WO2023177069A1 - 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 pmj 및 이경 고무 유니트 - Google Patents

초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 pmj 및 이경 고무 유니트 Download PDF

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WO2023177069A1
WO2023177069A1 PCT/KR2023/001089 KR2023001089W WO2023177069A1 WO 2023177069 A1 WO2023177069 A1 WO 2023177069A1 KR 2023001089 W KR2023001089 W KR 2023001089W WO 2023177069 A1 WO2023177069 A1 WO 2023177069A1
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WO
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diameter
insulator
cable
different
pmj
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PCT/KR2023/001089
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English (en)
French (fr)
Inventor
한두현
이태호
최만옥
박정기
Original Assignee
대한전선 주식회사
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R9/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H01R9/11—End pieces for multiconductor cables supported by the cable and for facilitating connections to other conductive members, e.g. for liquid cooled welding cables
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a different diameter PMJ (PRE-MOLDED JOINT) for intermediate connection between ultra-high voltage different diameter cables and a rubber unit used therefor.
  • PMJ PRE-MOLDED JOINT
  • power cables can be classified as devices that transmit power using internal conductors.
  • the capacity of the power cable is proportional to the voltage and current. In order to increase the voltage value, it is necessary to expand various facilities added to the power cable, and significantly more costs are incurred due to the increase in safety facilities.
  • Joint methods such as brazing or arc welding are mainly used.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Open Patent 10-2017-0120936
  • the present invention is intended to solve the above-described problem, and its purpose is to provide an intermediate connection structure that can be connected by an easier and simpler method when connecting power cables of different diameters to each other.
  • the different diameter PMJ for connecting ultra-high voltage different diameter cables is an intermediate connection PMJ (PRE-MOLDED JOINT) where a pair of power cables with different diameters are connected to each other, and the first conductor, the first conductor 1
  • the inner peripheral surface of one side has a first inner diameter connected over the first insulator and the entire first semiconductor of the first cable
  • the inner peripheral surface of the other side has a first inner diameter connected over the second insulator and the entire second semiconductor of the second cable.
  • the outer surface of the rubber unit may have an inclined shape moving from one side to the other side.
  • it may further include a conductor sleeve having regions of different inner diameters for connecting the first conductor and the second conductor, respectively.
  • the outer surface of the central electrode portion preferably has a shape that is inclined from one side to the other.
  • the different diameter PMJ for connecting an ultra-high voltage different diameter cable is an intermediate connection PMJ (PRE-MOLDED JOINT) in which a pair of power cables with different insulator diameters are connected to each other, and the first conductor, the first insulator and a first cable in which a first semiconductor body is sequentially formed; a second cable including a second insulator having a diameter larger than the diameter of the first insulator, and having a second conductor, a second insulator, and a second semiconductor sequentially formed; And the inner peripheral surface of one side has a first inner diameter connected to the first insulator, and the inner peripheral surface of the other side has a second inner diameter connected to the second insulator, the second inner diameter is larger than the first inner diameter, and is located inside the center. It may include a rubber unit that includes a central electrode portion, and an inner surface of the central electrode portion is inclined from one side to the other side.
  • the existing heteroscopic junction box is easy to connect even when it is outside the range of the diameter expansion ratio for connecting cables, so the range of use is very wide compared to the existing heteroscopic junction box.
  • Figure 1 is a perspective view of a different diameter PMJ for connecting an ultra-high voltage different diameter cable according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 shows a rubber unit of a different diameter PMJ for connecting an ultra-high pressure different diameter cable according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is an interface pressure distribution diagram of a different diameter PMJ for connecting an ultra-high pressure different diameter cable according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a perspective view of a different diameter PMJ for connecting an ultra-high voltage different diameter cable according to an embodiment of the present invention.
  • the different diameter PMJ 100 for connecting an ultra-high voltage different diameter cable is a connection box for connecting the first cable 110 and the second cable 120 to each other in the middle. am.
  • first cable 110 and the second cable 120 refer to cables having different outer diameters (different specifications).
  • the first cable 110 is formed from the outside with a metal sheath, a first semiconductor 110a, a first insulator 110b, and a first conductor 110c in that order, and similarly, the second cable 120 is formed with a metal sheath from the outside.
  • the second semiconductor 120a, the second insulator 120b, and the second conductor 120c are formed in that order, and the metal sheath, semiconductor outer diameter, insulator outer diameter, and conductor outer diameter are different from each other.
  • the outer diameter of the second cable 120 is larger than the outer diameter of the first cable 110.
  • different outer diameters mean that the outer diameter of the conductor, outer diameter of the insulator, and outer diameter of the semiconductor are different, but may include a pair of cables in which there is no difference in the outer diameter of the conductor and the outer diameter of the insulator and the outer diameter of the semiconductor are different.
  • first and second conductors 110c and 120c may be preceded.
  • a conductor connection is first made between the first and second conductors 110c and 120c, and the conductor connection is performed using a member called the conductor sleeve 130 to mechanically and electrically connect the conductors.
  • first and second semiconductors 110a and 120a are inserted so that the exposed layer is covered by the rubber unit 140 to form an intermediate connection layer.
  • the central electrode portion 320 (see FIG. 3) of the rubber unit 140 is connected to the conductor sleeve 130 so as to be electrically conductive, and the semiconductor 330 formed on both sides of the rubber unit 140 is It is connected to electrically contact the first and second semiconductors 110a and 120a of the first and second cables 110 and 120.
  • the connection process is not possible using existing rubber units.
  • the existing rubber unit has a structure with the same inner and outer diameter, the insertion process is impossible when connecting a cable with a large outer diameter, and when connecting a cable with a small outer diameter, a gap occurs between the rubber unit and the cable, so there is no interface pressure, so high voltage is applied. It is difficult to prevent insulation breakdown of insulating materials because it does not have the corresponding electrical voltage resistance characteristics.
  • the outer diameters of the rubber units used for connecting cables with different outer diameters are designed differently to ensure smooth connection of cables of different diameters, and the interface pressure characteristics after connection are designed on both cable sides. We want to keep it within range.
  • Figure 2 shows a conductor sleeve of a different diameter PMJ for connecting an ultra-high voltage different diameter cable according to an embodiment of the present invention.
  • the conductor sleeve 130 may be made of a conductive metal, and regions having different inner and outer diameters may be formed as shown.
  • the first conductor portion 210 is an area where the first conductor 110c of the first cable 110 is inserted and connected
  • the second conductor portion 220 is an area where the second conductor 210c of the second cable 210 is connected. This is the area to be inserted and connected.
  • Each of the first and second conductor portions 210 and 220 may have an inner diameter into which the first and second conductors 110c and 120c can be inserted and connected.
  • the first and second conductor parts 210 and 220 may be connected to each other through a connection part 230.
  • Figure 3 shows a rubber unit of a different diameter PMJ for connecting an ultra-high pressure different diameter cable according to an embodiment of the present invention.
  • (A) is a cross-sectional view and (B) is a longitudinal cross-sectional view.
  • the rubber unit 140 has a cylindrical shape, and a cylindrical space into which the first and second cables 110 and 120 can be inserted is formed, and the first and second conductors 110c and 120c are located at the center.
  • a central electrode portion 320 that can be electrically contacted is formed, and a rubber insulating portion 310 having an outer diameter that can sufficiently withstand the operating voltage may be formed around the outer periphery of the central electrode portion 320.
  • Semiconducting parts 330 for electric field mitigation may be further formed inside both sides of the rubber insulating part 310.
  • the rubber insulating portion 310 of the rubber unit 140 may be an insulating silicone rubber material
  • the central electrode portion 320 may be a conductive silicone rubber material
  • the semiconducting portion 330 may be a semiconductive silicone rubber material.
  • the inside of the semiconductor portion 330 may be connected to the outside of the first and second semiconductors 110a and 120a of the first and second cables 110 and 120.
  • the left side of the rubber unit 140 may be an area where the first cable 110 is connected, and the right side may be an area where the second cable 120 is connected.
  • the left side of the rubber unit 140 has an inner diameter (d11), an outer diameter of the start of the semiconducting part (d12), and an outer diameter of the rubber unit (d13), and the right side has an inner diameter (D21), an outer diameter of the start of the semiconducting part (D22), and a rubber unit. It has an outer diameter (D23).
  • the relationships d11 ⁇ D21, d12 ⁇ D22, and d13 ⁇ D23 are established, and the inner diameters of d11 and D21 may have sizes corresponding to the outer diameters of the insulators and semiconductors of the first and second cables 110 and 120, respectively. there is.
  • the inner diameters of d11 and D21 must be smaller than the outer diameters of the insulator and semiconductor of the first and second cables 110 and 120, and after connection, the inner diameter of the rubber unit 140 and the first and second cables 110 and 120 It is designed to have an interface pressure within the design range between the insulator and the outer surface of the semiconductor.
  • the rubber unit 140 is made of a rubber material and is elastic, it is formed smaller than the insulated outer diameter of the cable to maintain a predetermined interface pressure.
  • the diameter expansion rate of the rubber unit 140 may be 120 to 140%.
  • the central electrode portion 320 located at the center of the rubber unit 140 has an inner diameter of the left starting point equal to d11, which is the inner diameter of the rubber unit 140, and an inner diameter of the right end point equal to D21, which is the inner diameter of the rubber unit 140. same.
  • the central electrode portion 320 of the rubber unit 140 is inclined at a predetermined angle from the left starting point to the right end point.
  • the outer surface of the central electrode part 320 may also be formed as an inclined surface.
  • the outer surface of the central electrode portion 320 is formed as an inclined surface
  • the outer surface of the rubber unit 140 also has an inclined surface, and in order to secure the insulating thickness according to the electrical design of the insulating material, the outer diameter of the rubber unit 140 is also adjusted to the starting point.
  • a constant insulation thickness can be secured by starting from the outer diameter (d13) and having an outer diameter of the end point (D23).
  • connection is possible within the designed interface pressure range on the left and right sides as before, and the inner surface of the central electrode portion 320 is inclined to form a connection space between conductors with different outer diameters. Since the outer surface of the rubber unit 140 has an inclined surface, it is possible to secure an insulation thickness with sufficient withstand voltage characteristics.
  • Figure 4 is an interface pressure distribution diagram of a different diameter PMJ for connecting an ultra-high pressure different diameter cable according to an embodiment of the present invention.
  • the first and second cables 110 and 120 in contact with the inner surface of the PMJ 100 are connected to each other.
  • the results of measuring the interface pressure at each location of the second cables 110 and 120 can be confirmed.
  • a 138 kV XLPE first cable 110 with a conductor outer diameter of 43.7 mm and an insulating outer diameter of 82.7 mm, a 138 kV XLPE second cable 210 with a conductor outer diameter of 62.7 mm and an insulating outer diameter of 101.7 mm are connected with a left inner diameter (d11) of 66 mm, It was connected to a rubber unit (140, the rubber unit has a predetermined diameter ratio) with an inner diameter (D21) of 74 mm on the right side, and the interface at each position was measured.
  • the design standard value of the interface pressure between the rubber unit 140 and the cable is designed to be 1.0 [kgf/cm2] or more.
  • the maximum interfacial pressure between the PMJ (100) and the cable is 3.045 [kgf/cm2] at position A, and the minimum pressure at the ends of the deflector (position C and C') of the semiconductor (330) is
  • the interface pressure was 1.03 [kgf/cm2]
  • the minimum interface pressure of the central electrode portion 320 was measured to be 1.25 [kgf/cm2] around the start of the slope (position B) of the second cable 120 section.
  • 110a first semiconductor 110b: first insulator

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Abstract

본 발명은 초고압 이경 케이블간 중간 접속을 위한 이경 PMJ에 관한 것이다. 본 발명에 따른 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ는, 서로 직경이 상이한 한 쌍의 전력케이블이 서로 연결된 중간 접속 PMJ에 있어서, 제1 도체, 제1 절연체 및 제1 반도전체가 순차적으로 형성된 제1 케이블; 상기 제1 도체, 제1 절연체 및 제1 반도전체 각각의 직경 보다 더 큰 직경을 갖는 제2 도체, 제2 절연체 및 제2 반도전체가 순차적으로 형성된 제2 케이블; 및 일측의 내주면은 상기 제1 케이블의 제1 절연체 및 제1 반도전체에 걸쳐서 접속되는 제1 내경을 갖고, 타측의 내주면은 상기 제2 케이블의 제2 절연체 및 제2 반도전체에 걸쳐서 접속되는 제2 내경을 갖고, 상기 제2 내경은 상기 제1 내경 보다 크고, 중앙 내부에 중앙 전극부을 포함하고, 상기 중앙 전극부의 내측면은 일측에서 타측으로 갈수록 경사진 형태를 갖는 고무 유니트;를 포함하여 이루어질 수 있다.

Description

초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ 및 이경 고무 유니트
본 발명은 초고압 이경 케이블간 중간 접속을 위한 이경 PMJ(PRE-MOLDED JOINT, 프리 몰드 접속함) 및 그에 사용되는 고무 유니트에 관한 것이다.
일반적으로 전력케이블은 내부의 도체를 이용하여 전력을 전송하는 장치로 구분할 수 있다.
최근 들어, 전기 수요가 급증함에 따라 전력케이블의 용량, 즉 전력케이블을 통해 공급할 수 있는 전력의 증대가 필요로 하게 되었다.
그런데, 전력케이블의 용량은 전압 및 전류에 비례하게 되는데, 전압값을 올리려면 전력케이블에 부가되는 각종 설비 등의 증설이 필요하게 되며, 안전설비 등의 증가에 따라 현저히 많은 비용이 소요된다.
따라서, 전력케이블의 용량을 증대하기 위해서는 전력케이블을 따라 공급되는 전류값을 증대시키는 것이 유리하다.
전력케이블을 통해 공급되는 전류값을 증대시키기 위해서는 전력케이블의 도체의 단면적을 늘리는 것이 필요하며, 이는 도체의 직경을 키우는 것을 의미한다.
그런데, 기존에 도체의 직경이 작은 전력케이블이 이미 깔려있는 경우에 인접한 지역에서는 용량이 더 큰 전력케이블을 필요로 할 수 있다.
이 경우, 기존에 깔려있던 전력케이블을 포함하여 전부 용량이 큰 케이블로 교체하는 경우에는 막대한 비용이 필요할 수 있다.
이러한 막대한 비용 투입을 방지하기 위해서 필요한 지역에서만 용량이 큰 케이블을 설치하고 이미 설치된 용량이 작은 케이블과 용량이 큰 케이블을 서로 연결시키는 조인트 구간(변환 구간)이 필요하게 된다.
따라서, 조인트 구간에서는 전력케이블을 서로 연결하는 경우에 서로 직경이 상이한 전력케이블을 연결하게 된다.
이러한 브레이징(Brazing) 또는 아크 용접(Arc welding) 등의 공법에 의한 조인트 공법이 주를 이루게 된다.
이와 관련된 예시로서 대한민국 공개특허 10-2017-0120936에 개시되어 있다.
이러한 종래의 기술은 서로 다른 크기의 직경을 갖는 도체를 각각 접합해야 하기 때문에 추가적인 재료 비용이 소요되고, 용접 공정의 추가로 인해 도체 접합 작업 공수가 많이 증가하는 문제점이 있다.
또한 브레이징 또는 아크 용접 공정이 전적으로 사람의 손에 의해 이루어지기 때문에 그만큼 도체 접합부에서 결함이 발생할 위험이 증가하게 된다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허 10-2017-0120936
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 서로 직경이 다른 전력케이블을 서로 접속함에 있어서, 보다 용이하고 간편한 방법에 의해 접속할 수 있는 중간 접속 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ는, 서로 직경이 상이한 한 쌍의 전력케이블이 서로 연결된 중간 접속 PMJ(PRE-MOLDED JOINT)에 있어서, 제1 도체, 제1 절연체 및 제1 반도전체가 순차적으로 형성된 제1 케이블; 상기 제1 도체, 제1 절연체 및 제1 반도전체 각각의 직경 보다 더 큰 직경을 갖는 제2 도체, 제2 절연체 및 제2 반도전체가 순차적으로 형성된 제2 케이블; 및 일측의 내주면은 상기 제1 케이블의 제1 절연체 및 제1 반도전체에 걸쳐서 접속되는 제1 내경을 갖고, 타측의 내주면은 상기 제2 케이블의 제2 절연체 및 제2 반도전체에 걸쳐서 접속되는 제2 내경을 갖고, 상기 제2 내경은 상기 제1 내경 보다 크고, 중앙 내부에 중앙 전극부을 포함하고, 상기 중앙 전극부의 내측면은 일측에서 타측으로 갈수록 경사진 형태를 갖는 고무 유니트;를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 고무 유니트의 외측면은 일측에서 타측으로 갈수록 경사진 형태를 갖을 수 있다.
여기서, 상기 제1 도체 및 제2 도체를 각각 접속하기 위한 서로 다른 내경의 영역이 형성된 도체 슬리브를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 중앙 전극부의 외측면은 일측에서 타측으로 갈수록 경사진 형태를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ는, 서로 절연체의 직경이 상이한 한 쌍의 전력케이블이 서로 연결된 중간 접속 PMJ(PRE-MOLDED JOINT)에 있어서, 제1 도체, 제1 절연체 및 제1 반도전체가 순차적으로 형성된 제1 케이블; 상기 제1 절연체의 직경 보다 더 큰 직경을 갖는 제2 절연체를 포함하고, 제2 도체, 제2 절연체 및 제2 반도전체가 순차적으로 형성된 제2 케이블; 및 일측의 내주면은 상기 제1 절연체에 접속되는 제1 내경을 갖고, 타측의 내주면은 상기 제2 절연체에 접속되는 제2 내경을 갖고, 상기 제2 내경은 상기 제1 내경 보다 크고, 중앙 내부에 중앙 전극부을 포함하고, 상기 중앙 전극부의 내측면은 일측에서 타측으로 갈수록 경사진 형태를 갖는 고무 유니트;를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ용 고무 유니트는, 일측의 내주면은 제1 케이블의 제1 절연체 및 제1 반도전체에 걸쳐서 접속되는 제1 내경을 갖고, 타측의 내주면은 제2 케이블의 제2 절연체 및 제2 반도전체에 걸쳐서 접속되는 제2 내경을 갖고, 상기 제2 절연체 및 제2 반도전체의 외경 각각은 상기 제1 절연체 및 제1 반도전체의 외경 보다 크고, 상기 제2 내경은 상기 제1 내경 보다 크고, 중앙 내부에 중앙 전극부을 포함하고, 양측에는 반도전체가 형성되고, 상기 중앙 전극부의 내측면은 일측에서 타측으로 갈수록 경사진 형태를 갖는 고무 유니트;를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 중앙 전극부의 외측면과 상기 고무 유니트의 외측면은 일측에서 타측으로 갈수록 경사진 형태를 갖을 수 있다.
여기서, 상기 제1 내경은 상기 제1 절연체의 내경 보다 작고 상기 제2 내경은 상기 제2 절연체의 내경 보다 작게 형성하여 확경률에 따른 계면 압력을 높일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 기존 이경 접속함은 케이블간 연결을 위해 확경율 범위를 벗어날 경우에도 접속이 용이하여 기존 이경 접속함 대비 사용 범위가 매우 넓다.
또한, PMJ UNIT 내경부 싸이즈를 다르게 하여 각 케이블 절연외경에 맞춰 확경율 적용 가능이 가능하다.
또한, PJ(Pre-fabricated joint) 타입의 접속함을 적용하지 않고 PMJ(Pre-molded joint) 타입의 접속함을 적용함으로써, 제조원가, 시공비용 및 접속 스킬이 낮은 인원도 작업이 가능하다.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ의 도체 슬리브를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ의 고무 유니트를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ의 계면 압력 분포도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ의 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ(100)는 제1 케이블(110)과 제2 케이블(120)을 중간에서 서로 접속하기 위한 접속함이다.
여기서, 제1 케이블(110)과 제2 케이블(120)은 서로 다른 외경을 갖는(규격이 다른) 케이블을 의미한다.
제1 케이블(110)은 외측으로부터 금속 쉬스, 제1 반도전체(110a), 제1 절연체(110b) 및 제1 도체(110c) 순으로 형성되며, 마찬가지로 제2 케이블(120)은 외측으로부터 금속 쉬스, 제2 반도전체(120a), 제2 절연체(120b) 및 제2 도체(120c) 순으로 형성되고, 금속 쉬스, 반도전체 외경, 절연체 외경 및 도체 외경이 각각 서로 다르다.
도시된 도면에서는, 제2 케이블(120)의 외경이 제1 케이블(110)의 외경 보다 큰 경우를 예시한다.
여기서, 외경이 서로 다름의 의미는 도체 외경, 절연체 외경 및 반도전체 외경이 다른 것을 의미하지만, 도체 외경에 차이가 없고 절연체 외경 및 반도전체 외경이 차이가 있는 한 쌍의 케이블을 포함할 수 있다.
서로 다른 외경을 갖는 제1 케이블(110)과 제2 케이블(120)은 서로 접속을 이루기 위해서, 금속 쉬스, 제1 및 제2 반도전체(110a, 120a), 제1 및 제2 절연체(110b, 120b), 제1 및 제2 도체(110c, 120c) 순으로 노출하는 공정이 선행될 수 있다.
이와 같은 공정에 따라, 우선적으로 제1 및 제2 도체(110c, 120c)간 도체 접속이 이루어지며, 도체 접속은 도체 슬리브(130)라는 부재를 사용하여 도체간 기계적 및 전기적 연결을 수행한다.
이어서, 제1 및 제2 반도전체(110a, 120a)가 노출된 층까지 고무 유니트(140)에 의해 덮어지도록 삽입되어 중간 접속층을 형성한다.
이때, 고무 유니트(140)의 중앙 전극부(320, 도 3 참조)은 도체 슬리브(130)와 전기적으로 도통될 수 있도록 연결되고, 고무 유니트(140)의 양측에 형성된 반도전체(330)은 제1 및 제2 케이블(110, 120)의 제1 및 제2 반도전체(110a, 120a)에 전기적으로 접촉되도록 연결된다.
여기서, 제1 및 제2 케이블(110, 120)의 도체, 절연체, 반도전체 층의 외경이 서로 다르기 때문에 기존의 고무 유니트로는 접속 공정이 불가하다.
기존의 고무 유니트는 동일한 내외경을 갖는 구조이므로, 외경이 큰 케이블 측의 접속시 삽입 공정이 불가하고, 외경이 작은 케이블측의 접속시 고무 유니트와 케이블 간의 이격이 발생하여 계면 압력이 없어 고전압에 따른 전기적인 내압 특성을 가지지 못하여 절연물의 절연파괴를 방지하기 어렵다.
따라서, 본 발명에서는 서로 다른 외경을 갖는 케이블의 접속을 위해 사용되는 고무 유니트의 외경을 서로 다르게 설계하여 이경 케이블의 접속의 원활성을 도모하고, 접속 후의 계면 압력 특성을 양쪽의 케이블 측에서 모두 설계 범위에 두도록 하고자 한다.
서로 다른 외경을 갖는 케이블의 접속을 위해서는 서로 다른 외경을 갖는 도체의 접속을 위한 도체 슬리브와, 서로 다른 외경을 갖는 절연체 및 반도전체의 접속을 위한 고무 유니트의 설계 변경이 필요하고, 이에 각각 도 2 및 도 3에 그 설계된 구조가 도시된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ의 도체 슬리브를 도시한 것이다.
도체 슬리브(130)는 도전성 재질의 금속체일 수 있으며, 도시된 바와 같이 서로 다른 내외경을 갖는 영역이 형성될 수 있다.
제1 도체부(210)는 제1 케이블(110)의 제1 도체(110c)가 삽입 접속되는 영역이고, 제2 도체부(220)는 제2 케이블(210)의 제2 도체(210c)가 삽입 접속되는 영역이다.
제1 및 제2 도체부(210, 220) 각각은 제1 및 제2 도체(110c, 120c)가 삽입되어 접속될 수 있는 내경을 갖을 수 있다.
제1 및 제2 도체부(210, 220)은 연결부(230)를 통해 서로 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ의 고무 유니트를 도시한 것이다.
도 3를 참조하면, (A)는 횡단면도이고, (B)는 종단면도이다.
고무 유니트(140)는 원통형의 형상이고, 내부에 제1 및 제2 케이블(110, 120)이 삽입될 수 있는 원통형의 공간이 형성되며, 중심부에는 제1 및 제2 도체(110c, 120c)와 전기적으로 접촉될 수 있는 중앙 전극부(320)가 형성되고, 중앙 전극부(320)의 외주연으로는 사용전압에 충분히 견딜 수 있는 외경을 갖는 고무 절연부(310)가 형성될 수 있다.
고무 절연부(310)의 양쪽 내측으로는 전계 완화용의 반도전부(330)가 더 형성될 수 있다.
고무 유니트(140)의 고무 절연부(310)는 절연성의 실리콘 고무재이고, 중앙 전극부(320)은 도전성의 실리콘 고무재이며, 반도전부(330)는 반도전성의 실리콘 고무재일 수 있다.
반도전부(330)의 내측은 제1 및 제2 케이블(110, 120)의 제1 및 제2 반도전체(110a, 120a)의 외측과 서로 연결될 수 있도록 접속될 수 있다.
고무 유니트(140)은 좌측이 제1 케이블(110)이 접속되는 영역일 수 있고, 우측이 제2 케이블(120)이 접속되는 영역일 수 있다.
고무 유니트(140)의 좌측은 내경(d11), 반도전부 시작부 외경(d12), 고무 유니트 외경(d13)을 갖으며, 우측은 내경(D21), 반도전부 시작부 외경(D22), 고무 유니트 외경(D23)을 갖는다.
각각은 d11 < D21, d12 < D22, d13 < D23인 관계가 성립하고, d11와 D21 내경은 각각 제1 및 제2 케이블(110, 120)의 절연체 및 반도전체의 외경과 대응한 크기를 갖을 수 있다.
즉, d11와 D21 내경은 제1 및 제2 케이블(110, 120)의 절연체 및 반도전체의 외경 보다 작아야 하고, 접속 후 고무 유니트(140)의 내면과 제1 및 제2 케이블(110, 120)의 절연체 및 반도전체의 외면 간에 설계범위 내의 계면 압력을 갖을 수 있도록 설계된다.
고무 유니트(140)는 고무재로 이루어져 탄성적이므로, 소정의 계면 압력을 유지하기 위해 케이블의 절연 외경 보다 작게 형성된다.
일반적으로 고무 유니트(140)의 확경률은 120 내지 140%의 특성을 갖을 수 있다.
고무 유니트(140)의 중심에 위치한 중앙 전극부(320)는 좌측의 시작점의 내경이 고무 유니트(140)의 내경인 d11과 같고, 우측의 끝점의 내경은 고무 유니트(140)의 내경인 D21과 같다.
즉, 고무 유니트(140)의 중앙 전극부(320)는 좌측 시작점으로부터 우측 끝점까지 소정의 각도로 경사면을 이루게 된다.
중앙 전극부(320)의 내측면의 경사면의 형성에 따라 중앙 전극부(320)의 외측면도 경사면으로 형성될 수 있다.
중앙 전극부(320)의 외측면이 경사면으로 형성되므로, 고무 유니트(140)의 외측면도 경사면을 갖으며, 절연물의 전기적 설계에 따른 절연두께를 확보하기 위해 고무 유니트(140)의 외경 역시 시작점의 외경(d13)에서 시작하여 끝점의 외경(D23)의 외경을 갖도록 하여 일정한 절연 두께를 확보할 수 있다.
이와 같은 구조로 설계하면, 좌측 및 우측에서 기존과 동일하게 설계 계면 압력 범위내에서 접속이 가능하고, 중앙 전극부(320)의 내측면이 경사면을 이루도록 하여 서로 다른 외경을 갖는 도체간의 접속 공간을 확보할 수 있고, 고무 유니트(140)의 외측면이 경사면을 갖음으로써, 충분한 내전압 특성을 갖는 절연 두께의 확보가 가능하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ의 계면 압력 분포도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 이경 PMJ(100)를 이용하여 서로 다른 외경을 갖는 제1 및 제2 케이블(110, 120)을 삽입한 후, PMJ(100)의 내면과 접하는 제1 및 제2 케이블(110, 120) 각각의 위치에서의 계면 압력을 측정한 결과를 확인할 수 있다.
실시예에서는, 도체외경 43.7mm, 절연외경 82.7mm의 138kV XLPE 제1 케이블(110)과, 도체외경 62.7mm, 절연외경 101.7mm의 138kV XLPE 제2 케이블(210)을 좌측 내경(d11) 66mm, 우측 내경(D21) 74mm인 고무 유니트(140, 고무 유니트는 소정의 확경률을 갖음)로 접속하여 각 위치에서의 계면을 측정하였다.
고무 유니트(140)와 케이블 간 계면 압력의 설계 기준치는 1.0[kgf/㎠] 이상이 되도록 설계된다.
도 4의 그래프를 참조하면, PMJ(100)와 케이블 간 최대 계면압력은 A 위치에서 3.045[kgf/㎠]를 보이며, 디플렉터(Deflector, 반도전체(330) 끝단(C와 C' 위치)의 최소 계면압력은 1.03[kgf/㎠]이고, 중앙 전극부(320)의 최소 계면압력은 제2 케이블(120) 구간의 슬로프 시작 주변(B 위치)에서 1.25[kgf/㎠]로 측정되었다.
이는 상술한 설계 기준치의 범위내로서 모든 계면에서 충분한 계면압력을 확보하고 있음을 확인할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명]
100 : PMJ 110 : 제1 케이블
110a : 제1 반도전체 110b : 제1 절연체
110c : 제1 도체 120 : 제2 케이블
120a : 제2 반도전체 120b : 제2 절연체
120c : 제2 도체 130 : 도체 슬리브
140 : 고무 유니트 210 : 제1 도체부
220 : 제2 도체부 230 : 연결부
310 : 고무 절연체 320 : 중앙 전극부
330 : 반도전체

Claims (8)

  1. 서로 직경이 상이한 한 쌍의 전력케이블이 서로 연결된 중간 접속 PMJ(PRE-MOLDED JOINT)에 있어서,
    제1 도체, 제1 절연체 및 제1 반도전체가 순차적으로 형성된 제1 케이블;
    상기 제1 도체, 제1 절연체 및 제1 반도전체 각각의 직경 보다 더 큰 직경을 갖는 제2 도체, 제2 절연체 및 제2 반도전체가 순차적으로 형성된 제2 케이블; 및
    일측의 내주면은 상기 제1 케이블의 제1 절연체 및 제1 반도전체에 걸쳐서 접속되는 제1 내경을 갖고, 타측의 내주면은 상기 제2 케이블의 제2 절연체 및 제2 반도전체에 걸쳐서 접속되는 제2 내경을 갖고, 상기 제2 내경은 상기 제1 내경 보다 크고, 중앙 내부에 중앙 전극부을 포함하고, 상기 중앙 전극부의 내측면은 일측에서 타측으로 갈수록 경사진 형태를 갖는 고무 유니트;를 포함하는, 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고무 유니트의 외측면은 일측에서 타측으로 갈수록 경사진 형태를 갖는, 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도체 및 제2 도체를 각각 접속하기 위한 서로 다른 내경의 영역이 형성된 도체 슬리브를 더 포함하는, 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 전극부의 외측면은 일측에서 타측으로 갈수록 경사진 형태를 갖는, 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ.
  5. 서로 절연체의 직경이 상이한 한 쌍의 전력케이블이 서로 연결된 중간 접속 PMJ(PRE-MOLDED JOINT)에 있어서,
    제1 도체, 제1 절연체 및 제1 반도전체가 순차적으로 형성된 제1 케이블;
    상기 제1 절연체의 직경 보다 더 큰 직경을 갖는 제2 절연체를 포함하고, 제2 도체, 제2 절연체 및 제2 반도전체가 순차적으로 형성된 제2 케이블; 및
    일측의 내주면은 상기 제1 절연체에 접속되는 제1 내경을 갖고, 타측의 내주면은 상기 제2 절연체에 접속되는 제2 내경을 갖고, 상기 제2 내경은 상기 제1 내경 보다 크고, 중앙 내부에 중앙 전극부을 포함하고, 상기 중앙 전극부의 내측면은 일측에서 타측으로 갈수록 경사진 형태를 갖는 고무 유니트;를 포함하는, 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ.
  6. 일측의 내주면은 제1 케이블의 제1 절연체 및 제1 반도전체에 걸쳐서 접속되는 제1 내경을 갖고,
    타측의 내주면은 제2 케이블의 제2 절연체 및 제2 반도전체에 걸쳐서 접속되는 제2 내경을 갖고,
    상기 제2 절연체 및 제2 반도전체의 외경 각각은 상기 제1 절연체 및 제1 반도전체의 외경 보다 크고, 상기 제2 내경은 상기 제1 내경 보다 크고,
    중앙 내부에 중앙 전극부을 포함하고, 양측에는 반도전체가 형성되고,
    상기 중앙 전극부의 내측면은 일측에서 타측으로 갈수록 경사진 형태를 갖는 고무 유니트;를 포함하는, 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ용 고무 유니트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중앙 전극부의 외측면과 상기 고무 유니트의 외측면은 일측에서 타측으로 갈수록 경사진 형태를 갖는, 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ용 고무 유니트.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 내경은 상기 제1 절연체의 내경 보다 작고 상기 제2 내경은 상기 제2 절연체의 내경 보다 작은, 초고압 이경 케이블 접속을 위한 이경 PMJ용 고무 유니트.
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