의 일단은 구리 재질로 구성되며 지절연 전력 케이블 코어(110x)의 도체(101x)가 삽입되는 접속구(321xh)가 형성된 제1 도체부(321x)로 구성되며, 상기 제1 도체부(321x)는 제2 도체부(321y)와 용접 등의 방법으로 접합된다.
그리고, 상기 제2 도체부(321y)로 구성되는 접속도체(321)의 타단은 XLPE 전력 케이블의 코어(110Y)의 도체가 접속되는 접속구(321yh)가 형성될 수 있으며, 상기 절연 몰딩부(326)는 상기 제2 도체부(321y)를 감싸되 후방으로 갈수록, 즉 접속도체(321)의 타단방향으로 외경이 증가되는 형상으로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 도체부(321y)는 접속구(321yh) 방향으로 상기 보강절연층(310, 도 3 참조)에 의하여 감싸지며 외경이 일정한 크기의 제1 동경부(321b)와 제2 동경부(321c)를 구비하고, 상기 보강절연층(310)에 의하여 감싸지지 않거나 일부만 감싸질 수 있으며 외경이 일정한 제3 동경부(321d), 외경이 확대되는 확경부(321e) 및 접속구(321yh)가 내부에 형성되는 함몰부(321f)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 확경부(321e)는 접속도체(321)에서 외경이 증가하는 시작 위치부터 접속구(321yh)가 형성된 위치까지의 부분을 의미하며, 도 6에서 e 영역에 배치된 접속도체(321)의 부분이다. 또한, 여기서 함몰부(321f)는 접속도체(321)에서 접속구(321yh)가 형성된 위치부터 접속도체 타단 끝까지의 부분을 의미하며, 도4에서 f 영역에 배치된 접속도체(321)의 부분이다.
상기 제2 도체부(321y)의 구획에 따라 상기 절연 몰딩부(326) 역시 경사부와 수평부로 구성될 수 있으며 제1 동경부(321b) 외측에 제1 경사부(326b)가 구비되고, 제2 동경부(321c) 외측에 제2 경사부(326c)가 구비되고, 제3 동경부(321d) 외측에 제1 수평부(326d)가 구비되고, 확경부(321e) 외측에 제3 경사부(326e)가 구비되며, 함몰부(321f) 외측에 제2 수평부(326f)가 구비되는 구조를 가질 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이종 전력케이블 코어 접속장치를 구성하는 절연 접속 슬리브의 절연 몰딩부는 외주면의 길이방향 경사도가 서로 다른 복수 개의 경사부가 구비되고, 상기 경사부 중 적어도 일부는 수평부를 사이에 두고 이격되어 구성될 수 있다.
여기서, 절연 몰딩부의 '경사도'란 절연 몰딩부의 길이방향 단면을 기준으로 수평 기준선과 이루는 각도를 의미한다.
상기 제1 수평부(326d)는 상기 보강절연층(310)에 의하여 감싸지는 제1 경사부(326b)와 제2 경사부(326c)를 제3 경사부(326e)와 구획하기 위하여 구비되어, 보강절연층의 단부 외주면과 제1 수평부(326d)가 플랫하게 연결될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 절연 몰딩부(326) 외주면의 경사가 45도를 초과할 정도로 경사가 급격히 변하면 보강 절연층(310)이 형성되는 외주면에서 전계 변화도 함께 급변할 수 있으므로 전계 안정성이 떨어질 수 있다. 따라서, 상기 절연 몰딩부(326)의 경사부의 외주면의 길이방향 경사도는 45도 이하로 구성될 수 있으며, 절연 몰딩부(326) 외주면의 급격한 전계 변화를 방지하며 수평부와 경사부의 경계에서의 크랙 방지를 위하여 30도 이하로 구성되는 것이 바람직함을 실험적으로 확인할 수 있었다.도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 접속도체(321)의 통전시 도체 팽창에 따른 절연 몰딩부(326)의 크랙 방지를 위하여 상기 이종 케이블 코어 접속장치(300a, 300b, 300c)를 구성하는 상기 절연 몰딩부(326)는 상기 접속도체(321)의 타단 방향으로 외경이 미리 결정된 크기까지 증가하되 절연 몰딩부의 외경은 그 내부의 접속도체의 외경 확대를 고려하여 복수 개의 경사부를 갖도록 구성될 수 있으며 각각의 경사부의 경사도는 서로 다를 수 있고, 경사부 사이에 수평부가 구비될 수도 있다.
도 4에 도시된 실시예는 3개의 경사부가 연속 또는 이격되어 제1 각도(θ1) 내지 제3 각도(θ3)를 이루며 형성되되, 1 각도(θ1) 내지 제3 각도(θ3)는 모두 45도 이하로 구성되며, 바람직하게는 모두 30도 이하로 구성될 수 있다.
정리하면, 상기 절연 몰딩부(326)는 상기 접속도체(321)의 타단 방향으로 외경이 미리 결정된 크기까지 증가되며, 상기 경사의 연속성에 따라 경사부가 복수 개로 분할 구성될 수 있으며, 경사부의 경사도는 45도 이하로 구성될 수 있다.
도 4에 도시된 실시예에서, 본 발명의 절연 접속 슬리브(320)를 일단에서 타단 방향으로 a, b, c, d, e, f 구역으로 분할하여 검토하면, a 영역은 접속도체(321) 중 제1 도체부(321x) 영역으로 절연 몰딩부(326)로 몰딩되지 않은 영역이며, b 영역은 제1 도체부(321x)와 접합된 제2 도체부(321y)가 시작되는 제1 동경부(321b)로 구성되고, 그 외측에 절연 몰딩부(326)의 제1 경사부(326b)가 제1 각도(θ1) 크기의 경사로 제1 동경부(321b)를 감싸고, c 영역은 b 영역에 연속하여 제2 동경부(321c)로 구성되고, 그 외측에 절연 몰딩부(326)의 제2 경사부(326c)가 제2 각도(θ2) 크기의 경사로 제2 동경부(321c)를 감싸며, b영역과 c영역은 전술한 보강절연층(310)과 절연 몰딩부(326)가 중첩되는 영역이다.
또한, d 영역은 c 영역에 연속하여 절연 몰딩부(326)의 제1 수평부(326d)가 경사없이 일정한 두께로 제2 도체부(321y)의 제3 동경부(321d)를 감싸는 영역이며, e 영역은 d 영역에 연속하여 절연 몰딩부(326)의 제3 경사부(326e)가 제3 각도(θ3) 크기의 경사로 제2 도체부(321y)의 확경부(321e)를 감싸는 영역이며 e 영역의 단부에 스토핑 단차(326p)가 형성되며, 절연 몰딩부(326)의 외경이 완성될 수 있다.
상기 제2 도체부(321y)의 확경부(321e)는 후방의 함몰부(321f)의 외경에 대응하여 제1 내지 제3 동경부(321b, 321c, 321d)의 직경 변화를 완충하는 영역이다.
f 영역은 e 영역에 연속하여 절연 몰딩부(326)의 제2 수평부(326f)가 경사없이 제2 도체부(321y)의 접속구(321yh)가 내측에 구비된 함몰부(321f)를 감싸는 영역으로, 함몰부(321f) 후방에는 스트레스 릴리프콘이 삽입되어 전계완화 기능을 수행함은 전술한 바와 같다.
상기 절연 몰딩부의 제1 경사부(326b) 내지 제3 경사부(326e)의 외주면의 길이방향 경사도는 각각 일정한 크기를 갖는 것으로 도시되나, 완만한 곡면 등으로 구성될 수도 있다. 즉, 이러한 경사부는 각도가 일정한 복수 개의 경사부를 구성하는 방법 이외에도 경사도가 지속적으로 변경되는 곡면 형태로 구성될 수도 있으나, 이 경우에도 절연 몰딩부 외주면의 순간 경사도는 45도 이하로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 절연 접속 슬리브(320)의 절연 몰딩부(326)는 상기 접속도체(321)의 타단 방향으로 외경이 미리 결정된 크기까지 증가되며, 상기 절연 몰딩부(326)의 경사부의 외주면의 길이방향 경사도는 45도 이하로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 30도 이하로 구성되는 것이 바람직함은 전술한 바와 같다.
그리고, 상기 절연 접속 슬리브(320)를 구성하는 절연 몰딩부(326)의 최외부 경사부 단부에 상기 하우징의 위치결정 또는 지지를 위한 45도 경사 이상으로 직경이 확대되어 형성되는 스토핑 단차(326P)가 형성되어 상기 보강절연층(310), 상기 절연 접속 슬리브(320), 상기 스트레스 릴리프콘(350) 및 상기 탄성 지지유닛(360)을 감싸는 금속 재질의 하우징(h)의 위치 결정 또는 지지 구조로 사용될 수 있음은 전술한 바와 같다.
도 5에 도시된 절연 접속 슬리브(320)는 도 4에 도시된 절연 접속 슬리브와 달리 제1 경사부(326b)와 제2 경사부(326c) 사이에 제2 수평부(326g)를 더 포함하는 특징을 갖는다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 절연 접속 슬리브를 구성하며 접속도체를 감싸는 절연 몰딩부의 연속된 경사부가 존재하지 않고 경사부 사이에 수평부가 구비되는 구조를 갖는다.
상기 코어 접속장치(300, 도 2 참조) 또는 절연 접속 슬리브(320)의 길이, 아니면 금형 또는 공정 상의 문제점 등에 의하여 서로 다른 경사부를 연속하여 배치하지 않고 경사부 사이에 수평부를 구비하도록 구성할 수 있다. 즉, 서로 다른 경사부 사이에 수평부를 구비할 경우, 보강절연층을 형성하기 용이하며, 절연내력 설계 관점에서 절연 접속 슬리브의 전체 길이 및 두께가 우선 결정될 경우에는 수평부 없이 경사부만을 구비하는 경우보다 수평부를 중간에 형성하는 것이 경사각을 완만하게 형성하기에 유리하다.
이와 같이, 상기 절연 접속 슬리브를 구성하는 절연 몰딩부는 하나의 경사면 또는 곡면으로 구성될 수도 있으나, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 복수 개의 경사부를 구비할 수 있고, 일부 경사부들이 연속될 수도 있고, 모든 경사부 사이에 수평부가 개재될 수도 있으며, 경사부가 3개가 구비되는 경우에 보강절연층은 도 4 및 도 5에 도시된 실시예 모두 전방에서 2번째 경사부까지만 감싸는 구조가 적용될 수 있음은 동일하다.
따라서, 도 5에 도시된 실시예의 접속도체(321)는 제1 동경부(321b)와 제2 동경부(321c) 사이에 제4 동경부(321g)가 더 구획되고, 그 외부에 제1 경사부(326b)와 제2 경사부(326c) 사이에 제2 수평부(326g)가 더 구비될 수 있다. 기타 구조는 도 4를 참조한 실시예와 공통되므로 중복되는 설명은 생략한다.
상기 절연 접속 슬리브(320)를 구성하는 절연 몰딩부(326)의 크랙 문제는 절연 몰딩부(326) 중 특히 내측에 접속구가 형성된 함몰부(321f)와 동경부(321b, 321c, 321d)를 연결하기 위하여 제2 도체부(321y)의 직경이 증가하는 확경부(321e)를 감싸는 제3 경사부(326e)에서 주로 발생되었다.
따라서, 상기 제3 경사부(326e)는 내부의 제2 도체부의 확경부의 외경 변화에 대응하여 정교하게 그 경사도 및 두께 등이 제어되는 것이 바람직하다.
본 발명은 다양한 조건의 시험 또는 시뮬레이션을 통해 상기 확경부(321e)를 감싸는 제3 경사부(326e)의 외주면 임의의 지점에서의 경사도는 상기 제2 도체부의 확경부(321e) 외주면의 최소 경사도 내지 최대 경사도 사이의 크기를 갖도록 하는 것이 절연 몰딩부(326)의 크랙 발생을 최소화할 수 있음을 확인하였다.
도 6에 도시된 바와 같이, 즉 제3 경사부(326e)의 외주면 임의의 지점에서의 경사도(Φ)는 상기 제2 도체부의 확경부(321e) 외주면의 최소 경사도(α) 내지 최대 경사도(β) 사이의 값을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
제3 경사부(326e)의 외주면 임의의 지점에서의 경사도(Φ)는 α ＜ Φ ＜ β의 관계를 만족하고, 통상 제3 경사부(326e)의 외주면 임의의 지점에서의 경사도(Φ)는 10도 내지 30도 사이의 값을 갖을 수 있으며, 상기 경사도(Φ)는 제3 경사부(326e)의 외주면의 경사도가 일정하지 않은 곡면 등인 경우에도 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 확경부(321e)에서 절연 성능을 위하여 절연 몰딩부인 제3 경사부(326e)의 두께를 충분히 크게 구성하는 방법을 고려할 수 있으나, 이종 전력 케이블 코어 접속장치의 비용, 크기 및 무게 모두가 증가하게 되므로 바람직하지 않다. 실험적으로, 상기 확경부(321e)의 임의의 지점에서의 절연 몰딩부인 제3 경사부(326e)의 두께(t)는 알루미늄 도체부, 즉 확경부(321e) 반경(r)의 40% 이상 내지 130% 이하의 크기로 구성되는 경우 원하는 절연 성능이 확보됨을 확인할 수 있었다.
도 7는 본 발명에 따른 이종 전력케이블 코어 접속장치가 개발과정의 중간 연구 결과에 따른 이종 전력케이블 코어 접속장치의 절연 접속 슬리브(320')의 외주면 촬상 이미지를 도시하며, 도 8은 도 7에 도시된 절연 접속 슬리브(320)의 단면도를 도시한다.
반면, 도 7 및 도 8에 도시된 절연 접속 슬리브(320)의 경우, 절연 몰딩부(326)에 접속도체(321) 타단 방향으로 급격한 외경 변화에 따른 2개의 단차(s1, s2)가 형성되고, 반복적 통전 시험을 통해 절연 몰딩부(326)의 단차(s1, s2)의 내측 모서리에서 광범위한 크랙이 발생됨을 확인할 수 있었다.
일반적으로 고체의 모서리는 외력에 의한 응력 또는 스트레스가 집중되는 영역으로 그 경사도 또는 두께 등이 응력의 집중을 결정하는 요소이다.
따라서, 2개의 단차(s1, s2)의 경우 그 경사도가 약 90도와 약 50도 정도로 도체 팽창시 절연 몰딩부(326)의 팽창율 차이에 의한 응력 또는 스트레스가 집중될 수 있고, 그와 같은 응력과 스트레스는 크랙의 발생을 유발하는 것으로 추측된다.
그러므로, 절연 몰딩부(326)에 단차 등을 형성하는 경우 단차의 높이는 최소화하고 단차를 형성하는 경사각이 급격하게 증가되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
실험적으로 도 4에 도시된 바와 같이, 절연 몰딩부(326)의 외경을 증가시키되, 외경 증가를 위하여 형성하는 경사부의 경사를 45 이하가 되며, 경사부는 필요에 따라 분할 구성하고, 복수 개의 경사부를 연속 배치하거나 이격시켜 배치하여 구성하는 경우, 접속도체(321) 통전시 발열에 따른 절연 몰딩부(326)에 크랙 등의 발생을 예방할 수 있음을 확인할 수 있었다.
특히, 경사각이 커짐에 따라 크랙이 발생될 수 있는 가능성이 가장 높은 취약점인 제3 경사부(326e)에 있어서, 제3 경사부(326e)의 외주면 임의의 지점에서의 길이방향 경사도(Φ)를 상기 제2 도체부의 확경부(321e) 외주면의 최소 경사도(α) 내지 최대 경사도(β) 사이의 값을 갖도록 할 경우, 접속도체(321) 통전 시 발열에 따른 절연 몰딩부(326)의 크랙 등의 파손을 방지할 수 있음을 확인할 수 있었다.
도 9는 본 발명에 따른 이종 케이블 접속 시스템을 구성하는 절연 접속 슬리브와 XLPE 전력 케이블 코어의 도체부의 접속 부위 근방에서의 단면도를 도시한다.
마찬가지로, 상기 절연 접속 슬리브는 지절연 전력 케이블 코어와 XLPE 전력 케이블 코어를 접속하기 위한 이종 전력케이블 코어 접속장치에 있어서, 지절연 전력 케이블 코어의 도체와 일단이 접속되고, XLPE 전력 케이블 코어의 도체(101y)와 타단이 접속되는 접속도체(321) 및 상기 접속도체(321) 외주를 감싸는 절연 몰딩부(326)를 포함하는 절연 접속 슬리브(320)를 포함할 수 있다.
도 9에 도시된 실시예 역시 도 3에 도시된 실시예와 마찬가지로 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체(101y)의 단부는 도체 어댑터(330)에 장착된 상태로 상기 함몰부(321yh)에 장착될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 상기 도체 어댑터(330)는 고정용 플랜지가 외주면에 구비된 예를 도시하지만, 도 9에 도시된 실시예에서 상기 도체 어댑터(330)는 외주면에 적어도 하나의 로킹핀(330p)이 구비되고, 상기 함몰부(321yh) 내주면에 상기 로킹핀(330p)이 걸림 고정되기 위한 로킹홈(321ys)이 구비될 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 도체 어댑터(330)는 플랜지가 그 외주면에 일체로 구비되는 구조였으나, 도 9에 도시된 실시예는 도체 어댑터(330) 외주면에 적어도 하나의 로킹핀(330p)이 장착되어 함몰부(321yh)로의 도체 어댑터(330) 장착 시 삽입저항을 최소화하고 장착 완료상태에서 XLPE 전력 케이블 코어의 도체(101y)와 도체 어댑터(330)의 장착 상태의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 로킹핀(330p)은 상기 도체 어댑터(330) 외주면에 원주 방향으로 적어도 1개, 바람직하게는 2개 이상 장착될 수 있다.
이를 위하여, 상기 로킹핀(330p)은 상기 도체 어댑터(330)의 외주면에 장착 홀을 형성한 후 스프링 등의 탄성부재(미도시)를 매개로 탄성 지지된 상태로 장착될 수 있다.
그리고, 전술한 실시예와 마찬가지로 상기 절연 몰딩부(326)의 임의의 지점에서의 외주면의 길이방향 경사도는 상기 접속도체(321)의 타단 방향으로 45도 이하의 경사도로 점진적으로 확대되도록 구성될 수 있다.
그리고, 절연 접속 슬리브(320)를 구성하는 접속도체(321)(321) 중 절연 몰딩부(326) 내에 매립되는 영역은 절연과 열팽창 계수의 편차가 작은 알루미늄 재질로 구성될 수 있음은 전술한 바와 같다.
또한, 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체(101y)와 상기 도체 어댑터(330)가 모두 알루미늄으로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체(101y)가 구리 재질인 경우 상기 도체 어댑터(330)도 압착성 등을 고려하여 구리 재질로 구성될 수 있다.
상기 도체 어댑터(330)가 알루미늄 또는 구리 재질로 구성되는 경우 상기 접속 슬리브의 접속도체(321)와 도체 어댑터(330)의 접촉면 증가 또는 통전성 강화를 위하여 상기 도체 어댑터(330)의 외주면을 감싸는 형태의 금속 재질의 접촉밴드(330b)가 구비될 수 있다. 상기 접촉밴드(330b)는 스트립 형태의 밴드를 타공 또는 절곡하여 다수의 요철 또는 융기부가 형성되도록 성형하여 상기 접속도체(321)의 내주면과 도체 어댑터(330)의 외주면의 접촉 신뢰성이 향상되도록 구성할 수 있다.
이 경우, 상기 접촉밴드(330b)의 재질은 상기 접속도체(321)의 재질과 마찬가지로 구리 또는 알루미늄 재질로 구성할 수 있다. 상기 접촉밴드(330b)는 이종 재질의 상기 접속도체(321)의 내주면과 도체 어댑터(330)의 외주면 사이에 존재하는 유격을 채움과 동시에 상기 접속도체(321)의 내주면과 도체 어댑터(330)의 외주면의 접촉성을 향상시켜 통전 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
그리고, 알루미늄은 부식성이 존재하므로, 상기 접촉밴드(330b)는 부식 방지와 내구성 등의 목적으로 알루미늄이 아닌 내부식성 및 통전성이 좋은 은도금 금속 또는 아연도금 금속 재질로 구성할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 접속 슬리브의 제2 도체부를 구성하는 확경부의 확대도를 도시한다.
도 10에 도시된 본 발명에 따른 지절연 전력 케이블 코어와 XLPE 전력 케이블 코어를 접속하기 위한 이종 전력케이블 코어 접속장치는 동경부, 확경부 및 함몰부를 구비한 접속도체(321)와 이를 감싸는 절연 몰딩부(326)를 구비한다는 점에서 도 6 등에 도시된 실시예와 마찬가지이다.
도 10에 도시된 실시예는 절연 접속 슬리브의 경사각이 커짐에 따라 크랙이 발생될 수 있는 가능성이 가장 높은 취약점인 절연 몰딩부(326)의 제3 경사부(326e)가 길이방향으로 직선 형태가 아닌 곡면 형태로 구성된다는 차이점이 있다.
도 10에 도시된 절연 접속 슬리브를 구성하는 접속도체는 동경부(321), 상기 동경부(321)에서 외경이 확장되는 확경부(321e) 및 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 삽입되는 함몰부(321yh)를 포함하고, 상기 접속도체의 확경부(321e)를 감싸는 절연 몰딩부의 길이방향 시점(S1)과 종점(S2)을 연결하는 직선(L)의 경사도(Φ)는 상기 확경부(321e) 외주면의 최소 경사도(α) 내지 최대 경사도(β) 사이의 크기를 갖도록 구성될 수 있다.
도 10에 도시된 실시예 역시 절연 몰딩부(326)의 경사각이 커짐에 따라 크랙이 발생될 수 있는 가능성이 가장 높은 취약점인 제3 경사부(326e)의 외주면 길이방향 기울기가 일정하지 않고 부분적 또는 전체적으로 곡선 또는 곡면으로 구성되는 경우에도 제3 경사부(326e)의 시점(S1)과 종점(S2)을 연결하는 직선(L)의 경사도(Φ)가 상기 제2 도체부의 확경부(321e) 외주면의 최소 경사도(α) 내지 최대 경사도(β) 사이의 값을 갖도록 할 경우, 접속도체(321) 통전 시 발열에 따른 절연 몰딩부(326)의 크랙 등의 파손을 방지할 수 있음을 확인할 수 있었다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

Claims (22)

  1. 지절연 전력 케이블 코어와 XLPE 전력 케이블 코어를 접속하기 위한 이종 전력케이블 코어 접속장치에 있어서,
    일단에서 지절연 전력 케이블 코어의 도체가 접속되고 타단에서 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 접속되는 접속도체 및 상기 접속도체 외주를 감싸는 절연 몰딩부를 포함하는 절연 접속 슬리브;를 포함하고,
    상기 접속도체는 동경부, 상기 동경부에서 외경이 확장되는 확경부 및 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 삽입되는 함몰부를 포함하고,
    상기 확경부를 감싸는 절연 몰딩부의 임의의 지점의 외주면의 길이방향 경사도는 상기 확경부 외주면의 최소 경사도 내지 최대 경사도 사이의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연 몰딩부는 상기 확경부를 감싸는 경사부를 포함하고, 상기 경사부의 외주면의 길이방향 경사도는 10도 내지 30도 크기인 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경사부의 외주면의 길이방향 경사도는 일정한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절연 몰딩부는 경사도가 서로 다른 복수 개의 경사부를 포함하고, 상기 복수 개의 경사부 중 적어도 일부는 이격되어 구성되는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 접속도체의 일단에서 타단 방향으로 상기 절연 몰딩부는 2개의 경사부가 연속되어 구비되고, 상기 2개의 경사부 후방에 경사가 없는 수평부가 구비되고, 상기 수평부 후방에 다른 하나의 경사부가 구비되는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 접속도체의 일단에서 타단 방향으로 상기 복수 개의 경사부가 구비되고, 상기 복수 개의 경사부 사이에 각각 경사가 없는 수평부가 구비되는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 절연 접속 슬리브를 구성하는 접속도체의 일단에서 타단 방향으로 3개의 경사부가 구비되고, 3개의 경사부 사이에 각각 경사가 없는 수평부가 구비되는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  8. 제5항 또는 제7항에 있어서,
    상기 지절연 전력 케이블 코어를 구성하는 절연층의 일부, 상기 지절연 전력 케이블 코어의 도체가 접속되는 접속도체의 외부 및 상기 절연 몰딩부의 적어도 일부를 감싸는 보강절연층;을 더 포함하고,
    상기 보강절연층은 상기 수평부 전방의 2개의 경사부까지만 상기 절연 몰딩부와 중첩되는 것을 특징으로 하는 이종 전력 케이블 코어 접속장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 접속도체는 상기 지절연 전력 케이블 코어의 도체가 접속되는 접속구가 구비된 제1 도체부 및 상기 제1 도체부와 접합되며 상기 동경부, 상기 함몰부 및 상기 확경부를 포함하는 제2 도체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 절연 몰딩부는 제2 도체부의 외주면을 감싸고,
    상기 제2 도체부는 상기 지절연 전력 케이블 코어의 도체 및 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체 중 절연 몰딩부의 열팽창 계수와 상대적으로 더 가까운 열팽창 계수를 갖는 도체와 동일한 재질을 갖는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 지절연 전력 케이블 코어를 구성하는 절연층의 일부, 상기 제1 도체부의 외부 및 상기 절연 몰딩부의 적어도 일부를 절연지로 감싸 구성되는 보강절연층; 및
    상기 절연 접속 슬리브의 후방 내측과 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 외주면 사이에 장착되는 스트레스 릴리프콘;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 확경부의 임의의 지점에서의 절연 몰딩부의 두께는 제2 도체부의 반경의 40% 이상 내지 130% 이하의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 스트레스 릴리프콘 후방에 장착되어 상기 스트레스 릴리프콘을 상기 절연 접속 슬리브 방향으로 탄성 지지하기 위한 탄성 지지유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체의 단부가 감싸지도록 장착되며, 상기 절연 접속 슬리브의 함몰부 내측에 로킹되도록 장착되는 도체 어댑터를 더 구비하고,
    상기 도체 어댑터는 외주면에 적어도 하나의 로킹핀이 구비되고, 상기 함몰부 내주면에 상기 로킹핀이 걸림 고정되기 위한 로킹홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 로킹핀은 상기 도체 어댑터에 탄성 지지된 상태로 장착되는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체와 상기 도체 어댑터가 모두 알루미늄으로 구성되거나 구리로 구성되는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 도체 어댑터의 외주면과 상기 함몰부의 내주면의 접촉성 강화를 위하여 상기 도체 어댑터의 외주면에 금속 재질의 접촉밴드가 구비되는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 접촉밴드는 은도금 재질 또는 아연도금 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  19. 지절연 전력 케이블 코어와 XLPE 전력 케이블 코어를 접속하기 위한 이종 전력케이블 코어 접속장치에 있어서,
    지절연 전력 케이블 코어의 도체가 접속되는 접속구가 구비된 제1 도체부, XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 접속되는 제2 도체부 및 상기 제2 도체부의 외주를 감싸는 절연 몰딩부를 포함하는 절연 접속 슬리브;를 포함하고,
    상기 제2 도체부는 동경부, 상기 동경부에서 외경이 확장되는 확경부 및 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 삽입되는 함몰부를 포함하고,
    상기 제2 도체부는 상기 지절연 전력 케이블 코어의 도체 및 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체 중 절연 몰딩부의 열팽창 계수와 상대적으로 더 가까운 열팽창 계수를 갖는 도체와 동일한 재질을 갖는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  20. 지절연 전력 케이블 코어와 XLPE 전력 케이블 코어를 접속하기 위한 이종 전력케이블 코어 접속장치에 있어서,
    일단에서 지절연 전력 케이블 코어의 도체가 접속되고 타단에서 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 접속되는 접속도체 및 상기 접속도체 외주를 감싸는 절연 몰딩부를 포함하는 절연 접속 슬리브;를 포함하고,
    상기 접속도체는 동경부, 상기 동경부에서 외경이 확장되는 확경부 및 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 삽입되는 함몰부를 포함하고,
    상기 절연 몰딩부의 임의의 지점에서의 외주면의 길이방향 경사도는 상기 접속도체의 타단 방향으로 30도 이하의 경사도로 점진적으로 확대되는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  21. 지절연 전력 케이블 코어와 XLPE 전력 케이블 코어를 접속하기 위한 이종 전력케이블 코어 접속장치에 있어서,
    일단에서 지절연 전력 케이블 코어의 도체가 접속되고 타단에서 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 접속되는 접속도체 및 상기 접속도체 외주를 감싸는 절연 몰딩부를 포함하는 절연 접속 슬리브;를 포함하고,
    상기 접속도체는 동경부, 상기 동경부에서 외경이 확장되는 확경부 및 상기 XLPE 전력 케이블 코어의 도체가 삽입되는 함몰부를 포함하고,
    상기 접속도체의 확경부를 감싸는 절연 몰딩부의 길이방향 시점과 종점을 연결하는 직선의 경사도는 상기 확경부 외주면의 최소 경사도 내지 최대 경사도 사이의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이종 전력케이블 코어 접속장치.
  22. 복수의 지절연 전력 케이블 코어가 수용되고, 절연유가 고압으로 충진된 주파이프;
    상기 주파이프에서 복수 개로 분기되며, 각각 지절연 전력 케이블 코어가 수용되는 복수의 분기 파이프; 및,
    복수의 상기 분기 파이프에 일단이 접속되며, 복수의 지절연 전력 케이블 코어 각각을 타단으로 XLPE 전력 케이블에서 분기된 복수의 XLPE 전력 케이블 코어와 각각 접속하는 제1항 내지 제21항 중 어느 하나의 항에 따른 복수의 이종 전력케이블 코어 접속장치;를 포함하는 이종 케이블 접속 시스템.
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