KR101968799B1 - Power cable having fire retardant and water resistance - Google Patents
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Abstract
본 발명은 난연성 및 내수성을 갖는 전력 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 난연성 및 내수성이 우수한 시스층을 보유함으로써, 수분에 노출된 환경에서도 절연층의 절연 성능이 저하되지 않고 수트리에 의한 누설전류, 절연파괴 등의 문제를 회피하거나 최소화할 수 있어 수명이 연장될 수 있는 전력 케이블에 관한 것이다.The present invention relates to a power cable having flame retardancy and water resistance. Specifically, the present invention has a sheath layer excellent in flame retardancy and water resistance, so that the insulation performance of the insulation layer is not deteriorated even in an environment exposed to moisture, and problems such as leakage current and insulation breakdown caused by the water tree can be avoided or minimized So that the life of the power cable can be prolonged.
Description
본 발명은 난연성 및 내수성을 갖는 전력 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 난연성 및 내수성이 우수한 시스층을 보유함으로써, 수분에 노출된 환경에서도 절연층의 절연 성능이 저하되지 않고 수트리에 의한 누설전류, 절연파괴 등의 문제를 회피하거나 최소화할 수 있어 수명이 연장될 수 있는 전력 케이블에 관한 것이다.The present invention relates to a power cable having flame retardancy and water resistance. Specifically, the present invention has a sheath layer excellent in flame retardancy and water resistance, so that the insulation performance of the insulation layer is not deteriorated even in an environment exposed to moisture, and problems such as leakage current and insulation breakdown caused by the water tree can be avoided or minimized So that the life of the power cable can be prolonged.
도 1은 일반 전기 공작물 또는 전기기기의 배선, 옥내배선 등의 용도로 사용되고 있는 케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1a에 도시된 바와 같은 옥내배선 등의 용도로 사용되는 저전압 케이블은 도체(100'), 상기 도체(100')를 감싸는 절연층(200'), 상기 절연층(200')을 보호하기 위해 이를 감싸는 시스층(300') 등을 포함할 수 있다. 또한, 도 1b에 도시된 바와 같은 중전압 케이블은 절연층(200')과 시스층(300') 사이에 배치되고 도체(100')에 흐르는 전류에 의해 형성되는 전자파를 차폐하는 금속차폐층(400')을 추가로 포함할 수 있다.1 schematically shows a cross-sectional structure of a cable which is used for general electric work or electrical equipment wiring, indoor wiring, and the like. A low voltage cable used for indoor wiring or the like as shown in FIG. 1A includes a conductor 100 ', an insulating layer 200' surrounding the conductor 100 ', and an insulating layer 200' A sheath layer 300 'that surrounds it, and the like. The medium voltage cable as shown in FIG. 1B has a metal shielding layer (not shown) disposed between the insulating layer 200 'and the sheath layer 300' and shielding electromagnetic waves formed by the current flowing in the conductor 100 ' 400 ').
수중 환경 등 수분에 노출될 수 있는 환경에서 사용되는 케이블은 상기 절연층(200')에 수분이 침투함으로써 절연 성능이 저하되거나, 수트리, 즉 절연층(200')에 침투한 수분이 이온화되고 이러한 이온에 교번전계가 가해져 진동함으로써 절연층(200')에 틈이 생성되고 그 틈을 통해서 수분이 스며들어 도체(100')에 까지 수분이 침투하는 현상에 의해 누설전류, 절연파괴 등이 유발될 수 있다.In a cable used in an environment such as an underwater environment where moisture can be exposed, moisture permeates into the insulation layer 200 ', insulation performance deteriorates, or water penetrating the insulation layer 200' is ionized The alternating electric field is applied to these ions to vibrate to generate a gap in the insulating layer 200 ', moisture penetrates through the gap, and moisture penetrates into the conductor 100', thereby causing leakage current, insulation breakdown .
또한, 케이블의 시스층(300')이 수분을 흡습함으로써, 수분 침투에 의한 금속차폐층(400')의 부식에 의한 손상, 편단접지된 금속차폐층(400')의 오픈단에서의 유기전압 상승시 인체 접촉 감전 사고 또는 단선 사고 등이 유발될 수 있다.In addition, since the sheath layer 300 'of the cable absorbs moisture, it is possible to prevent damage due to corrosion of the metal shielding layer 400' due to moisture penetration and to reduce the induced voltage at the open end of the metal shielding layer 400 ' When it rises, human contact electric shock accident or disconnection accident may be caused.
따라서, 수분 침투에 의한 절연층(200')의 절연 성능 저하, 누설전류, 절연파괴, 금속차폐층(400')의 부식 등으로부터 케이블을 보호하기 위해 케이블을 구성하는 상기 시스층(300')의 내수성을 향상시키기 위한 연구개발이 진행되고 있다.Therefore, in order to protect the cable from deterioration in insulation performance of the insulation layer 200 'due to moisture penetration, leakage current, insulation breakdown, and corrosion of the metal shield layer 400', the sheath layer 300 ' Research and development are underway to improve the water resistance.
한편, 상기 케이블의 유연성, 작업성, 시스층의 가공성 등의 확보를 위해 상기 시스층(300')을 형성하는 시스용 조성물에 가소제를 첨가하는 경우 이러한 가소제는 침투한 물에 의해 추출되거나 가수분해되어 케이블의 전기적 특성을 저해하는 문제점을 유발할 수 있다.When a plasticizer is added to the composition of the sheath for forming the sheath layer 300 'in order to secure flexibility, workability, workability of the sheath layer, etc., the plasticizer may be extracted by infiltrated water or hydrolyzed Which may cause a problem of deteriorating the electrical characteristics of the cable.
또한, 상기 시스층(300')은 난연성 확보를 위해 다량의 난연제를 포함하는 시스용 조성물에 의해 형성될 수 있으나, 상기 난연제가 친수성을 띄는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등의 금속 수산화물인 경우 상기 시스층(300')의 내수성이 저하될 수 있는 반면, 내수성 저하를 억제하기 위해 난연제의 함량을 감축시키는 경우 상기 시스층(300')의 난연성이 저하될 수 있다.In addition, the sheath layer 300 'may be formed of a sheath composition containing a large amount of a flame retardant to ensure flame retardancy. However, when the flame retardant is a metal hydroxide such as aluminum hydroxide or magnesium hydroxide having hydrophilic properties, The flame retardancy of the sheath layer 300 'may be lowered when the content of the flame retardant is reduced in order to suppress deterioration of the water resistance.
종래 케이블의 내수성을 향상시키기 위해 차수층으로서 금속 박막이나 수밀 테이프 등을 사용한 예가 있으나 편리성과 경제성 등을 고려할 때 구조적으로 자재를 더 도입하는 것은 바람직하지 않다.In order to improve the water resistance of conventional cables, there has been used a metal thin film or a watertight tape as a water-receiving layer, but it is not preferable to introduce more structural materials in consideration of convenience and economical efficiency.
이러한 상황에서, 난연성 및 내수성이 우수한 시스층을 보유함으로써, 수분에 노출된 환경에서도 절연층의 절연 성능이 저하되지 않고 수트리에 의한 누설전류, 절연파괴 등의 문제를 회피하거나 최소화할 수 있어 수명이 연장될 수 있는 전력 케이블이 절실히 요구되고 있는 실정이다.In such a situation, the insulation performance of the insulating layer is not deteriorated even in an environment exposed to moisture by having a sheath layer excellent in flame retardance and water resistance, and problems such as leakage current and dielectric breakdown due to water tree can be avoided or minimized, There is a strong demand for a power cable that can be extended.
본 발명은 난연성 및 내수성이 동시에 우수한 시스층을 보유하는 전력 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a power cable having a flame-retardant and water-resistant sheath layer at the same time.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
도체, 상기 도체를 감싸는 절연층 및 상기 절연층을 감싸는 시스층을 포함하는 전력 케이블로서, 상기 시스층은 폴리염화비닐 수지, 가소제 및 무기 첨가제를 포함하는 시스용 조성물로부터 형성되고, 상기 시스층의 아래 수학식 2의 수분흡습량이 1.5 mg/cm2 이하인, 전력 케이블을 제공한다.
[수학식 2]
수분흡습량(mg/cm2) = (시스층 시편을 70℃의 물속에 24시간 동안 보관한 후 측정한 질량 - 시스층 시편의 초기 질량)/시스층 시편의 표면적
여기서, 상기 시스용 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 폴리염화비닐 수지의 함량은 40 내지 65 중량%, 상기 가소제의 함량은 5 내지 30 중량%, 및 상기 무기 첨가제의 함량은 25 내지 35 중량%인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
또한, 상기 절연층과 상기 시스층 사이에 금속차폐층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
그리고, 상기 시스층의 상기 수학식 2의 수분흡습량이 1.0 mg/cm2 이하인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
나아가, 상기 무기 첨가제는 난연제, 클레이 또는 이들의 배합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 훈타이트와 하이드로마그네사이트의 혼합물, 하이드로마그네사이트, 수산화탄산마그네슘 및 하이드로탈사이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 금속 수산화물을 포함하고, 상기 금속 수산화물은 표면이 실란에 의해 코팅된 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
또한, 상기 클레이는 실란으로 표면처리된 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
한편, 도체, 상기 도체를 감싸는 절연층 및 상기 절연층을 감싸는 시스층을 포함하는 전력 케이블로서, 상기 시스층은 폴리염화비닐 수지, 가소제 및 무기 첨가제를 포함하는 시스용 조성물로부터 형성되고, 상기 시스층은 아래 a) 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
a) 상온의 물이 담긴 수조에 상기 시스층으로부터 절단하여 분리된 시편을 부분적으로 침지시키고, 상기 시편 중 물에 침지되지 않은 부분에 고압 전극을 연결하고 상기 시편 중 상기 고압 전극이 연결된 면과 마주보는 반대쪽 면이 물에 침지되도록 하고, 상기 물에 접지 전극을 연결한 상태에서, 상기 시편에 400 내지 600V의 직류전압을 1 내지 10분 동안 인가하여 절연저항을 측정하고, 상기 물을 40 내지 50℃로 승온시키고 1 내지 4시간 후 상기 시편에 400 내지 600 V의 직류전압을 1 내지 10분 동안 인가하여 절연저항을 측정함으로써 계산한 침수에 의한 열화 전후의 절연저항 감소율이 90% 이하.
여기서, 상기 시스용 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 폴리염화비닐 수지의 함량은 40 내지 65 중량%, 상기 가소제의 함량은 5 내지 30 중량%, 및 상기 무기 첨가제의 함량은 25 내지 35 중량%인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
또한, 상기 시스층은 아래 b) 또는 c) 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
b) 상온의 물이 담긴 수조에 상기 시스층으로부터 절단하여 분리된 시편을 부분적으로 침지시키고, 상기 시편 중 물에 침지되지 않은 부분에 고압 전극을 연결하고 상기 시편 중 상기 고압 전극이 연결된 면과 마주보는 반대쪽 면이 물에 침지되도록 하고, 상기 물에 접지 전극을 연결한 상태에서, 상기 물을 40 내지 50℃로 승온시키고 1 내지 4시간 후 상기 시편에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV의 교류전압을 인가한 후 tanδ가 15% 미만; 및
c) 상온의 물이 담긴 수조에 상기 시스층으로부터 절단하여 분리된 시편을 부분적으로 침지시키고, 상기 시편 중 물에 침지되지 않은 부분에 고압 전극을 연결하고 상기 시편 중 상기 고압 전극이 연결된 면과 마주보는 반대쪽 면이 물에 침지되도록 하고, 상기 물에 접지 전극을 연결한 상태에서, 상기 시편에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV의 교류전압을 인가한 후 tanδ를 측정하고, 상기 물을 40 내지 50℃로 승온시키고 1 내지 4시간 후 상기 시편에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV의 교류전압을 인가한 후 tanδ를 측정함으로써 계산한 침수에 의한 열화 전후의 tanδ의 증가율이 25% 이하.
그리고, 상기 시스층은 아래 d) 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
d) 상기 시스층으로부터 절단하여 분리된 시편의 일면에 고압 전극을 연결하고 상기 일면과 마주보는 반대쪽 타면에 접지 전극을 연결한 상태에서, 상기 시편에 400 내지 600 V의 직류전압을 1 내지 10분 동안 인가하여 체적저항을 측정하고, 상기 케이블 시스층 시편을 40 내지 50℃의 물에 1 내지 4시간 동안 침지시키고 상기 케이블 시스층 시편에 400 내지 600 V의 직류전압을 1 내지 10분 동안 인가하여 체적저항을 측정함으로써 계산한 침수에 의한 열화 전후의 체적저항의 감소율이 40% 이하.
나아가, 상기 시스층은 아래 e) 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
e) 챔버 내에 상기 시스층으로부터 절단하여 분리된 시편이 고정되고 상기 시편에서 서로 마주보는 2개의 표면 각각이 서로 격리된 제1,2 공간에 각각 배치되며 제1 공간에는 수증기가 순환하고 제2 공간에는 상대습도가 일정하게 조절된 가스가 주입되는 시스템을 이용하여, 2시간 동안 상기 시스템을 운용하면서, 상기 제1 공간을 순환하는 수증기에 의해 공급되고 상기 시편을 통과한 수분이 상기 상대습도가 일정하게 조절된 가스의 상대습도를 증가시킨 양인 수분 투수량이 4.5 gm/sq.M/day 이하.
또한, 상기 절연층과 상기 시스층 사이에 금속차폐층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
그리고, 상기 케이블은 아래 f) 또는 g) 조건을 만족하는, 전력 케이블을 제공한다.
f) 상온의 물이 담긴 수조에 상기 케이블로부터 일정 길이로 절단하여 분리된 케이블 시편을 부분적으로 침지시키고 상기 케이블 시편 중 물에 침지되지 않은 일말단 부분의 도체 또는 금속차폐층에 고압 전극을 연결하고 상기 수조의 물에 접지 전극을 연결한 상태에서, 상기 수조에 담긴 물을 60 내지 80℃로 승온시키고 20 내지 28시간 후에 상기 도체 또는 금속차폐층에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV의 교류전압을 인가한 후 측정한 tanδ가 20% 이하; 및
g) 상온의 물이 담긴 수조에 상기 케이블로부터 일정 길이로 절단하여 분리된 케이블 시편을 부분적으로 침지시키고 상기 케이블 시편 중 물에 침지되지 않은 일말단 부분의 도체 또는 금속차폐층에 고압 전극을 연결하고 상기 수조의 물에 접지 전극을 연결한 상태에서, 상기 도체 또는 금속차폐층에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV의 교류전압을 인가한 후 tanδ를 측정하고, 상기 수조에 담긴 물을 60 내지 80℃로 승온시키고 20 내지 28시간 후에 상기 도체 또는 금속차폐층에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV의 교류전압을 인가한 후 tanδ를 측정함으로써 계산된 침수에 의한 열화 전후의 tanδ 증가율이 100% 이하.
나아가, 상기 무기 첨가제는 난연제, 클레이 또는 이들의 배합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 훈타이트와 하이드로마그네사이트의 혼합물, 하이드로마그네사이트, 수산화탄산마그네슘 및 하이드로탈사이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 금속 수산화물을 포함하고, 상기 금속 수산화물은 표면이 실란에 의해 코팅된 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
또한, 상기 클레이는 실란으로 표면처리된 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
한편, 도체, 상기 도체를 감싸는 절연층 및 상기 절연층을 감싸는 시스층을 포함하거나 도체, 상기 도체를 감싸는 절연층, 상기 절연층을 감싸는 금속차폐층 및 상기 금속차폐층을 감싸는 시스층을 포함하는 전력 케이블로서, 상기 시스층은 폴리염화비닐 수지, 가소제 및 무기 첨가제를 포함하는 시스용 조성물로부터 형성되고, 상기 시스층의 아래 수학식 3의 수분흡습량이 1.5 mg/cm2 이하인, 전력 케이블을 제공한다.
[수학식 3]
수분흡습량(mg/cm2) = (시스층 시편을 70℃의 물속에 14일 동안 보관한 후 측정한 질량 - 시스층 시편의 초기 질량)/시스층 시편의 표면적
여기서, 상기 시스용 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 폴리염화비닐 수지의 함량은 40 내지 65 중량%, 상기 가소제의 함량은 5 내지 30 중량%, 및 상기 무기 첨가제의 함량은 25 내지 35 중량%인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
또한, 상기 시스층은 아래 h) 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
h) 상온의 물이 담긴 수조에 상기 시스층으로부터 절단하여 분리된 시편을 부분적으로 침지시키고, 상기 시편 중 물에 침지되지 않은 부분에 고압 전극을 연결하고 상기 시편 중 상기 고압 전극이 연결된 면과 마주보는 반대쪽 면이 물에 침지되도록 하고, 상기 물에 접지 전극을 연결한 상태에서, 상기 시편에 400 내지 600V의 직류전압을 1 내지 10분 동안 인가하여 절연저항을 측정하고, 상기 물을 40 내지 50℃로 승온시키고 1 내지 4시간 후 상기 시편에 400 내지 600 V의 직류전압을 1 내지 10분 동안 인가하여 절연저항을 측정함으로써 계산한 침수에 의한 열화 전후의 절연저항 감소율이 90% 이하.
그리고, 상기 시스층은 아래 i) 또는 j) 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
i) 상온의 물이 담긴 수조에 상기 시스층으로부터 절단하여 분리된 시편을 부분적으로 침지시키고, 상기 시편 중 물에 침지되지 않은 부분에 고압 전극을 연결하고 상기 시편 중 상기 고압 전극이 연결된 면과 마주보는 반대쪽 면이 물에 침지되도록 하고, 상기 물에 접지 전극을 연결한 상태에서, 상기 물을 40 내지 50℃로 승온시키고 1 내지 4시간 후 상기 시편에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV의 교류전압을 인가한 후 tanδ가 15% 미만; 및
j) 상온의 물이 담긴 수조에 상기 시스층으로부터 절단하여 분리된 시편을 부분적으로 침지시키고, 상기 시편 중 물에 침지되지 않은 부분에 고압 전극을 연결하고 상기 시편 중 상기 고압 전극이 연결된 면과 마주보는 반대쪽 면이 물에 침지되도록 하고, 상기 물에 접지 전극을 연결한 상태에서, 상기 시편에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV의 교류전압을 인가한 후 tanδ를 측정하고, 상기 물을 40 내지 50℃로 승온시키고 1 내지 4시간 후 상기 시편에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV의 교류전압을 인가한 후 tanδ를 측정함으로써 계산한 침수에 의한 열화 전후의 tanδ의 증가율이 25% 이하.
나아가, 상기 시스층은 아래 k) 내지 n) 조건 중 하나 이상의 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
k) 상기 시스층으로부터 절단하여 분리된 시편의 일면에 고압 전극을 연결하고 상기 일면과 마주보는 반대쪽 타면에 접지 전극을 연결한 상태에서, 상기 시편에 400 내지 600 V의 직류전압을 1 내지 10분 동안 인가하여 체적저항을 측정하고, 상기 케이블 시스층 시편을 40 내지 50℃의 물에 1 내지 4시간 동안 침지시키고 상기 케이블 시스층 시편에 400 내지 600 V의 직류전압을 1 내지 10분 동안 인가하여 체적저항을 측정함으로써 계산한 침수에 의한 열화 전후의 체적저항의 감소율이 40% 이하;
l) 상기 시스층으로부터 절단하여 분리된 시편에 대해 정전용량을 측정한 후 상기 시편을 70℃의 수조에 24시간 동안 침지 후 상기 수조로부터 꺼내어 정전용량을 측정하고, 상기 측정결과에 기초하여 계산한 정전용량의 증가율이 20% 미만;
m) 상기 시스층으로부터 절단하여 분리된 시편에 대해 유전율을 측정한 후 상기 시편을 70℃의 수조에 24시간 동안 침지 후 상기 수조로부터 꺼내어 유전율을 측정하고, 상기 측정결과에 기초하여 계산한 유전율의 증가율이 100% 미만; 및
n) 상기 시스층으로부터 절단하여 분리된 시편에 대해 상기 시편의 두께 및 절연파괴전압을 측정한 후 상기 시편을 70℃의 수조에 24시간 동안 침지 후 상기 수조로부터 꺼내어 절연파괴전압을 측정하고, 상기 측정결과에 기초하여 계산한 파괴전계의 감소율이 71% 미만.
또한, 상기 시스층은 아래 o) 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
o) 챔버 내에 상기 시스층으로부터 절단하여 분리된 시편이 고정되고 상기 시편에서 서로 마주보는 2개의 표면 각각이 서로 격리된 제1,2 공간에 각각 배치되며 제1 공간에는 수증기가 순환하고 제2 공간에는 상대습도가 일정하게 조절된 가스가 주입되는 시스템을 이용하여, 2시간 동안 상기 시스템을 운용하면서, 상기 제1 공간을 순환하는 수증기에 의해 공급되고 상기 시편을 통과한 수분이 상기 상대습도가 일정하게 조절된 가스의 상대습도를 증가시킨 양인 수분 투수량이 4.5 gm/sq.M/day 이하.
그리고, 상기 시스층은 아래 p) 또는 q) 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
p) 상기 시스층으로부터 절단하여 분리된 시편을 70℃의 수조에 24시간 동안 침지 후 상기 수조로부터 꺼내어 규격 IEC 60811-1-1에 따라 측정한 인장강도가 15.5 kgf/㎟ 이상; 및
q) 상기 시스층으로부터 절단하여 분리된 시편을 70℃의 수조에 24시간 동안 침지 후 상기 수조로부터 꺼내어 규격 IEC 60811-1-1에 따라 측정한 신장율이 190% 이상.
나아가, 상기 케이블은 아래 r) 또는 s) 조건을 만족하는, 전력 케이블을 제공한다.
r) 상온의 물이 담긴 수조에 상기 케이블로부터 일정 길이로 절단하여 분리된 케이블 시편을 부분적으로 침지시키고 상기 케이블 시편 중 물에 침지되지 않은 일말단 부분의 도체 또는 금속차폐층에 고압 전극을 연결하고 상기 수조의 물에 접지 전극을 연결한 상태에서, 상기 도체 또는 금속차폐층에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV의 교류전압을 인가한 후 tanδ를 측정하고, 상기 수조에 담긴 물을 60 내지 80℃로 승온시키고 20 내지 28시간 후에 상기 도체 또는 금속차폐층에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV의 교류전압을 인가한 후 tanδ를 측정함으로써 계산된 침수에 의한 열화 전후의 tanδ 증가율이 100% 이하; 및
s) 상온의 물이 담긴 수조에 상기 케이블로부터 일정 길이로 절단하여 분리된 케이블 시편을 부분적으로 침지시키고 상기 케이블 시편 중 물에 침지되지 않은 일말단 부분의 도체 또는 금속차폐층에 고압 전극을 연결하고 상기 수조의 물에 접지 전극을 연결한 상태에서, 상기 수조에 담긴 물을 60 내지 80℃로 승온시키고 20 내지 28시간 후에 상기 도체 또는 금속차폐층에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV의 교류전압을 인가한 후 측정한 tanδ가 20% 이하.
한편, 상기 시스층의 아래 수학식 4의 수분흡습량이 2.0 mg/cm2 이하인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
[수학식 4]
수분흡습량(mg/cm2) = (시스층 시편을 70℃의 물속에 21일 동안 보관한 후 측정한 질량 - 시스층 시편의 초기 질량)/시스층 시편의 표면적
또한, 상기 시스층 시편의 초기 질량은 상기 시스층 시편을 물속에 보관하기 전에 70℃에서 3일 동안 건조시킨 후 측정한 질량과 상기 시스층 시편을 물속에 보관한 이후에 70℃에서 3일 동안 건조시킨 후 측정한 질량 중 최소값인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
나아가, 상기 무기 첨가제는 난연제, 클레이 또는 이들의 배합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 훈타이트와 하이드로마그네사이트의 혼합물, 하이드로마그네사이트, 수산화탄산마그네슘 및 하이드로탈사이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 금속 수산화물을 포함하고, 상기 금속 수산화물은 표면이 실란에 의해 코팅된 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.In order to solve the above problems,
A power cable comprising a conductor, an insulating layer surrounding the conductor, and a sheath layer surrounding the insulating layer, wherein the sheath layer is formed from a composition for sheathing comprising a polyvinyl chloride resin, a plasticizer, and an inorganic additive, And the water absorption amount of the following formula (2) is 1.5 mg / cm 2 or less.
&Quot; (2) "
(Mg / cm 2 ) = (mass of cis layer specimen after storage for 24 hours in water at 70 ° C - initial mass of sheath specimen) / surface area of sheath specimen
Wherein the content of the polyvinyl chloride resin is 40 to 65 wt%, the content of the plasticizer is 5 to 30 wt%, and the content of the inorganic additive is 25 to 35 wt% based on the total weight of the composition for sheath, And a power cable.
The power cable further includes a metal shielding layer between the insulating layer and the sheath layer.
And the water absorption amount of the above-mentioned sheath layer in the above formula (2) is 1.0 mg / cm 2 or less.
Further, the inorganic additive comprises a flame retardant, a clay, or a combination thereof.
Wherein the flame retardant comprises at least one metal hydroxide selected from the group consisting of aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, a mixture of hunting and hydro-magneite, hydro-magneite, magnesium hydroxide carbonate and hydrotalcite, The power cable being characterized in that it is coated by means of a wire.
Also, the power cable is characterized in that the clay is surface treated with silane.
A power cable comprising a conductor, an insulation layer surrounding the conductor, and a sheath layer surrounding the insulation layer, wherein the sheath layer is formed from a composition for sheathing comprising a polyvinyl chloride resin, a plasticizer and an inorganic additive, Wherein the layer meets the following conditions a).
a) a test piece separated from the sheath layer is partially immersed in a water tank containing room temperature water, a high voltage electrode is connected to a portion of the test piece not immersed in water, And a DC voltage of 400 to 600 V is applied to the specimen for 1 to 10 minutes to measure the insulation resistance and the water is applied to the specimen in a range of 40 to 50 Lt; 0 > C and a direct current voltage of 400 to 600 V for 1 to 10 minutes is applied to the specimen after 1 to 4 hours to measure the insulation resistance to 90% or less before and after deterioration due to immersion.
Wherein the content of the polyvinyl chloride resin is 40 to 65 wt%, the content of the plasticizer is 5 to 30 wt%, and the content of the inorganic additive is 25 to 35 wt% based on the total weight of the composition for sheath, And a power cable.
Further, the sheath layer satisfies the following conditions b) or c).
b) partially immersing a specimen separated from the sheath layer in a water tank containing water at room temperature, connecting a high-voltage electrode to a portion of the specimen not immersed in water, The water is immersed in water and the ground electrode is connected to the water, the water is heated to 40 to 50 DEG C and, after 1 to 4 hours, the specimen is exposed to a pressure of 1 to 10 kV Tan δ less than 15% after applying AC voltage; And
c) partially immersing a specimen separated from the sheath layer in a water tank containing water at room temperature, connecting a high-voltage electrode to a portion of the specimen not immersed in water, contacting the surface of the specimen with the high- An alternating voltage of 1 to 10 kV having a frequency of 50 to 60 Hz was applied to the specimen and the tan delta was measured while the water was immersed in the opposite surface of the specimen. To 50 [deg.] C, and after 1 to 4 hours, an increase rate of tan? Before and after deterioration by water immersion calculated by measuring tan? After applying an AC voltage of 1 to 10 kV at a frequency of 50 to 60 Hz to the specimen is 25% .
And the sheath layer satisfies the following condition d).
d) a high-voltage electrode is connected to one surface of the specimen separated from the sheath layer, and a ground electrode is connected to the other surface opposite to the one surface, a DC voltage of 400 to 600 V is applied to the specimen for 1 to 10 minutes And the volume of the cable sheath specimen is immersed in water at 40 to 50 DEG C for 1 to 4 hours and a DC voltage of 400 to 600 V is applied to the cable sheath specimen for 1 to 10 minutes The reduction rate of volume resistance before and after deterioration due to immersion calculated by measuring the volume resistance is 40% or less.
Further, the sheath layer meets the following condition e).
e) a specimen separated from the sheath layer is fixed in the chamber, two surfaces facing each other in the specimen are respectively disposed in the first and second spaces isolated from each other, steam is circulated in the first space, Wherein the system is operated for 2 hours by using a system in which a gas having a constant relative humidity is injected, while moisture supplied through the water vapor circulating in the first space, The moisture permeability, which is the increase in the relative humidity of the regulated gas, is less than 4.5 gm / sq.M / day.
The power cable further includes a metal shielding layer between the insulating layer and the sheath layer.
And wherein said cable meets the following conditions f) or g).
f) Partially dipping the separated cable specimen into a water tank containing water at room temperature by cutting the cable from the cable to a predetermined length, connecting a high voltage electrode to the conductor or metallic shielding layer of the cable specimen not immersed in water The water contained in the water tank is heated to 60 to 80 DEG C in a state where the ground electrode is connected to the water in the water tank, and after 20 to 28 hours, the conductor or the metal shield layer is exposed to an alternating current of 1 to 10 kV The tan δ measured after applying a voltage is 20% or less; And
g) Partially dipping the separated cable specimen into a water tank containing water at room temperature by cutting the cable from the cable to a predetermined length, connecting a high voltage electrode to the conductor or metal shielding layer of the cable specimen not immersed in water An alternating voltage of 1 to 10 kV having a frequency of 50 to 60 Hz is applied to the conductor or the metal shielding layer in a state where the ground electrode is connected to the water of the water tank, And the tan? Increase rate before and after the deterioration due to water immersion calculated by measuring tan? After applying an AC voltage of 1 to 10 kV at a frequency of 50 to 60 Hz to the conductor or the metal shielding layer after 20 to 28 hours % Below.
Further, the inorganic additive comprises a flame retardant, a clay, or a combination thereof.
Wherein the flame retardant comprises at least one metal hydroxide selected from the group consisting of aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, a mixture of hunting and hydro-magneite, hydro-magneite, magnesium hydroxide carbonate and hydrotalcite, The power cable being characterized in that it is coated by means of a wire.
Also, the power cable is characterized in that the clay is surface treated with silane.
The conductive layer may include a conductor, an insulating layer surrounding the conductor, and a sheath layer surrounding the insulating layer. The conductor may include an insulating layer surrounding the conductor, a metal shield layer surrounding the insulating layer, and a sheath layer surrounding the metal shield layer. A power cable comprising: a sheath layer formed from a composition for sheathing comprising a polyvinyl chloride resin, a plasticizer, and an inorganic additive; and a moisture absorbent amount of not more than 1.5 mg / cm < 2 > do.
&Quot; (3) "
(Mg / cm 2 ) = (mass of cis layer specimen after storage for 14 days in water at 70 ° C - initial mass of sheath specimen) / surface area of sheath specimen
Wherein the content of the polyvinyl chloride resin is 40 to 65 wt%, the content of the plasticizer is 5 to 30 wt%, and the content of the inorganic additive is 25 to 35 wt% based on the total weight of the composition for sheath, And a power cable.
And the sheath layer satisfies the condition h) below.
h) Partially immersing the specimen, which is cut and separated from the sheath layer, in a water tank containing room temperature water, connecting a high voltage electrode to a portion of the specimen not immersed in water, And a DC voltage of 400 to 600 V is applied to the specimen for 1 to 10 minutes to measure the insulation resistance and the water is applied to the specimen in a range of 40 to 50 Lt; 0 > C and a direct current voltage of 400 to 600 V for 1 to 10 minutes is applied to the specimen after 1 to 4 hours to measure the insulation resistance to 90% or less before and after deterioration due to immersion.
And the sheath layer satisfies the following i) or j) conditions.
(i) Partially immersing a specimen separated from the sheath layer in a water tank containing water at room temperature, connecting a high-voltage electrode to a portion of the specimen not immersed in water, The water is immersed in water and the ground electrode is connected to the water, the water is heated to 40 to 50 DEG C and, after 1 to 4 hours, the specimen is exposed to a pressure of 1 to 10 kV Tan δ less than 15% after applying AC voltage; And
j) Partially immersing a specimen separated from the sheath layer in a water tank containing water at room temperature, connecting a high voltage electrode to a portion of the specimen not immersed in water, An alternating voltage of 1 to 10 kV having a frequency of 50 to 60 Hz was applied to the specimen and the tan delta was measured while the water was immersed in the opposite surface of the specimen. To 50 [deg.] C, and after 1 to 4 hours, an increase rate of tan? Before and after deterioration by water immersion calculated by measuring tan? After applying an AC voltage of 1 to 10 kV at a frequency of 50 to 60 Hz to the specimen is 25% .
Furthermore, the sheath layer satisfies at least one of the following conditions k) to n).
k) a high voltage electrode is connected to one surface of the specimen separated from the sheath layer, and a ground electrode is connected to the other surface facing the one surface, a DC voltage of 400 to 600 V is applied to the specimen for 1 to 10 minutes And the volume of the cable sheath specimen is immersed in water at 40 to 50 DEG C for 1 to 4 hours and a DC voltage of 400 to 600 V is applied to the cable sheath specimen for 1 to 10 minutes The reduction rate of the volume resistance before and after deterioration due to immersion water calculated by measuring the volume resistance is 40% or less;
l) The electrostatic capacity of the test piece separated from the sheath layer was measured, the test piece was immersed in a water bath at 70 ° C for 24 hours, and then taken out of the water bath to measure electrostatic capacitance. The rate of increase in capacitance is less than 20%;
m) The dielectric constant of the specimen separated from the sheath was measured, the specimen was immersed in a water bath at 70 ° C for 24 hours, and the specimen was taken out of the water bath to measure the dielectric constant. The dielectric constant Growth rate less than 100%; And
n) The thickness of the specimen and the breakdown voltage of the specimen were measured with respect to the specimen separated from the sheath layer, the specimen was immersed in a water bath of 70 ° C for 24 hours, and the specimen was taken out of the water bath to measure the breakdown voltage. The reduction rate of the destructive electric field calculated based on the measurement result is less than 71%.
Also, the sheath layer meets the following conditions: o).
o) a specimen separated from the sheath layer is fixed in the chamber, and two surfaces facing each other in the specimen are respectively disposed in the first and second spaces isolated from each other, steam is circulated in the first space, Wherein the system is operated for 2 hours by using a system in which a gas having a constant relative humidity is injected, while moisture supplied through the water vapor circulating in the first space, The moisture permeability, which is the increase in the relative humidity of the regulated gas, is less than 4.5 gm / sq.M / day.
And the sheath layer satisfies the following conditions p) or q).
p) The specimens cut off from the sheath layer are immersed in a water bath at 70 ° C for 24 hours and then taken out of the water bath to give a tensile strength of 15.5 kgf / mm 2 or more measured according to IEC 60811-1-1; And
q) A specimen separated from the sheath layer is immersed in a water bath at 70 ° C for 24 hours, and then taken out of the water bath, and an elongation of 190% or more as measured according to IEC 60811-1-1.
Furthermore, the cable meets the following conditions r) or s).
r) Partially dipping the separated cable specimen into a water tank containing water at room temperature by cutting the cable from the cable to a predetermined length, connecting a high voltage electrode to the conductor or metal shielding layer of the cable specimen not immersed in water An alternating voltage of 1 to 10 kV having a frequency of 50 to 60 Hz is applied to the conductor or the metal shielding layer in a state where the ground electrode is connected to the water of the water tank, And the tan? Increase rate before and after the deterioration due to water immersion calculated by measuring tan? After applying an AC voltage of 1 to 10 kV at a frequency of 50 to 60 Hz to the conductor or the metal shielding layer after 20 to 28 hours % Below; And
s) is cut into a predetermined length from the cable into a water tank containing room temperature water, so that the separated cable specimen is partially immersed and a high voltage electrode is connected to a conductor or metal shielding layer of the cable specimen not immersed in water The water contained in the water tank is heated to 60 to 80 DEG C in a state where the ground electrode is connected to the water in the water tank, and after 20 to 28 hours, the conductor or the metal shield layer is exposed to an alternating current of 1 to 10 kV The tan δ measured after application of voltage is 20% or less.
On the other hand, the power cable is characterized in that the water absorption amount of the sheath layer in Equation (4) is 2.0 mg / cm 2 or less.
&Quot; (4) "
(Mg / cm 2 ) = (mass after cis-layer specimen kept in water at 70 ° C for 21 days, initial mass of sheath specimen) / surface area of sheath layer specimen
In addition, the initial mass of the sheath specimen is measured by drying the sheath specimen at 70 ° C for 3 days before storing in water, measuring the mass and the cis layer specimen after storing in water, And is a minimum value among masses measured after drying.
Further, the inorganic additive comprises a flame retardant, a clay, or a combination thereof.
Wherein the flame retardant comprises at least one metal hydroxide selected from the group consisting of aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, a mixture of hunting and hydro-magneite, hydro-magneite, magnesium hydroxide carbonate and hydrotalcite, The power cable being characterized in that it is coated by means of a wire.
또한, 상기 클레이는 실란으로 표면처리된 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
그리고, 상기 시스용 조성물은 유기 난연제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.Also, the power cable is characterized in that the clay is surface treated with silane.
And, the composition for the sheath further comprises an organic flame retardant.
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본 발명에 따른 전력 케이블은 시스층이 정밀하게 제어된 수분 흡습율을 보유함으로써 다량의 난연제를 포함함에도 불구하고 내수성이 우수하여 절연수트리 또는 금속차폐층의 부식을 방지할 수 있는 효과를 나타낸다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The power cable according to the present invention exhibits an effect of preventing the corrosion of the insulating water tree or the metal shielding layer due to its excellent water resistance even though it contains a large amount of flame retardant due to the fact that the sheath layer has precisely controlled moisture absorption rate.
도 1은 종래 전력 케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 전력 케이블의 시스층 시편에 대해 전기적 특성을 평가하는 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 전력 케이블의 시스층 시편에 대해 전기적 특성을 평가하는 또 다른 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 전력 케이블의 시스층 시편에 대해 수분 투수성을 평가하는 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 전력 케이블의 케이블 시편에 대해 전기적 특성을 평가하는 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 전력 케이블의 케이블 시편에 대해 전기적 특성을 평가하는 또 다른 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically shows a cross-sectional structure of a conventional power cable.
2 schematically shows a cross-sectional structure of a power cable according to the present invention.
3 schematically shows a system for evaluating electrical properties of a sheath layer specimen of a power cable according to the present invention.
4 schematically shows another system for evaluating the electrical characteristics of a sheath layer specimen of a power cable according to the present invention.
5 schematically shows a system for evaluating moisture permeability of a sheath specimen of a power cable according to the present invention.
6 schematically shows a system for evaluating the electrical characteristics of a cable specimen of a power cable according to the present invention.
7 schematically shows another system for evaluating the electrical characteristics of a cable specimen of a power cable according to the present invention.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명 되어지는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공 되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.
도 2는 본 발명에 따른 전력 케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.2 schematically shows a cross-sectional structure of a power cable according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 난연성 및 내수성을 갖는 전력 케이블은 도체(100), 상기 도체(100)를 감싸는 절연층(200) 및 상기 절연층(200)을 보호하기 위해 이를 감싸는 시스층(300)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 전력 케이블은 중전압 케이블인 경우 상기 절연층(200)과 상기 시스층(300) 사이에 상기 도체(100)로부터의 전자파를 차폐하기 위한 금속차폐층(400)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 금속차폐층(400)은 금속 테이프 등의 횡권에 의해 형성될 수 있다.2, a power cable having flame retardancy and water resistance according to the present invention includes a
상기 도체(100)는 전류가 흐를 수 있는 전도성 소재, 예를 들어, 구리, 알루미늄 등의 금속으로 이루어질 수 있고, 단선 또는 복수의 소선이 연합된 연선일 수 있으며, 상기 절연층(200)은 케이블의 전기절연을 위한 것으로, 예를 들어, 고분자 수지로 이루어질 수 있다. 상기 도체(100)의 직경은 이를 포함하는 케이블의 용량에 의해, 상기 절연층(200)의 두께는 이를 포함하는 케이블의 전압에 의해 각각 적절히 선택될 수 있다.The
상기 시스층(300)은 베이스 수지로서 폴리염화비닐(PVC) 수지에 가소제와 난연제, 클레이 등의 무기 첨가제를 혼입한 시스용 조성물에 의해 형성될 수 있다. 여기서, 상기 시스용 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 베이스 수지의 함량은 40 내지 65 중량%, 상기 가소제의 함량은 5 내지 30 중량%, 상기 무기 첨가제의 함량은 25 내지 35 중량%일 수 있다.The
상기 베이스 수지로서 폴리염화비닐(PVC) 수지는 자체적인 난연성이 우수하나 내수성이 낮은 문제점을 갖고 있다. 따라서, 상기 폴리염화비닐 수지의 내수성을 향상시키기 위해 후술하는 무기 첨가제가 첨가될 수 있다.The polyvinyl chloride (PVC) resin as the base resin has an excellent flame retardancy, but has a low water resistance. Therefore, in order to improve the water resistance of the polyvinyl chloride resin, an inorganic additive described later can be added.
상기 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 훈타이트와 하이드로마그네사이트의 혼합물, 하이드로마그네사이트, 수산화탄산마그네슘, 하이드로탈사이트 등의 금속 수산화물인 무기 난연제, 유기 인계, 할로겐계, 멜라민 수지 등의 유기 난연제 등을 포함할 수 있고, 상기 유기 난연제는 상기 베이스 수지와의 상용성이 우수한 반면, 상기 금속 수산화물은 표면에 수산화기(-OH)를 가져 수분을 쉽게 흡수하는 성질이 있기 때문에 소수성인 상기 베이스 수지와의 상용성이 낮고 상기 시스층의 내수성이 저하되는 문제가 있다.The flame retardant includes an inorganic flame retardant such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, a mixture of hunting and hydro magneite, a metal hydroxide such as hydro-magneite, magnesium hydroxide carbonate, hydrotalcite, etc., an organic phosphorus-based agent such as an organic phosphorus- And the organic flame retardant is excellent in compatibility with the base resin. On the other hand, since the metal hydroxide has a property of having a hydroxyl group (-OH) on its surface and easily absorbs moisture, compatibility with the hydrophobic base resin There is a problem that the water resistance of the sheath layer is lowered.
따라서, 상기 금속 수산화물 난연제는 상기 베이스 수지와의 상용성을 향상시키고 상기 시스층의 내수성을 향상시키기 위해 실란 등에 의해 소수성으로 표면처리될 수 있다.Therefore, the metal hydroxide flame retardant can be surface-treated with a hydrophobic property such as silane to improve the compatibility with the base resin and improve the water resistance of the sheath layer.
상기 난연제의 함량은 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 10 내지 80 중량부일 수 있고, 상기 난연제의 함량이 10 중량부 미만인 경우 상기 시스층의 난연성이 불충분할 수 있는 반면, 상기 난연제의 함량이 80 중량부 초과인 경우 상기 시스층의 형성을 위한 시스용 조성물의 압출시 부하 및 시스층 외관 불량이 발생할 수 있다.The content of the flame retardant may be 10 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin. When the content of the flame retardant is less than 10 parts by weight, the flame retardancy of the sheath layer may be insufficient, The load and the sheath layer may be deteriorated at the time of extrusion of the sheath composition for forming the sheath layer.
또한, 상기 시스용 조성물은 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 가소제 30 내지 80 중량부, 클레이 3 내지 50 중량부, 안정화제 1 내지 15 중량부 등을 추가로 포함할 수 있다. 상기 가소제는 케이블의 유연성, 작업성 및 상기 시스층의 압출성, 가공성 등을 향상시킬 수 있으나 상기 가소제에 용융된 이온이 이온 교환 반응을 일으켜 전도성 불순물이 생성되고 이로써 시스층의 전기적 특성이 저하될 수 있다.The composition for the sheath may further comprise 30 to 80 parts by weight of a plasticizer, 3 to 50 parts by weight of a clay, and 1 to 15 parts by weight of a stabilizer based on 100 parts by weight of the base resin. The plasticizer can improve the flexibility of the cable, the workability, the extrudability of the sheath layer, the workability, etc. However, the melted ions in the plasticizer cause an ion exchange reaction to generate conductive impurities, thereby deteriorating the electrical properties of the sheath layer .
여기서, 상기 가소제는 예를 들어 프탈레이트계, 포스페이트계, 트리멜라이트계, 에폭시계, 에스테르계, 시트레이트계, 고분자계 가소제, 또는 이들의 배합물을 포함할 수 있고, 상기 가소제의 함량이 30 중량부 미만인 경우 상기 케이블의 유연성이 저하될 수 있는 반면, 상기 가소제의 함량이 80 중량부 초과인 경우 휘발 또는 침출됨으로써 상기 시스층의 내열성, 내유성, 난연성, 인장강도 등의 물성이 저하될 수 있다.The plasticizer may include, for example, a phthalate type, a phosphate type, a trimellitic type, an epoxy type, an ester type, a citrate type, a high polymer type plasticizer or a combination thereof. The flexibility of the cable may be deteriorated. On the other hand, when the content of the plasticizer is more than 80 parts by weight, volatilization or leaching may decrease physical properties such as heat resistance, oil resistance, flame retardancy and tensile strength of the sheath layer.
상기 시스용 조성물은 클레이를 포함함으로써 상기 가소제에 의해 생성되는 상기 전도성 불순물을 흡수하도록 함으로써 상기 시스층의 전기적 특성이 저하되는 것을 억제하는 동시에 상기 시스층의 내수성을 추가로 향상시킬 수 있다. 상기 클레이는 상기 베이스 수지와의 상용성을 향상시키고 상기 시스층의 내수성을 추가로 향상시키기 위해 실란 등에 의해 소수성으로 표면처리될 수 있다.The composition for cis includes a clay to absorb the conductive impurities generated by the plasticizer, so that the electrical properties of the sheath layer can be prevented from deteriorating and the water resistance of the sheath layer can be further improved. The clay may be surface-treated with hydrophobicity by silane or the like to further improve the compatibility with the base resin and further improve the water resistance of the sheath layer.
상기 시스용 조성물은 납계 안정화제제, 비납계 안정화제, 에폭시계 스테아린산염, 금속비누계 안정화제, 또는 이들의 배합물 등의 안정화제를 추가로 포함할 수 있고, 상기 안정화제의 함량이 1 중량부 미만인 경우 시스층의 내열성이 급격히 저하될 수 있는 반면, 상기 안정화제의 함량이 15 중량부 초과인 경우 안정화제가 불필요하게 과량으로 첨가되는 것이다.The composition for a sheath may further comprise a stabilizer such as a lead-based stabilizer, a non-lead stabilizer, an epoxy stearate, a metal soap stabilizer, or a combination thereof, wherein the stabilizer is present in an amount of 1 part by weight , The heat resistance of the sheath layer may be drastically lowered. On the other hand, when the content of the stabilizer is more than 15 parts by weight, the stabilizer is unnecessarily added in an excessive amount.
본 발명에 따른 난연성 및 내수성을 갖는 전력 케이블은 난연성과 내수성이 동시에 우수하고, 기타 내열성, 내유성, 인장강도, 전기적 특성 등의 물성이 저하되지 않기 위해서, 상기 시스용 조성물의 베이스 수지, 가소제, 난연제, 클레이, 안정화제 등이 정밀한 배합비로 혼합되어야 하고, 정밀한 조건에 의해 제조되어야 하며, 이러한 정밀한 배합비, 제조조건 등은 케이블의 구조, 규격 등에 따라 매우 상이할 수 있다.The flame-retardant and water-resistant electric power cable according to the present invention is excellent in both flame retardance and water resistance, and in order not to deteriorate physical properties such as heat resistance, oil resistance, tensile strength and electrical properties, Clay, stabilizer, etc. should be mixed at a precise mixing ratio, and they must be manufactured under precise conditions. Such precise mixture ratio and manufacturing conditions may vary greatly depending on the structure and specifications of the cable.
본 발명자들은 상기 시스용 조성물의 구성성분과 이들의 배합비 및 제조조건이 정밀하게 제어되는 경우 아래 기술하는 내수성 평가방법 중 하나 이상에 의한 평가결과가 각각의 기준을 만족시킴을 실험적으로 확인함으로써 본 발명을 완성했다.The present inventors have experimentally confirmed that the evaluation results obtained by one or more of the water resistance evaluation methods described below satisfy the respective criteria when the constituents of the composition for cis, the compounding ratio thereof, and the production conditions are precisely controlled, .
이와 관련하여, 본 발명에 따른 전력 케이블은 이의 시스층(300) 시편에 대하여 침수에 의한 열화 전후의 정전용량, 유전율, 교류파괴전압, 절연저항, tanδ, 체적저항 등의 전기적 특성 또는 인장강도, 신장율 등의 기계적 특성의 변화를 측정함으로써 간접적으로 내수성을 평가할 수 있다.In this regard, the electric power cable according to the present invention is characterized in that the electric cable or the like of the electric power cable such as the capacitance, permittivity, AC breakdown voltage, insulation resistance, tan delta, The water resistance can be indirectly evaluated by measuring changes in mechanical properties such as elongation percentage.
상기 전기적 특성 중 tanδ는 케이블 시스층 시편에 교류전압을 인가시 상기 시편 내 에너지 손실이 발생하여 충전전류(Ic)와 손실전류(IR)의 합산 전류가 흐르는데, 이 때의 손실각을 δ로 하여 아래 수학식 1과 같이 정의되는 유전손실(dielectric loss)로서 케이블 시스층의 침수에 의한 열화정도 및 상기 시스층의 내수성 등을 판단할 수 있으며, 예를 들어, 쉐링 브릿지(schering bridge)법 또는 이에 준하는 측정방법으로 측정될 수 있다.When the AC voltage is applied to the cable sheath specimen, the energy loss in the specimen is generated and the sum current of the charging current (I c ) and the loss current (I R ) flows. Tan δ The dielectric loss defined by Equation (1) below can be used to determine the degree of deterioration of the cable sheath due to water immersion and the water resistance of the sheath layer. For example, a Schering bridge method Or a measurement method equivalent thereto.
[수학식 1][Equation 1]
상기 수학식 1에서,In the above equation (1)
IR은 저항성분으로 분류하는 손실전류이고,IR is a loss current classified as a resistance component,
Ic는 커패시턴스 성분으로 분류하는 충전전류이고,Ic is a charging current classified into a capacitance component,
ω는 인가전압의 각속도(=2πf)[s-1]이고,? is the angular velocity of the applied voltage (= 2? f) [s -1 ]
R은 대지간 누설저항[Ω]이고,R is the earth-to-ground leakage resistance [Ω]
C는 대지간 커패시턴스[F]이다.C is the ground-to-ground capacitance [F].
도 3은 본 발명에 따른 전력 케이블의 시스층 시편에 대해 전기적 특성을 평가하는 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.3 schematically shows a system for evaluating electrical properties of a sheath layer specimen of a power cable according to the present invention.
상기 전기적 특성 평가 시스템은, 도 3에 도시된 바와 같이, 물이 담긴 수조(50)에 전력 케이블의 시스층 시편(10)을 부분적으로 침지시키고 상기 시편(10) 중 물에 침지되지 않은 부분에 고압 전극(20)을 연결하고 상기 수조(50)의 물에 접지 전극(30)을 연결한 상태에서, 특정 직류전압 또는 특정 주파수의 특정 교류전압을 특정 시간동안 상기 시편(10)에 인가한 후 전류계, 저항계, 전압계 등의 측정 장치(40)를 통해 절연저항, tanδ 등의 전기적 특성을 측정할 수 있는 시스템으로서, 상기 전력 케이블 시스층 시편(10)의 침수에 의한 열화 전후의 전기적 특성의 변화로부터 상기 전력 케이블 시스층의 내수성을 간접적으로 평가할 수 있다.3, the electric property evaluation system partially immerses the
특히, 물이 담긴 수조(50)는 상기 케이블 시스층 시편(10)을 고정하는 제1,2 고정부재(51,52)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 고정부재(51)는 상기 수조(50)의 내벽에 고정되어 있고, 상기 제2 고정부재(52)는 볼트 등에 의해 상기 제1 고정부재(51)와 결합될 수 있으며, 상기 제1 고정부재(51)와 상기 제2 고정부재(52) 사이에 상기 시편(10)이 배치되어 고정될 수 있다.Particularly, the
그리고, 상기 제1 고정부재(51) 내부에는 상기 시편(10) 중 물에 침지되지 않은 부분에 연결되는 고압 전극이 배치될 수 있고, 상기 제2 고정부재(52) 내부에는 상기 시편(10) 중 상기 고압 전극이 연결된 면과 마주보는 반대쪽 면이 물에 침지되도록 하는 빈 공간(53)이 존재할 수 있다. 또한, 상기 접지 전극(30)은 상기 수조(50) 내의 물과 접촉한다면 위치는 상관 없다.A high voltage electrode connected to a portion of the
종래 케이블 또는 이의 시스층에 대한 내수성 평가방법들은 단순히 상기 시스층 시편의 흡습량을 기준으로 평가했고, 이로써 오차 범위를 벗어나 의미있는 흡습량을 측정하기 위해 상기 시스층 시편을 장시간 동안 침수시켜야 했으며, 침수 후 증발 등에 의해 흡습량을 정확히 측정하는 것이 곤란했다.Conventional methods of evaluating the water resistance of a cable or its sheath layer were simply evaluated based on the moisture absorption of the sheath specimen so that the sheath specimen had to be submerged for a long period of time in order to measure a significant moisture absorption amount outside the error range, It is difficult to accurately measure the moisture absorption amount by evaporation after immersion.
또한, 케이블의 시스층은 외부의 압력이나 충격으로부터 케이블을 보호하는 기능을 수행하므로 주로 절연체에서 평가된 전기적 특성을 통해 상기 시스층의 내수성을 평가하는 방법은 종래에는 전혀 고려된 바 없다.Further, since the sheath layer of the cable functions to protect the cable from external pressure or impact, a method of evaluating the water resistance of the sheath layer mainly through the electrical characteristics evaluated in the insulator has not been considered in the past.
따라서, 본 발명에서와 같이 시스층의 전기적 특성의 변화를 통해 내수성을 간접적으로 평가하는 방법은 종래 케이블의 내수성 평가방법으로부터 예측할 수 없는 전혀 새로운 방법으로서 단시간 내에 정확하게 내수성을 평가할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.Accordingly, the method of indirectly evaluating the water resistance through the change of the electrical properties of the sheath layer as in the present invention shows an excellent effect of accurately evaluating the water resistance in a short time as an entirely new method unpredictable from the water resistance evaluation method of the conventional cable .
상기 전기적 특성 중 정전용량 및 유전율은 상기 시스층 시편의 침수에 의한 흡습으로 인한 열화시 증가하게 되고, 상기 전기적 특성 중 교류파괴전압은 상기 시스층 시편의 침수에 의한 흡습으로 인한 열화시 감소하게 되므로, 상기 정전용량 및 상기 유전율의 증가율, 그리고 상기 교류파괴전압의 감소율로서 케이블 시스층의 침수에 의한 열화정도 및 상기 시스층의 내수성 등을 판단할 수 있다.Among the electrical characteristics, the electrostatic capacity and the dielectric constant increase during deterioration due to moisture absorption due to inundation of the sheath specimen, and the AC breakdown voltage of the sheath specimen decreases during deterioration due to moisture absorption due to inundation of the sheath specimen The rate of increase of the capacitance and the dielectric constant, and the rate of decrease of the AC breakdown voltage, the degree of deterioration due to immersion of the cable sheath layer, and the water resistance of the sheath layer.
상기 정전용량, 유전율 및 교류파괴전압의 평가방법은 규격 IEC 60502-1에 준하여 케이블 시스층 시편의 정전용량, 유전율 및 교류파괴전압을 각각 측정한 후 해당 시편을 70℃의 수조에 24시간 동안 침지 후 상기 수조로부터 꺼내어 정전용량, 유전율 및 교류파괴전압을 각각을 측정하여 상기 정전용량 및 상기 유전율의 증가율 및 상기 파괴전계의 감소율을 계산함으로써 수행될 수 있다. 상기 정전용량의 증가율이 20% 이상이거나 상기 유전율의 증가율이 100% 이상인 경우, 또는 상기 파괴전계의 감소율이 71% 이상인 경우, 케이블 시스층의 내수성이 기준 미달임을 실험적으로 확인하였다.The capacitance, dielectric constant and AC breakdown voltage were measured by measuring the capacitance, permittivity and AC breakdown voltage of the cable sheath specimen in accordance with the standard IEC 60502-1, and then immersing the specimen in a water bath at 70 ° C for 24 hours And then measuring capacitance, permittivity and alternating-current breakdown voltage, and calculating the rate of increase of the capacitance and the permittivity and the rate of decrease of the breakdown field. It was experimentally confirmed that the water resistance of the cable sheath layer was below the standard when the increase rate of the capacitance was 20% or more, the increase rate of the dielectric constant was 100% or more, or the decrease rate of the breakdown field was 71% or more.
나아가, 도 3에 도시된 바와 같은 시스템을 이용하여 케이블 시스층 시편의 전기적 특성의 변화를 측정하는 경우 상기 시편의 전기적 특성을 수중에서 측정할 수 있기 때문에 상기 시편의 전기적 특성을 측정하기 위해 상기 시편을 물 밖으로 꺼내는 경우 상기 시편에 흡습된 수분이 증발함으로써 측정 결과가 부정확해지는 것을 회피할 수 있다.Further, when measuring the change of electrical characteristics of the cable sheath specimen using the system shown in FIG. 3, the electrical characteristics of the specimen can be measured in water. Therefore, in order to measure the electrical characteristics of the specimen, It is possible to avoid that the measurement result is inaccurate due to evaporation of the moisture absorbed in the specimen.
도 3에 도시된 시스템을 이용하여 전력 케이블 시스층 시편(10)의 침수에 의한 열화 전후의 절연저항의 변화를 평가하는 방법은 구체적으로, 상온의 물이 담긴 수조(50)에 상기 케이블 시스층 시편(10)을 부분적으로 침지시키고, 상기 시편(10) 중 물에 침지되지 않은 부분에 고압 전극(20)을 연결하고 상기 시편(10) 중 상기 고압 전극(20)이 연결된 면과 마주보는 반대쪽 면이 물에 침지되도록 하고, 상기 물에 접지 전극(30)을 연결한 상태에서, 상기 시편(10)에 400 내지 600 V, 바람직하게는, 500 V의 직류전압을 1 내지 10분 동안, 바람직하게는 10분 동안 인가하여 절연저항을 측정하고, 상기 물을 40 내지 50℃, 바람직하게는, 45℃로 승온시키고 1 내지 4시간 후 상기 시편(10)에 400 내지 600 V, 바람직하게는, 500 V의 직류전압을 1 내지 10분 동안, 바람직하게는 10분 동안 인가하여 절연저항을 측정하고, 고온 침수에 의한 열화 전후의 절연저항 감소율을 계산하는 방법을 포함할 수 있고, 이로부터 케이블 시스층의 내수성을 간접적으로 평가할 수 있다. 여기서, 상기 절연저항 감소율이 90% 초과인 경우 케이블 시스층의 내수성이 기준 미달임을 실험적으로 확인하였다.The method of evaluating the change in insulation resistance before and after deterioration due to inundation of the power
또한, 도 3에 도시된 시스템을 이용하여 전력 케이블 시스층 시편(10)의 침수에 의한 열화 전후의 tanδ의 변화를 평가하는 방법은 구체적으로, 상온의 물이 담긴 수조(50)에 상기 케이블 시스층 시편(10)을 부분적으로 침지시키고, 상기 시편(10) 중 물에 침지되지 않은 부분에 고압 전극(20)을 연결하고 상기 시편(10) 중 상기 고압 전극(20)이 연결된 면과 마주보는 반대쪽 면이 물에 침지되도록 하고, 상기 물에 접지 전극(30)을 연결한 상태에서, 상기 시편(10)에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV, 바람직하게는 6±0.3 kV의 교류전압을 인가한 후 tanδ를 측정하고, 상기 물을 40 내지 50℃로 승온시키고 1 내지 4시간 후 상기 시편(10)에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV, 바람직하게는 6±0.3 kV의 교류전압을 인가한 후 tanδ를 측정하고, 고온 침수에 의한 열화 전후의 tanδ의 증가율을 계산하거나, 상기 물을 40 내지 50℃로 승온시키고 1 내지 4시간 후 상기 시편(10)에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV, 바람직하게는 6±0.3 kV의 교류전압을 인가한 후 tanδ를 측정하는 방법을 포함할 수 있고, 이로부터 케이블 시스층의 내수성을 간접적으로 평가할 수 있다. 여기서, 상기 tanδ의 증가율이 25% 초과이거나 열화 후 tanδ가 15% 이상인 경우 케이블의 내수성이 기준 미달임을 실험적으로 확인하였다.The method of evaluating the change of tan? Before and after deterioration due to immersion of the power
앞서 기술한 바와 같이, 절연저항, tanδ 등의 전기적 특성의 변화를 평가하기 위한 방법에서의 시스층 시편의 침수 열화 조건으로서, 40 내지 50℃의 물에 1 내지 4시간 동안 침수시키는 조건보다 완화된 열화 조건으로 열화를 진행하는 경우, 케이블의 내수성 평가에 장시간이 소요되거나 측정결과의 부정확성이 급격히 증가할 수 있다.As described above, as the immersion deterioration condition of the sheath specimen in the method for evaluating the change of the electrical characteristics such as the insulation resistance and tan delta, it is preferable that the condition for immersion in water at 40 to 50 DEG C for 1 to 4 hours In the case of degradation under deteriorated conditions, it may take a long time to evaluate the water resistance of the cable or the inaccuracy of the measurement result may increase sharply.
도 4는 본 발명에 따른 전력 케이블의 시스층 시편에 대해 전기적 특성을 평가하는 또 다른 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.4 schematically shows another system for evaluating the electrical characteristics of a sheath layer specimen of a power cable according to the present invention.
도 4에 도시된 시스템을 이용하여 전력 케이블 시스층 시편(10)의 침수에 의한 열화 전후의 tanδ의 변화를 평가하는 방법은 구체적으로, 상기 전력 케이블 시스층 시편(10)의 일면에 고압 전극(20)을 연결하고 상기 일면과 마주보는 반대쪽 타면에 접지 전극(30)을 연결한 상태에서, 상기 시편(10)에 400 내지 600 V, 바람직하게는 500 V의 직류전압을 1 내지 10분 동안, 바람직하게는 10분 동안 인가하여 측정장치(40)를 이용하여 체적저항을 측정하고, 상기 시편(10)을 40 내지 50℃, 바람직하게는 45℃의 물에 1 내지 4시간 동안 침지시키고 상기 시편(10)에 400 내지 600 V, 바람직하게는 500 V의 직류전압을 1 내지 10분 동안, 바람직하게는 10분 동안 인가하여 측정장치(40)를 이용하여 체적저항을 측정하고, 고온 침수에 의한 열화 전후의 체적저항의 감소율을 계산하는 방법으로서, 이로부터 전력 케이블 시스층의 내수성을 간접적으로 평가할 수 있다. 여기서, 상기 체적저항의 감소율이 40% 초과인 경우 케이블의 내수성이 기준 미달임을 실험적으로 확인하였다.4, a method of evaluating the change in tan? Before and after deterioration due to immersion of the power
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그리고, 본 발명에 따른 전력 케이블은 이의 시스층(300) 시편이 특정 시간 동안 투과하는 수분 투과량을 측정함으로써 케이블 시스층 시편의 투수성을 평가하는 방법을 포함할 수 있다.The power cable according to the present invention may include a method of evaluating the permeability of the cable sheath specimen by measuring the amount of moisture permeated through the
도 5는 본 발명에 따른 전력 케이블의 시스층 시편에 대해 수분 투수성을 평가하는 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.5 schematically shows a system for evaluating moisture permeability of a sheath specimen of a power cable according to the present invention.
도 5에 도시된 시스템을 이용하여 전력 케이블 시스층 시편(10)의 수분 투수성을 평가하는 방법은 구체적으로, 챔버(60) 내에 전력 케이블 시스층 시편(10)이 고정되고 상기 시편(10)에서 서로 마주보는 2개의 표면 각각이 서로 격리된 제1,2 공간(61,62)에 배치되며 제1 공간(61)에는 수증기가 순환하고 제2 공간(62)에는 상대습도(RH)가 일정하게 조절된 가스가 주입되는 시스템을 이용하여, 약 2시간 동안 시스템을 운용하면서 상기 제1 공간(61)을 순환하는 수증기에 의해 공급되고 상기 시편(10)을 통과한 수분이 상기 상대습도(RH)가 일정하게 조절된 가스의 상대습도(RH)를 증가시킨 양을 측정하여 상기 시편(10)의 수분 투수성을 평가함으로써 케이블 시스층의 내수성을 간접적으로 평가할 수 있다. 여기서, 상기 수분 투수성이 4.5 gm/sq.M/day 이상인 경우 케이블의 내수성이 기준 미달임을 실험적으로 확인하였다.The method of evaluating the water permeability of the power
또한, 본 발명에 따른 전력 케이블은 이의 시스층(300) 시편이 침수에 의한 열화 후의 인장강도, 신장율 등의 기계적 특성을 평가함으로써 상기 시스층(300)의 내수성을 간접적으로 평가할 수 있다.In addition, the power cable according to the present invention can indirectly evaluate the water resistance of the
상기 기계적 특성의 변화를 평가하는 방법은 상기 시스층(300) 시편을 70℃의 수조에 24시간 동안 침지 후 상기 수조로부터 꺼내어 규격 IEC 60811-1-1에 따라 상기 시스층(300) 시편의 인장강도 및 신장율을 각각 측정함으로써 수행될 수 있다. 여기서, 상기 열화 후 인장강도는 15.5 kgf/㎟ 미만이거나 상기 열화 후 신장율이 190% 미만인 경우에는 상기 시스층(300)의 내수성이 불충분한 것으로 확인되었다.The method for evaluating the change of the mechanical properties is characterized in that the specimen of the
한편, 본 발명에 따른 전력 케이블은 아래와 같이 이의 케이블 시편에 대하여 침수에 의한 열화 전후의 절연저항, tanδ 등의 전기적 특성의 변화를 측정함으로써 간접적으로 내수성을 평가할 수 있다.On the other hand, the power cable according to the present invention can indirectly evaluate the water resistance by measuring changes in electrical properties such as insulation resistance and tan delta before and after deterioration due to immersion in a cable specimen as follows.
도 6 및 7은 본 발명에 따른 전력 케이블의 시편에 대해 전기적 특성을 평가하는 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.Figures 6 and 7 schematically illustrate a system for evaluating electrical properties for specimens of power cables according to the present invention.
도 6에 도시된 시스템은 물이 담긴 수조(80)에 도체(71), 상기 도체(71)를 감싸는 절연층(72) 및 상기 절연층(72)을 감싸는 시스층(73)을 갖는 케이블 시편(70)이 부분적으로 침지되고, 바람직하게는 U자형 케이블 시편(70)의 하부 굴곡 부분이 침지되고, 더욱 바람직하게는 케이블 시편(70) 전체 길이의 60% 이상이 침지되고, 상기 케이블 시편(70) 중 물에 침지되지 않은 말단 부분의 도체(71)에 고압 전극(20)을 연결하고 수조(80)의 물에 접지 전극(30)을 연결한 상태에서, 특정 직류전압 또는 특정 주파수의 특정 교류전압을 특정 시간동안 상기 도체(71)에 인가한 후 전류계, 저항계, 전압계 등의 측정 장치(40)를 통해 절연저항, tanδ 등의 전기적 특성을 측정할 수 있는 시스템으로서, 이로부터 전력 케이블 시편(70) 중 절연층(72)과 시스층(73)의 침수에 의한 열화 전후의 전기적 특성의 변화로부터 전력 케이블의 내수성을 간접적으로 평가할 수 있다.The system shown in Fig. 6 includes a
여기서, 상기 케이블 시편(70) 전체 길이의 60% 미만이 침지되는 경우 상기 케이블 시편(70)에 대한 열화 조건이 완화되어 단시간 내에 정확하게 케이블의 내수성을 평가할 수 없을 수 있다.Here, when less than 60% of the entire length of the
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 전력 케이블이 중전압급으로서 금속차폐층(74)을 갖는 경우 상기 고압 전극(20)을 전력 케이블 시편(70)의 도체(71)가 아닌 금속차폐층(74)에 연결함으로써 상기 시편(70) 중 시스층(73)의 침수에 의한 열화 전후의 전기적 특성의 변화로부터 전력 케이블의 내수성을 간접적으로 평가할 수 있다.7, when the power cable has the
여기서, 상기 케이블 시편(70)은 별도의 고정부재에 의해 상기 수조(80) 내에서 고정되거나 U자형 케이블 시편(70)이 상기 수조(80)의 양쪽 기둥에 걸치는 형태로 고정될 수 있다.The
도 6 및 7에 도시된 바와 같은 시스템을 이용하여 전력 케이블 시편(70) 중 절연층(72) 및 시스층(73)의 전기적 특성의 변화를 측정하는 경우 상기 시편(70)의 내수성을 수중에서 평가할 수 있기 때문에, 종래 케이블의 시스층 시편의 전기적 특성을 측정하기 위해 상기 시스층 시편을 물 밖으로 꺼내는 경우 상기 시스층 시편에 흡습된 수분이 증발함으로써 측정 결과가 부정확해지는 것을 회피할 수 있다.6 and 7 to measure the electrical properties of the insulating
특히, 상기 전기적 특성 중 절연저항은 상기 케이블 시편(70)의 침수에 의해 상기 케이블 시편(70) 중 절연층(72) 및 시스층(73)이 수분을 흡습함에 따라 저하될 것이므로, 상기 케이블 시편(70)의 침수 전후의 절연층(72)과 시스층(73) 또는 시스층(73)의 절연저항을 측정하여 상기 케이블 시편(70)의 내수성을 간접적으로 평가할 수 있다.Particularly, among the above electrical characteristics, the insulation resistance will deteriorate as the insulating
도 6 및 7에 도시된 시스템을 이용하여 전력 케이블 시편(70)의 tanδ를 평가하는 방법은 구체적으로, 상온의 물이 담긴 수조(80)에 상기 케이블 시편(70)을 부분적으로 침지시키고 상기 시편(70) 중 물에 침지되지 않은 일말단 부분의 도체(71) 또는 금속차폐층(74)에 고압 전극(20)을 연결하고 상기 수조(80)의 물에 접지 전극(30)을 연결한 상태에서, 상기 도체(71) 또는 금속차폐층(74)에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV, 바람직하게는 6±0.3 kV의 교류전압을 인가한 후 tanδ를 측정하고, 상기 수조(80)에 담긴 물을 60 내지 80℃, 바람직하게는 70℃로 승온시키고 20 내지 28시간, 바람직하게는 24시간 후에 상기 도체(71) 또는 금속차폐층(74)에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV, 바람직하게는 6±0.3 kV의 교류전압을 인가한 후 tanδ를 측정하여, 고온 침수에 의한 열화 전후의 tanδ 증가율을 계산함으로써, 케이블의 내수성을 간접적으로 평가할 수 있다. 여기서, 상기 tanδ 증가율이 100% 초과인 경우 케이블의 내수성이 기준 미달임을 실험적으로 확인하였다.The method of evaluating the tan? Of the
그리고, 상온의 물이 담긴 수조(80)에 상기 케이블 시편(70)을 부분적으로 침지시키고 상기 시편(70) 중 물에 침지되지 않은 일말단 부분의 도체(71) 또는 금속차폐층(74)에 고압 전극(20)을 연결하고 상기 수조(80)의 물에 접지 전극(30)을 연결한 상태에서, 상기 수조(80)에 담긴 물을 60 내지 80℃, 바람직하게는 70℃로 승온시키고 20 내지 28시간, 바람직하게는 24시간 후에 상기 도체(71) 또는 금속차폐층(74)에 주파수 50 내지 60 Hz의 1 내지 10 kV, 바람직하게는 6±0.3 kV의 교류전압을 인가한 후 tanδ를 측정함으로써, 케이블의 내수성을 간접적으로 평가할 수 있다. 여기서, 상기 tanδ가 20% 초과인 경우 케이블의 내수성이 기준 미달임을 실험적으로 확인하였다.The
[실시예][Example]
1. 제조예1. Manufacturing Example
아래 표 1에 따른 구성성분, 배합비 및 크기로 실시예 및 비교예 각각에 따른 시스층 시편을 제조했다. 표 1에 기재된 구성성분의 함량의 단위는 중량부이다.A cis layer specimen according to each of Examples and Comparative Examples was prepared with the components, mixing ratio and size according to Table 1 below. The unit of the content of the constituent components shown in Table 1 is parts by weight.
4Example
4
구
성
성
분
phrase
castle
castle
크
기
Big
group
또한, 아래 표 2에 따른 도체 규격 및 시스층의 구성성분과 배합비로 형성된 케이블 시편(길이 2.5 m)을 제조했다. 표 2에 기재된 구성성분의 함량의 단위는 중량부이다.In addition, a cable specimen (length 2.5 m) formed in accordance with the conductor specification and the composition of the sheath layer according to Table 2 below was prepared. The unit of the content of the constituent components shown in Table 2 is parts by weight.
시
스
층
city
The
- 수지 : 폴리염화비닐 수지- Resin: Polyvinyl chloride resin
- 난연제1 : 수산화알루미늄- flame retardant 1: aluminum hydroxide
- 난연제2 : 실란 코팅된 수산화알루미늄- flame retardant 2: silane-coated aluminum hydroxide
- 가소제 : 프탈레이트계 가소제- Plasticizer: phthalate plasticizer
- 안정화제 : Ca-Mg-Zn계 안정화제- Stabilizer: Ca-Mg-Zn stabilizer
2. 물성 평가결과2. Results of physical property evaluation
1) 절연저항 측정1) Insulation resistance measurement
상기 제조예에서 제조한 실시예 1 및 2, 그리고 비교예 1 및 2의 시스층 시편에 대하여, 도 3에 도시된 바와 같은 시스템을 이용하여 상온의 물이 담긴 수조에 각각의 시편을 부분적으로 침지시키고 상기 시편 중 물에 침지되지 않은 부분에 고압 전극을 연결하고 수조의 물에 접지 전극을 연결한 상태에서 상기 시편에 500 V의 직류전압을 10분 동안 인가한 후 절연저항을 측정하고, 또한 수조의 물을 45℃로 승온시키고 1시간 후 500 V의 직류전압을 10분 동안 인가하여 절연저항을 측정했다. 측정결과는 아래 표 3에 나타난 바와 같다.Each of the sheath specimens of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 prepared in the above Production Example was partially immersed in a water tank containing water at room temperature by using a system as shown in Fig. A high voltage electrode was connected to a portion of the specimen not immersed in water and a ground electrode was connected to the water of the water tank, a DC voltage of 500 V was applied to the specimen for 10 minutes and the insulation resistance was measured, Of water was heated to 45 DEG C and after 1 hour, a DC voltage of 500 V was applied for 10 minutes to measure the insulation resistance. The measurement results are shown in Table 3 below.
2) tanδ 측정2) Measurement of tan δ
상기 제조예에서 제조한 실시예 1 및 2, 그리고 비교예 1 및 2의 시스층 시편에 대하여, 도 3에 도시된 바와 같은 시스템을 이용하여 상온의 물이 담긴 수조에 각각의 시편을 부분적으로 침지시키고 상기 시편 중 물에 침지되지 않은 부분에 고압 전극을 연결하고 수조의 물에 접지 전극을 연결한 상태에서 상기 시편에 6 kV(주파수 : 60 Hz)의 교류전압을 인가한 후 tanδ를 측정하고, 또한 수조의 물을 45℃로 승온시키고 4시간 후 6 kV(주파수 : 60 Hz)의 교류전압을 인가하여 tanδ를 측정했다. 측정결과는 아래 표 3에 나타난 바와 같다.Each of the sheath specimens of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 prepared in the above Production Example was partially immersed in a water tank containing water at room temperature by using a system as shown in Fig. A high voltage electrode was connected to a portion of the specimen not immersed in water, and an alternating voltage of 6 kV (frequency: 60 Hz) was applied to the specimen in a state where a ground electrode was connected to the water of the water tank. The water in the water tank was heated to 45 캜 and after 4 hours, an alternating voltage of 6 kV (frequency: 60 Hz) was applied to measure tan δ. The measurement results are shown in Table 3 below.
또한, 상기 제조예에서 제조한 실시예 5 내지 7, 그리고 비교예 5 내지 7의 케이블 시편에 대하여, 도 6에 도시된 바와 같은 시스템을 이용하여 상온의 물이 담긴 수조에 각각의 U자형 케이블 시편을 부분적으로 침지(침지된 길이 : 1.5 m)시키고 상기 케이블 시편 중 물에 침지되지 않은 일말단 부분의 도체에 고압 전극을 연결하고 수조의 물에 접지 전극을 연결한 상태에서 상기 케이블 시편에 6 kV(주파수 : 60 Hz)의 교류전압을 인가한 후 tanδ를 측정하고, 또한 수조의 물을 70℃로 승온시키고 24시간 후 6 kV(주파수 : 60 Hz)의 교류전압을 인가하여 tanδ를 측정했다. 측정결과는 아래 표 3 및 4에 나타난 바와 같다.In addition, with respect to the cable specimens of Examples 5 to 7 and Comparative Examples 5 to 7 prepared in the above Production Example, each U-shaped cable specimen A high-voltage electrode was connected to a conductor at one end portion immersed in water in the cable specimen, and a ground electrode was connected to the water in the water bath. Then, the cable specimen was subjected to 6 kV (Frequency: 60 Hz) and then the tan δ was measured. Further, the water in the water tank was heated to 70 ° C., and after 24 hours, an alternating voltage of 6 kV (frequency: 60 Hz) was applied to measure tan δ. The measurement results are shown in Tables 3 and 4 below.
3) 체적저항 측정3) Volumetric resistance measurement
상기 제조예에서 제조한 실시예 1 및 2, 그리고 비교예 1 및 2의 시스층 시편에 대하여, 도 4에 도시된 바와 같은 시스템을 이용하여 시편에 500 V의 직류 전압을 10분 동안 인가한 후 체적저항을 측정하고, 상기 시편을 45℃ 물에 1시간 동안 침지시킨 후 500 V의 직류 전압을 10분 동안 인가하여 체적저항을 측정했다. 측정결과는 아래 표 3에 나타난 바와 같다.With respect to the sheath specimens of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 prepared in the above Production Example, a DC voltage of 500 V was applied to the specimen for 10 minutes using the system shown in FIG. 4 The volume resistivity was measured. The specimen was immersed in water at 45 캜 for 1 hour, and then a DC voltage of 500 V was applied for 10 minutes to measure the volume resistivity. The measurement results are shown in Table 3 below.
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4) 투수성 측정4) Permeability measurement
상기 제조예에서 제조한 실시예 1 및 2, 그리고 비교예 1 및 2의 시스층 시편에 대하여, 도 5에 도시된 바와 같은 시스템(제조사 : MOCON; 제품명 : PERMATRAN-W 3/33)을 이용하여 ASTM F-1249 또는 JIS K-7129에 따라 2시간 동안의 수분 투습량을 측정했다. 측정결과는 아래 표 3에 나타난 바와 같다.A system (manufacturer: MOCON; product name: PERMATRAN-W 3/33) as shown in Fig. 5 was used for the sheath specimens of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 prepared in the above Production Example The moisture permeation amount for 2 hours was measured according to ASTM F-1249 or JIS K-7129. The measurement results are shown in Table 3 below.
5) 정전용량, 유전율 및 파괴전계 측정5) Measurement of capacitance, permittivity and breakdown field
규격 IEC 60502-1에 따라 상기 제조예에서 제조한 실시예 3 및 비교예 3의 시스층 시편의 열화 전 정전용량, 유전율 및 교류파괴전압을 측정한 후, 70℃의 수조에 24시간 동안 침지에 의한 열화 후 정전용량, 유전율 및 교류파괴전압을 측정하여, 정전용량 및 유전율 각각의 증가율 및 파괴전계을 계산했다. 측정결과는 아래 표 3에 나타난 바와 같다.The capacitance, dielectric constant and AC breakdown voltage of the sheath specimens of Example 3 and Comparative Example 3 prepared in the above production example according to IEC 60502-1 were measured and then immersed in a water bath at 70 ° C for 24 hours , The dielectric constant and the AC breakdown voltage were measured to calculate the increase rate and the breakdown electric field of each of the capacitance and the dielectric constant. The measurement results are shown in Table 3 below.
6) 인장강도 및 신장율 측정6) Tensile strength and elongation measurement
규격 IEC 60811-1-1에 따라 상기 제조예에서 제조한 실시예 4 및 비교예 4의 시스층 시편을 70℃의 수조에 24시간 동안 침지한 후 인장강도 및 신장율을 측정하였다. 측정결과는 아래 표 3에 나타난 바와 같다.The sheath specimens of Example 4 and Comparative Example 4 prepared in the above Preparation Example according to IEC 60811-1-1 were immersed in a water bath at 70 ° C for 24 hours and tensile strength and elongation were measured. The measurement results are shown in Table 3 below.
절연저항
Insulation Resistance
(GΩ)Initial insulation resistance
(GΩ)
감소율(%)Insulation Resistance
Decrease (%)
tanδ
tanδ
(%)Initial tan?
(%)
(%)Tan δ after deterioration
(%)
(%)tanδ growth rate
(%)
체적저항
Volume resistance
(Ω·㎝)Initial volume resistance
(Ω · cm)
감소율(%)Volume resistance
Decrease (%)
정전용량
Capacitance
증가율(%)Capacitance
Growth rate (%)
유전율
permittivity
유전율Before deterioration
permittivity
유전율After deterioration
permittivity
증가율(%)permittivity
Growth rate (%)
파괴전계
Destruction field
감소율(%)Destruction field
Decrease (%)
(gm/sq.M/day)Moisture permeability
(gm / sq.M / day)
기계적
특성
Mechanical
characteristic
신장율(%)After deterioration
Elongation (%)
평가tanδ
evaluation
상기 표 3 및 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 난연성 및 내수성을 갖는 전력 케이블은 시스층 시편의 침수에 의한 열화 후 절연저항 감소율이 90% 이하, tanδ 증가율이 25% 이하, 체적저항 감소율이 40% 이하, 수분 투습량이 4.5 gm/sq.M/day 이하, 정전열량 감소율이 20% 이하, 유전율 감소율이 100% 미만, 파괴전계 감소율이 71% 미만, 인장강도가 15.5 kgf/㎟ 이상, 신장율이 190% 이상이고, 케이블 시편의 침수에 의한 열화 후 tanδ 값이 20% 이하이고, tanδ 증가율이 100% 이하로 내수성이 우수한 반면, 비교예의 난연성 전력 케이블은 상기 평가항목별 평가결과가 기준 미달로 내수성이 불충분한 것으로 확인되었다.As shown in Tables 3 and 4, the power cable having flame retardancy and water resistance of the embodiment according to the present invention has a reduction rate of insulation resistance of 90% or less, a tan delta increase rate of 25% or less after deterioration due to immersion of a sheath specimen, Less than 40% reduction in moisture permeability, less than 4.5 gm / sq.M / day in moisture permeability, less than 20% reduction in electrostatic capacity, less than 100% in dielectric constant reduction, less than 71% in breakdown field strength, more than 15.5 kgf / , The elongation percentage is 190% or more, the tan delta value after the deterioration due to immersion of the cable specimen is 20% or less, and the tan delta increase rate is 100% or less, which is excellent in water resistance. On the other hand, It was confirmed that the water resistance was insufficient.
상기에서는 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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. You can do it. It is therefore to be understood that the modified embodiments are included in the technical scope of the present invention if they basically include elements of the claims of the present invention.
100 : 도체 200 : 절연층
300 : 시스층 400 : 금속차폐층100: conductor 200: insulating layer
300: sheath layer 400: metal shielding layer
Claims (31)
상기 시스층은 폴리염화비닐 수지, 가소제 및 무기 첨가제를 포함하는 시스용 조성물로부터 형성되고,
상기 시스용 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 폴리염화비닐 수지의 함량은 40 내지 65 중량%, 상기 가소제의 함량은 5 내지 30 중량%, 및 상기 무기 첨가제의 함량은 25 내지 35 중량%이며,
상기 시스층은 아래 e) 조건을 만족하는, 전력 케이블.
e) 챔버 내에 상기 시스층으로부터 절단하여 분리된 시편이 고정되고 상기 시편에서 서로 마주보는 2개의 표면 각각이 서로 격리된 제1,2 공간에 각각 배치되며 제1 공간에는 수증기가 순환하고 제2 공간에는 상대습도가 일정하게 조절된 가스가 주입되는 시스템을 이용하여, 2시간 동안 상기 시스템을 운용하면서, 상기 제1 공간을 순환하는 수증기에 의해 공급되고 상기 시편을 통과한 수분이 상기 상대습도가 일정하게 조절된 가스의 상대습도를 증가시킨 양인 수분 투수량이 4.5 gm/sq.M/day 이하.A power cable comprising a conductor, an insulating layer surrounding the conductor, and a sheath layer surrounding the insulating layer,
Wherein the sheath layer is formed from a composition for sheathing comprising a polyvinyl chloride resin, a plasticizer and an inorganic additive,
Wherein the content of the polyvinyl chloride resin is 40 to 65 wt%, the content of the plasticizer is 5 to 30 wt%, and the content of the inorganic additive is 25 to 35 wt% based on the total weight of the composition for the sheath,
The sheath layer meets the following conditions e).
e) a specimen separated from the sheath layer is fixed in the chamber, two surfaces facing each other in the specimen are respectively disposed in the first and second spaces isolated from each other, steam is circulated in the first space, Wherein the system is operated for 2 hours by using a system in which a gas having a constant relative humidity is injected, while moisture supplied through the water vapor circulating in the first space, The moisture permeability, which is the increase in the relative humidity of the regulated gas, is less than 4.5 gm / sq.M / day.
상기 무기 첨가제는 난연제, 클레이 또는 이들의 배합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.The method according to claim 1,
Wherein the inorganic additive comprises a flame retardant, a clay, or a combination thereof.
상기 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 훈타이트와 하이드로마그네사이트의 혼합물, 하이드로마그네사이트, 수산화탄산마그네슘 및 하이드로탈사이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 금속 수산화물을 포함하고, 상기 금속 수산화물은 표면이 실란에 의해 코팅된 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.6. The method of claim 5,
Wherein the flame retardant comprises at least one metal hydroxide selected from the group consisting of aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, a mixture of hunting and hydro-magneite, hydro-magneite, magnesium hydroxide carbonate and hydrotalcite, Wherein the power cable is coated.
상기 클레이는 실란으로 표면처리된 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.6. The method of claim 5,
Characterized in that the clay is surface treated with silane.
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