KR20200052825A - 전력케이블 중간접속 시스템 - Google Patents

전력케이블 중간접속 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력케이블 중간접속 시스템을 구성하는 중간접속부에서 발열에 따른 절연유 또는 내부 팽창 등의 이유로 연피 등의 재질로 구성되는 금속시스 복원층 등의 팽창, 변형 또는 손상 등을 최소화할 수 있는 전력케이블 중간접속 시스템에 관한 것이다.

Description

전력케이블 중간접속 시스템{Jointing System Of Power Cable}
본 발명은 전력케이블 중간접속 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 전력케이블 중간접속 시스템을 구성하는 중간접속부에서 발열에 따른 내부 팽창 등의 이유로 연피 등의 재질로 구성되는 금속시스 복원층 등의 팽창, 변형 또는 손상 등을 최소화할 수 있는 전력케이블 중간접속 시스템에 관한 것이다.
전력공급을 위한 전력케이블은 도체 외부의 절연층 재질에 따라 절연유 함침 지절연 케이블과 XPLE 케이블로 구분될 수 있다.
그리고, 전력케이블은 포설길이에 따라 중간접속함 등을 사용하여 접속할 수 있다. 절연유 함침 전력케이블의 중간접속함은 보호동관 등을 구비하는 하우징 형태로 구성될 수 있다.
이러한 중간접속함을 통한 전력케이블의 접속은 중간접속 지점에서 수행될 수 있으며, 상당한 작업시간이 요구된다.
해저에 전력케이블을 포설하는 경우, 포설용 선박을 이용하여 전력케이블을 포설하며, 중간접속함을 통한 전력케이블 중간접속 작업 역시 포설용 선박에서 수행될 수 있다.
구체적으로, 중간접속함으로 해저 전력케이블을 접속하는 경우에는 접속함의 부피가 크고 접속함의 유연성이 없으므로 포설용 선박의 턴테이블 등에 권취할 수 없고, 단위 길이별 해저 케이블을 포설 선박에서 중간접속 후 해저 포설을 수행해야 하므로 시간과 비용이 크게 증가한다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 최근에는 해저케이블 등에서 플렉서블한 중간접속구조(이하 '플렉서블 조인트'라 함)의 연구와 적용이 확대되고 있다.
플렉서블 조인트란 일반적인 중간접속함이 아닌 케이블과 외경이 거의 비슷하고 자유롭게 밴딩이 가능한 접속구조를 의미한다.
플렉서블 조인트 등을 적용하는 경우 외경과 유연성이 접속되는 케이블과 유사하여 해저 케이블 포설을 위한 포설선박의 턴테이블에 연속적으로 접속된 케이블을 권취하여 포설이 가능할 수 있다.
도 6은 한 쌍의 전력케이블을 플렉서블하게 접속하기 위한 중간접속부(200)의 내부 구조를 도시한다.
상기 중간접속부(200)에 의하여 접속되는 한 쌍의 전력케이블은 도체(11), 내부반도전층(미도시), 케이블 절연층(14), 외부반도전층(16), 금속시스(22) 및 금속강대층(26) 등이 노출되며 단부가 서로 대향하도록 배치된 상태에서 접속될 수 있고, 상기 중간접속부(200)는 상기 한 쌍의 도체(11)의 단부를 용접 또는 도체 슬리브(212)로 접속하는 도체 접속부(210), 상기 도체 접속부(210) 및 절연층(14)를 둘러싸도록 구비되는 보강 절연층(250), 상기 보강 절연층(250)을 둘러싸도록 구비되며 상기 외부반도전 복원층(216), 상기 외부반도전 복원층(216) 외측을 감싸는 금속시스 복원층(222), 상기 금속시스 복원층(222) 외측에 구비되는 금속강대 복원층(226), 상기 금속강대 복원층(226) 외측에 구비되는 외부시스 복원층(228) 및 상기 외부시스 복원층 외측에 구비되는 외장부 복원층(300) 등이 구 비될 수 있다.
상기 중간접속부(200)의 외장부 복원층(300)은 전력케이블(200)에 외장부(30)가 구비되어 전력케이블이 해저에 포설되는 경우 필요한 구성이나, 상기 전력케이블의 외장부(30)가 생략되는 경우 전력케이블은 지중용 전력케이블일 수 있고, 전력케이블이 지중용 전력케이블인 경우 상기 중간접속부에서도 외장부 복원층은 생략될 수 있다.
상기 보강 절연층(250), 상기 외부반도전 복원층(216), 상기 금속시스 복원층(222), 상기 금속강대 복원층(226), 상기 외부시스 복원층(228) 및 상기 외장부 복원층(300)은 상기 전력케이블(100a, 100b)의 절연층(14), 외부반도전층(16), 금속시스(22), 금속강대층(26), 외부시스(28) 및 외장부(30) 등과 동일 또는 유사한 재질로 구성될 수 있다.
상기 중간접속부(200)를 구성하는 상기 보강 절연층(250), 상기 외부반도전 복원층(216), 상기 금속시스 복원층(222), 상기 금속강대 복원층(226) 중 상기 금속시스 복원층(222)을 제외한 상기 보강 절연층(250), 상기 외부반도전 복원층(216), 상기 금속강대 복원층(226)의 경우 전력케이블의 대응 구성과 동일한 방법으로 절연지, 반도전 테이프, 금속 강대 등을 나선형 횡권 등의 방법으로 복원할 수 있다.
전력케이블(100a, 100b)의 금속시스(22)는 수분과 같은 이물질이 상기 전력케이블 전력케이블(100a, 100b)에 침투하는 것과 절연유가 유실되는 것을 방지하기 위한 실링수단으로 얇은 연피 등의 재질로 구성될 수 있다.
따라서, 상기 금속시스(22)를 복원하는 금속시스 복원층(222)은 절연유 내부압을 견디며 실링을 보장하기 어려우므로 연피 등을 나선형 횡권하는 방식으로 복원이 불가능하고, 상기 중간접속부(200)의 길이에 대응하는 연피 튜브를 접속대상 한 쌍의 전력케이블(100a, 100b)의 일측에 먼저 장착한 후 외부반도전 복원층(216) 등을 복원한 후 연피 튜브를 중간접속부(200) 위치로 이동, 축관 및 금속시스(22)의 단부와 솔더링 등을 수행하여 연공부(2221)를 구성하는 방법으로 금속시스 복원층(222)을 구성할 수 있다.
상기 금속시스 복원층(222)의 복원이 완료되면 금속강대를 횡권하여 금속강대 복원층(226)을 복원하고, 상기 금속강대 복원층(226) 외측에 외부시스 복원층(228) 및 상기 외장부 복원층(300)를 순차적으로 복원하여 플렉서블 조인트 형태의 중간접속부(200)를 완성할 수 있다.
이와 같은 플렉서블 조인트 형태의 중간접속부(200)의 경우, 공장에서 접속이 가능하다는 장점이 있으나 전력케이블 접속부를 전력케이블의 구조와 유사하게 복원하는 과정에서 접속부 내부의 층 사이에 유격 또는 틈이 발생될 수 있다.
전술한 바와 같이 상기 금속시스 복원층(222)은 연피 튜브 등을 사용하며, 도체 접속부(210), 상기 보강 절연층(250), 상기 외부반도전 복원층(216) 등을 복원하기 전에 일측 전력케이블 상에 먼저 장착된 후 도체 접속부(210), 상기 보강 절연층(250), 상기 외부반도전 복원층(216) 등의 접속과 복원이 완료된 후 중간접속부(200) 위치로 이동되어 고정된다.
따라서, 상기 연피 튜브의 내경은 어느 정도의 공차가 존재해야 하고, 이러한 연피 튜브를 전력케이블의 금속시스와 고정한 후 롤러 등을 사용하여 축관하여 금속시스 복원층(222)이 완성된 경우에도 전력케이블(100a, 100b)의 금속시스(22)처럼 완벽하게 외부반도전 복원층(216) 등과 밀착되도록 구성하는 것은 불가능하다.
따라서, 상기 금속시스 복원층(222)과 그 내부에 외부반도전 복원층(216) 사이에 갭(g) 또는 틈이 구비될 수 있고, 전력케이블 사용중 이러한 갭과 틈으로 절연유가 고이고, 전력케이블 운용시 발열에 의하여 절연유의 온도가 상승 및 팽창하면, 절연유 유입은 증가됨과 동시에 금속시스 복원층(222)이 쉽게 부풀어 오르는 문제가 발생될 수 있다.
그리고, 상기 금속시스 복원층(222) 외측에는 금속강대 복원층(226)이 구비된다. 상기 금속강대 복원층(226)은 금속 강대를 횡권하는 등의 방법으로 복원할 수 있으나 그 폭과 두께가 커서 금속시스 복원층(222)이 팽창하는 경우, 금속시스를 구성하는 연피가 금속강대 복원층(226) 등의 형상에 따라 쉽게 변형(예를 들면 도 3에 도시된 바와 같이, 금속강대 사이의 갭(2261g)으로 요철이 구비)되고 중간접속부(200)가 반복적으로 밴딩되는 경우 해당 부위에 응력이 집중되어 쉽게 파손되는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명은 전력케이블 중간접속 시스템을 구성하는 중간접속부에서 발열에 따른 내부 팽창 등의 이유로 연피 등의 재질로 구성되는 금속시스 복원층 등의 팽창, 변형 또는 손상 등을 최소화할 수 있는 전력케이블 중간접속 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 한 쌍의 전력케이블 및 상기 전력케이블을 접속하는 중간접속부를 포함하는 전력케이블 중간접속 시스템에 있어서, 상기 전력케이블은 도체; 상기 도체 외측에 구비되는 케이블 절연층; 상기 케이블 절연층을 둘러싸는 외부반도전층, 상기 외부반도전층 외측에 구비된 금속시스, 상기 금속시스 외측에 구비되는 금속강대층을 포함하며, 상기 중간접속부에서 상기 전력케이블의 도체, 케이블 절연층, 외부반도전층, 금속시스 및 금속강대층이 노출되고, 상기 중간접속부는 상기 한 쌍의 전력케이블의 도체가 접속되는 도체 접속부; 상기 도체 접속부 및 상기 케이블 절연층의 적어도 일부를 둘러싸는 보강절연층; 및 상기 보강절연층 외측에 구비되는 외부반도전 복원층, 상기 외부반도전 복원층 외측에 구비되는 금속시스 복원층; 상기 금속시스 복원층 둘레에 부착되는 테이핑층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 테이핑층은 상기 금속시스 복원층과 상기 전력케이블의 노출된 금속시스의 적어도 일부 둘레에 부착되는 테이핑층;을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 테이핑층은 섬유 보강 테이프를 상기 금속시스 복원층의 외주면의 길이방향을 따라 미리 결정된 간격으로 갭을 구성하며 원주방향으로 부착하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 테이핑층은 섬유 보강 테이프를 복수 개의 링형태 또는 나선 형태로 부착하여 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 테이핑층은 2층 내지 4층으로 구성될 수 있다.
그리고, 어느 하나의 테이핑층을 구성하는 섬유 보강 테이프들은 상하 방향으로 인접한 테이핑층의 갭을 차단하는 위치에 부착될 수 있다.
또한, 상기 테이핑층을 구성하는 층별 섬유 보강 테이프는 전력케이블의 직경 방향으로 섬유 보강 테이프의 폭에 대한 갭 없이 중첩되는 폭의 비율이 25% 내지 35%가 되도록 층별 섬유 보강 테이프 사이의 간격을 조절할 수 있다.
그리고, 상기 테이핑층은 중간 접속을 위하여 탈피되어 노출된 양 전력케이블의 금속시스의 단부 및 상기 금속시스 복원층 외주면을 연속적으로 감싸도록 구비될 수 있다.
여기서, 상기 중간접속부는 상기 금속강대층을 구성하며 상기 테이핑층 상부에 연속하여 감겨진 금속 강대를 포함하는 금속강대 복원층을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 중간접속부는 상기 금속강대 복원층 외주면에 상기 섬유 보강 테이프로 구성되는 테이핑층이 더 부착될 수 있다.
그리고, 상기 중간접속부는 상기 금속강대 복원층 외측에 열수축 튜브를 이용한 외부시스 복원층이 더 구비될 수 있다.
또한, 한 쌍의 상기 전력케이블은 상기 금속강대 또는 외부시스 외측에 복수 개의 아머 와이어와 상기 아머 와이어 외측에 구비되는 서빙층을 포함하는 케이블 외장부를 더 포함하고, 상기 중간접속부는 상기 금속강대 복원층 또는 상기 외부시스 복원층 외측에 상기 전력케이블의 아머 와이어를 연결하는 연결 와이어와 서빙 복원층을 포함하는 외장부 복원층을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 테이핑층을 구성하는 섬유 보강 테이프는 FRP 섬유가 부가된 수지 재질의 섬유 보강 테이프일 수 있다.
여기서, 상기 전력케이블 중간접속 시스템을 구성하는 중간접속부의 외경은 상기 전력케이블의 외경의 1.05배 이하일 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 한 쌍의 전력케이블 및 상기 전력케이블을 접속하는 중간접속부를 포함하는 전력케이블 중간접속 시스템에 있어서, 상기 전력케이블은 도체; 상기 도체 외측에 구비되는 케이블 절연층; 상기 케이블 절연층을 둘러싸는 외부반도전층, 상기 외부반도전층 외측에 구비된 금속시스, 상기 금속시스 외측에 구비되는 금속강대층을 포함하며, 상기 중간접속부에서 상기 전력케이블의 도체, 케이블 절연층, 외부반도전층, 금속시스 및 금속강대층이 노출되고, 상기 중간접속부는 상기 한 쌍의 전력케이블의 도체가 접속되는 도체 접속부; 상기 도체 접속부 및 상기 케이블 절연층의 적어도 일부를 둘러싸는 보강절연층; 및 상기 보강절연층 외측에 구비되는 외부반도전 복원층, 상기 외부반도전 복원층 외측에 구비되는 금속시스 복원층; 상기 전력케이블의 상기 금속강대층을 구성하며 상기 금속시스 복원층 상부에 연속하여 감겨진 금속 강대를 포함하는 금속강대 복원층; 상기 금속강대 복원층 외주면에 부착되는 테이핑층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템을 제공할 수 있다.
그리고, 상기 테이핑층은 섬유 보강 테이프를 상기 금속시스 복원층의 외주면의 길이방향을 따라 미리 결정된 간격으로 갭을 구성하며 원주방향으로 부착하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 테이핑층은 섬유 보강 테이프를 복수 개의 링 형태 또는 나선 형태로 부착하여 구성할 수 있다.
이 경우, 상기 테이핑층은 2층 내지 4층으로 구성될 수 있다.
그리고, 어느 하나의 테이핑층을 구성하는 섬유 보강 테이프들은 상하 방향으로 인접한 테이핑층의 갭을 차단하는 위치에 부착될 수 있다.
또한, 상기 테이핑층을 구성하는 층별 섬유 보강 테이프는 전력케이블의 직경 방향으로 섬유 보강 테이프의 폭에 대한 갭 없이 중첩되는 폭의 비율이 25% 내지 35%가 되도록 층별 섬유 보강 테이프 사이의 간격을 조절할 수 있다.
그리고, 상기 중간접속부는 상기 금속강대 복원층 외측에 열수축 튜브를 포함하는 외부시스 복원층이 더 구비될 수 있다.
또한, 한 쌍의 상기 전력케이블은 상기 금속강대 또는 외부시스 외측에 복수 개의 아머 와이어와 상기 아머 와이어 외측에 구비되는 서빙층을 포함하는 케이블 외장부를 더 포함하고, 상기 중간접속부는 상기 금속강대 복원층 또는 상기 외부시스 복원층 외측에 상기 전력케이블의 아머 와이어를 연결하는 연결 와이어와 서빙 복원층을 포함하는 외장부 복원층을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 테이핑층을 구성하는 섬유 보강 테이프는 FRP 섬유가 부가된 수지 재질의 섬유 보강 테이프일 수 있다.
또한, 상기 전력케이블 중간접속 시스템을 구성하는 중간접속부의 외경은 상기 전력케이블의 외경의 1.05배 이하일 수 있다.
본 발명에 따른 전력케이블 중간접속 시스템에 의하면, 전력케이블의 중간접속함에서 접속되는 한 쌍의 전력케이블의 도체의 접속부 등에서의 발열에 따른 금속시스 복원층의 팽창 또는 변형을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전력케이블 중간접속 시스템에 의하면, 테이핑층의 두께가 크지 않으므로 중간접속부의 두께 증가를 최소화하며 전력케이블 중간접속 시스템의 신뢰성, 안정성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 전력케이블의 하나의 예로서 해저 전력케이블의 순차적으로 다단 탈피된 사시도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 전력케이블 중간접속 시스템의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 전력케이블 중간접속 시스템의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 전력케이블 중간접속 시스템의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 전력케이블 중간접속 시스템의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 6은 종래의 전력케이블 중간접속 시스템의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
일반적으로 절연유 함침 케이블은 수백m 내지는 수km 간격으로 중간접속함에 의해 접속이 구성되며, 절연유 함침 케이블의 말단은 종단접속함에 의해 가공선과 접속이 이루어지게 된다. 이하에서는 먼저 절연유 함침 방식의 전력케이블(100) 및 이를 접속하기 위한 전력케이블의 중간접속 시스템(1)을 설명한다.
도 1은 전력케이블의 하나의 예로서 해저 전력케이블(100)의 순차적으로 다단 탈피된 사시도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 해저용 전력케이블(100)은 도체(11), 내부반도전층(12), 케이블 절연층(14), 외부반도전층(16)을 포함하여, 도체(11)를 따라 케이블 길이 방향으로만 전력을 전송하고, 케이블 반경 방향으로는 전류가 누설되지 않도록 하는 케이블 코어부(10)를 구비한다.
상기 도체(11)는 전력을 전송하기 위해 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 전력 손실을 최소화할 수 있도록 도전율이 우수하고 케이블 제조 및 사용에 적절한 강도와 유연성을 가진 소재, 예를 들어 구리 또는 알루미늄 등으로 이루어질 수 있다.
상기 도체(11)는 도 1에 도시된 바와 같이, 원형의 중심소선(11A)과 상기 원형 중심소선(11A)을 감싸도록 연선된 평각소선(11B)으로 이루어진 평각소선층(11C)을 구비하며 전체적으로 원형의 단면을 가지는 평각도체(11)일 수 있으며, 다른 예로서 복수개의 원형소선을 연선하여 원형으로 압축한 원형 압축도체(11)일 수 있다. 상기 평각도체(11)는 원형 압축도체(11)에 비하여 점적율이 상대적으로 높아 케이블 외경을 축소할 수 있는 장점이 있다.
상기 도체(11)는 복수개의 소선이 연선되어 구비되므로 그 표면이 평활하지 않아 전계가 불균일할 수 있으며, 부분적으로 코로나 방전이 일어나기 쉽다. 또한, 도체(11) 표면과 후술하는 케이블 절연층(14) 사이에 공극이 생기게 되면 절연성능이 저하될 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 도체(11) 외부에는 내부반도전층(12)이 구비될 수 있다. 상기 내부반도전층(12)은 절연성 물질에 카본블랙, 카본 나노튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등의 도전성 입자가 첨가되어 반도전성을 가질 수 있다.
상기 내부반도전층(12)은 상기 도체(11)와 후술하는 케이블 절연층(14) 사이에서 급격한 전계변화가 발생하는 것을 방지하여 절연성능을 안정화하는 기능을 수행한다. 또한, 도체(11)면의 불균일한 전하분포를 억제함으로써 전계를 균일하게 하고, 도체(11)와 케이블 절연층(14) 사이에 간격이 구비되는 것을 방지하여 코로나 방전, 절연파괴 등을 억제하는 역할도 하게 된다.
상기 케이블 절연층(14)은 상기 내부반도전층(12)의 바깥쪽에 구비되어 도체(11)를 따라 흐르는 전류가 외부로 누설되지 않도록 외부와 전기적으로 절연시켜 준다.
상기 케이블 절연층(14)은 절연유에 함침된 절연지로 구비될 수 있다. 즉, 상기 케이블 절연층(14)은 상기 내부반도전층(12)을 둘러싸도록 절연지가 다층으로 권취되고, 상기 케이블 코어부가 구성된 후 절연유에 함침시킴으로써 구비될 수 있다. 이와 같이 절연유가 절연지에 흡수되는바, 케이블 절연층(14)의 절연 특성이 향상될 수 있다.
상기 절연유는 상기 절연지 내부의 공극 및 상기 절연지를 권취하여 구성된 층간의 틈에 충진되어 절연특성을 향상시키며, 케이블의 굽힘시 상기 절연지 간의 마찰력을 저감시켜 케이블의 굴곡 특성을 향상시킨다.
상대적으로 점도가 낮은 절연유를 사용하는 경우, 절연지가 절연유에 함침된 상태를 유지시키고, 절연유의 유동에 의해 케이블 절연층에 공극이 생기는 것을 방지하기 위해 급유설비 등을 사용하여 절연유를 가압할 필요가 있다. 하지만, 점도가 상대적으로 높은 절연유를 사용하는 경우에는 절연유의 유동이 적기 때문에 절연유를 가압하기 위한 급유설비가 필요 없거나, 필요한 급유설비의 수를 줄일 수 있어 케이블 연장길이를 길게 할 수 있는 장점이 있다. 예를 들어, 상기 절연유는 나프텐계 절연유, 폴리스틸렌계 절연유, 광유, 알킬 벤젠이나 폴리부텐계 합성유, 중질 알켈레이트 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 절연유를 사용할 수 있다.
상기 절연지는 크래프트 펄프(Kraft pulp)를 원료로 하여 펄프 중의 유기 전해질을 제거한 크래프트지(Kraft paper) 또는 플라스틱 필름의 일면 또는 양면에 크래프트지를 접착한 복합절연지일 수 있다.
구체적으로, 상기 케이블 절연층(14)은 크래프트지만을 권취하고, 절연유에 함침시켜 구비될 수 있다. 이 경우 상기 절연유가 케이블 하중방향으로 절연유가 유동하여 공극이 발생할 수 있다. 반면, 복합 절연지를 권취하고, 절연유에 함침시켜 상기 케이블 절연층(14)을 구성하는 경우, 상기 폴리프로필렌 수지 등과 같은 열가소성 수지는 절연유에 함침되지 않으며, 케이블 제조시의 함침 온도 또는 케이블 작동시의 작동 온도에 따라 열팽창을 하게 된다. 열가소성 수지가 열팽창을 하게 되면 이에 적층된 크래프트지에 면압을 가하게 되어 절연유의 이동 통로를 협소하게 하므로 중력에 따른 절연유 유동 또는 온도에 따른 절연유의 수축/팽창에 유동을 억제할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 상기 복합 절연지는 크래프트지 보다 절연내력이 높아 케이블 외경을 축소할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 전력케이블(100)을 통전시키는 경우, 전류가 흐르는 통로 역할을 하는 도체(11)에 열이 발생하며, 케이블 반경방향으로 내측에서 외측을 향해 온도가 점차 낮아지게 되어 상기 케이블 절연층(14)에서도 온도 차이가 발생한다. 따라서, 상기 도체(11) 직상구간에 속하는 케이블 절연층, 즉 내부반도전층(12) 상에 구비되는 케이블 절연층(14)의 절연유는 점도가 낮아지고 열팽창을 하여 바깥방향으로 이동하게 되며, 케이블 온도 하강시에는 이동한 절연유의 점도가 높아지고 원래대로 되돌아가지 않게 되어 도체(11) 직상 구간의 케이블 절연층(14) 부분에 공극이 발생하게 될 수 있다.
상기 케이블 절연층(14)의 외부에는 외부반도전층(16)이 구비될 수 있다. 상기 외부반도전층(16)은 내부반도전층과 같이 절연성 물질에 도전성 입자, 예를 들면 카본블랙, 카본나뉴튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등이 첨가되어 반도전성을 가지는 물질로 구비되어, 상기 케이블 절연층(14)과 후술하는 금속시스(22) 사이의 불균일한 전하 분포를 억제하여 절연 성능을 안정화한다. 또한, 상기 외부반도전층(16)은 케이블에 있어서 케이블 절연층(14)의 표면을 평활하게 하여 전계집중을 완화시켜 코로나 방전을 방지하며, 상기 케이블 절연층(14)을 물리적으로 보호하는 기능도 수행할 수 있다.
상기 케이블 코어부(10)는 케이블에 수분이 침투하는 것을 방지하기 위한 수분 흡수부(21)를 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 수분 흡수부는 상기 도체(11)의 연선된 소선 사이 및/또는 상기 도체(11)의 외부에 구비될 수 있으며, 케이블에 침투한 수분을 흡수하는 속도가 빠르고, 흡수 상태를 유지하는 능력이 우수한 고흡수성 수지(super absorbent polymer; SAP)를 포함하는 분말, 테이프, 코팅층 또는 필름 등의 형태로 구성되어 케이블 길이방향으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 상기 수분 흡수부는 급격한 전계 변화를 방지하기 위하여 반도전성을 가질 수 있다.
상기 케이블 코어부(10)의 외부에는 케이블 보호부(20)가 구비되며, 해저에 포설되는 전력케이블(100)은 케이블 외장부(30)를 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 케이블 보호부 및 케이블 외장부는 케이블의 전력 전송 성능에 영향을 미칠 수 있는 수분침투, 기계적 외상, 부식 등의 다양한 환경요인으로부터 코어부를 보호한다.
상기 케이블 보호부(20)는 금속시스(22)와 고분자 시스(24)를 포함하여, 사고전류, 외력 내지 기타 외부환경 요인으로부터 케이블을 보호한다.
상기 금속시스(22)는 상기 코어부(10)를 둘러싸도록 구성할 수 있다. 특히, 상기 전력케이블(100)이 해저와 같은 환경에 포설되는 경우, 수분과 같은 이물질이 상기 케이블 코어부(10)에 침입하는 것을 방지하기 위해 상기 케이블 코어부(10)를 실링하도록 구성할 수 있으며, 상기 케이블 코어부(10) 외부에 용융된 금속을 압출하여 이음새가 없는 연속적인 외면을 가지도록 구성하여 차수성능이 우수하게 할 수 있다. 상기 금속으로는 납(Lead) 또는 알루미늄을 사용하며, 해저에 포설되는 전력케이블(100)의 경우에는 해수에 대한 내식성이 우수한 납을 사용하는 것이 바람직하고, 기계적 성질을 보완하기 위해 금속 원소를 첨가한 합금연(Lead alloy)을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 금속시스(22)는 전력케이블(100) 단부에서의 접지되어 지락 또는 단락 등의 사고 발생시 사고 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 외부의 충격으로부터 케이블을 보호하고, 전계가 케이블 외부로 방전되지 못하도록 할 수 있다.
또한, 상기 금속시스(22)는 케이블의 내식성, 차수성 등을 추가로 향상시키고 상기 고분자 시스(24)와의 접착력을 향상시키기 위해 표면에 부식 방지 컴파운드, 예를 들어, 블로운 아스팔트 등이 도포될 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 금속 시스(22)와 상기 케이블 코어부(10) 사이에는 동선직입 테이프 내지 수분 흡수층(21)이 추가적으로 구비될 수 있다. 상기 동선직입 테이프는 동선(Copper wire)과 부직포 테이프 등으로 구성되어 외부반도전층(16)과 금속시스(22)간의 전기적 접촉을 원활히 하는 작용을 하며, 상기 수분흡수층(21)은 케이블에 침투한 수분을 흡수하는 속도가 빠르고, 흡수 상태를 유지하는 능력이 우수한 고흡수성 수지(super absorbent polymer; SAP)를 포함하는 분말, 테이프, 코팅층 또는 필름 등의 형태로 구성되어 케이블 길이방향으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 상기 동선직입 테이프와 수분 흡수층(21)은 급격한 전계 변화를 방지하기 위해 반도전성을 가지는 것이 바람직하며, 통전 및 수분흡수 작용을 모두 할 수 있도록, 수분 흡수층에 동선을 포함시켜 구성할 수도 있다.
상기 고분자 시스(24)는 상기 금속시스(22)의 외부에 구비되어 케이블의 내식성, 차수성 등을 향상시키고, 기계적 외상 및 열, 자외선 등의 기타 외부 환경 요인으로부터 케이블을 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 고분자 시스(24)는 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 등과 같은 수지로 구비될 수 있으며, 해저에 포설되는 전력케이블(100)의 경우에는 차수성이 우수한 폴리에틸렌 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 난연성이 요구되는 환경에서는 폴리염화비닐 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 전력케이블(100)은 상기 고분자 시스(24)의 외측에 아연도금 처리된 강철 테이프 등으로 구성되는 금속강대층(26)을 구비하여, 상기 절연유의 팽창에 의해 상기 금속시스(22)가 팽창하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 금속강대층(26)의 상부 및/또는 하부에는 반도전성 부직포 테이프 등으로 이루어져 전력케이블(100)에 가해지는 외력을 완충하는 베딩층(미도시)을 구비할 수 있으며, 폴리염화비닐 내지 폴리에틸렌 등의 수지로 구성되는 외부 시스(28)를 더 구비하여 전력케이블(100)의 내식성, 차수성 등을 더욱 향상시키고, 기계적 외상 및 열, 자외선 등의 기타 외부 환경 요인으로부터 케이블을 추가적으로 보호할 수 있다.
또한, 해저에 포설되는 해저용 전력케이블(100)은 선박의 닻 등에 의해 외상을 입기 쉬우며, 해류나 파랑 등에 의한 굽힘력, 해저면과의 마찰력 등에 의해서도 파손될 수 있으므로 이를 막기 위하여 상기 케이블 보호부의 외부에 케이블 외장부(30)를 추가로 구비할 수 있다.
상기 케이블 외장부는 금속 복원층(34) 및 써빙층(38)을 포함할 수 있다. 상기 금속 복원층(34)은 강철, 아연도금강, 구리, 황동, 청동 등으로 이루어지고 단면 형태가 원형, 평각형 등인 와이어를 횡권하여 적어도 1층 이상으로 구성할 수 있으며, 상기 전력케이블(100)의 기계적 특성과 성능을 강화하는 기능을 수행할 뿐만아니라 외력으로부터 케이블을 추가적으로 보호한다.
폴리프로필렌 얀 등으로 구성되는 상기 써빙층(38)은 상기 금속 복원층(34)의 상부 및/또는 하부에 1층 이상으로 구비되어 케이블을 보호하며, 최외곽에 구비되는 써빙층(38)은 색상이 다른 2종 이상의 재료로 구성되어 해저에서 포설된 케이블의 가시성을 확보할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 전력케이블 중간접속 시스템(1)의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
본 발명은 한 쌍의 전력케이블(100a, 100b) 및 상기 전력케이블을 접속하는 중간접속부(200)를 포함하는 전력케이블 중간접속 시스템(1)에 있어서, 상기 전력케이블(100a, 100b)은 도체(11); 상기 도체(11) 외측에 구비되는 케이블 절연층(14); 상기 케이블 절연층(14)을 둘러싸는 외부반도전층(16), 상기 외부반도전층(16) 외측에 구비된 금속시스(22), 상기 금속시스(22) 외측에 구비되는 금속강대층(26)을 포함하며, 상기 중간접속부(200)에서 상기 전력케이블의 도체(11), 케이블 절연층(14), 외부반도전층(16), 금속시스(22) 및 금속강대층(26)이 노출되고, 상기 중간접속부(200)는 상기 한 쌍의 전력케이블(100a, 100b)의 도체(11)가 접속되는 도체 접속부(210); 상기 도체 접속부(210) 및 상기 케이블 절연층(14)의 적어도 일부를 둘러싸는 보강절연층(250); 및 상기 보강절연층(250) 외측에 구비되는 외부반도전 복원층(216), 상기 외부반도전 복원층(216) 외측에 구비되는 금속시스 복원층(222); 상기 금속시스 복원층(222) 둘레에 부착되는 테이핑층(270);을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템(1)을 제공할 수 있다.
한 쌍의 상기 전력케이블(100a, 100b)의 도체(11)를 접속하는 도체 접속부(210)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 노출된 한 쌍의 도체(11)를 전기적, 기계적으로 연결하여 접속하며, 상기 한 쌍의 도체(11)를 도체 슬리브(212)에 삽입하여 압착하여 접속하거나, 상기 전력케이블(100a, 100b)의 도체(11)의 단부를 직접 용접하여 구성할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 도체 슬리브(212)를 사용하여 도체 접속부를 구성하는 경우를 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이 도체 슬리브(212)를 이용하여 도체를 접속하는 경우, 상기 도체 슬리브(212)는 압착된 후의 외경이 상기 노출된 한 쌍의 도체(11)의 외경과 대략 유사하여, 동경 도체 접속부(210)를 구성할 수 있으며, 상기 노출된 한 쌍의 도체(11)의 각 단부에 도체 슬리브(212)를 끼운 후 상기 도체 접속부(212)의 외면을 압착하여 구성할 수 있다.
상기 도체 접속부(210)를 상기 한 쌍의 도체(11)의 외경과 대략 유사한 동경 도체 접속부(210)로 구성하는 경우 후술하는 보강절연층(250)의 두께를 줄일 수 있는 효과가 있다. 특히, 플렉서블 조인트 등을 구성하는 경우 상기 중간접속부(200)의 보강절연층(250)의 외경이 상기 전력케이블(100)의 절연층 외경과 일치되도록 구성하면, 중간접속부(200)의 전체 외경이 전력케이블(100)의 외경과 거의 일치되도록 할 수 있다.
상기 전력케이블(100)의 노출된 케이블 절연층(14)은 도 2에 도시된 바와 같이 다단 경사면(14a, 14b, 14c)을 갖도록 펜슬링되는 것으로 도시되나, 단일 경사면으로 펜슬링될 수도 있다. 각 도체(11)를 상기 도체 접속부(210)를 통해 접속한 후 상기 도체 접속부(210) 및 케이블의 절연층(14)을 감싸는 보강절연층(250)을 구성하여 상기 도체(11) 및 도체 접속부(210)를 통해 흐르는 전류가 상기 중간접속 시스템(1)의 길이방향으로만 흐르고, 반경방향으로 누설되는 것을 방지하는 효과를 제공할 수 있다.
상기 보강절연층(250)은 상기 도체 접속부(210), 상기 노출된 내부반도전층(미도시) 내지 케이블 절연층(14)을 둘러싸도록 절연지를 권취하여 구성할 수 있으며, 상기 보강절연층(250)을 이루는 상기 절연지는 절연내력이 우수한 복합 절연지일 수 있다.
도 2에 도시된 중간접속부(200)에서 상기 보강절연층(250) 외측에 전력케이블과 마찬가지로 외부반도전 복원층(216)이 구비될 수 있다.
상기 외부반도전 복원층(216) 외측에 금속시스 복원층(222)이 복원될 수 있다. 전술한 바와 같이, 전력케이블(100a, 100b)의 금속시스(22)는 수분과 같은 이물질이 상기 전력케이블 전력케이블(100a, 100b)에 침투하는 것과 절연유가 유실되는 것을 방지하며, 절연유 실링을 보장하기 위한 실링수단으로 연피 등의 재질로 구성될 수 있으며, 상기 중간접속부(200)를 구성하는 금속시스 복원층(222) 역시 동일한 기능을 수행하기 위하여, 연피 튜브를 중간접속부(200)에 장착한 후 연피 튜브의 양단을 전력케이블의 금속시스(22)에 솔더링(2221)하여 고정한 후 축관롤러 등의 축관장치(미도시)를 이용하여 금속시스 복원층(222)을 완성할 수 있다.
상기 금속시스 복원층(222)은 절연유 내부압을 견디며 실링을 보장하기 어려우므로 연피 테이프 등을 나선형 횡권하는 방식으로 복원이 불가능하기 때문에 연피 튜브를 사용한다.
그러나 연피 튜브를 사용하는 방식을 적용하는 경우, 연피 튜브의 장착과 이동을 위하여 어느 정도의 갭이 존재하고, 축관 장치에 의한 축관 과정이 수행되어도, 외부반도전 복원층과 금속시스 복원층(222) 사이에는 틈 또는 갭이 발생될 수 있고 이와 같은 갭 등에 유입되는 절연유 및 내부 팽창에 따른 금속시스 복원층(222)의 파손 또는 변형을 방지하기 위하여, 본 발명은 상기 금속시스 복원층(222) 둘레에 부착되어 상기 금속시스 복원층(222)의 변형을 방지하는 테이핑층(270)을 더 구비할 수 있다.
상기 테이핑층(270)을 상기 금속시스 복원층(222) 둘레를 감싸거나 부착되도록 구성될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 테이핑층(270)은 금속시스 복원층(222) 외에도 전력케이블의 금속시스(22)의 단부까지 연장하여 감싸도록 구성될 수 있다.
도 2에 도시된 양 전력케이블의 중간 접속을 위하여 노출된 금속시스(22)의 길이가 동일하지만, 실제 전력케이블의 접속과정에서 금속시스 복원층(222) 구성을 위한 연피 튜브를 접속 케이블에 미리 장착한 후 내부 구성의 접속 또는 복원 후 연피 튜브를 접속 부위로 이동시키고 연피 튜브의 축관 과정을 통해 금속시스 복원층(222)의 복원이 수행되므로 각각의 케이블의 금속시스(22)의 노출 길이 또는 노출 면적의 차이가 존재할 수 있다.
따라서, 전력케이블의 중간 접속을 위하여 노출된 금속시스(22) 중 테이핑층(270)로 감싸지지 않는 영역이 존재하는 경우 해당 영역을 통해 부풀어오름 등이 발생될 수 있기 때문에 상기 바인딩 테이프(271)를 감아 테이핑층(270)을 구성하는 과정에서 노출된 금속시스(22)의 단부 영역이 바인딩 되도록 하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 테이핑층(270)은 상기 전력케이블의 노출된 금속시스(22) 및 상기 금속시스 복원층(222) 둘레에 부착되어 상기 전력케이블의 금속시스(22) 및 상기 중간접속부의 금속시스 복원층(222)의 내압 성능을 보강하도록 구성될 수 있다.
상기 금속시스(22)의 단부 역시 중간접속부(200) 구성시 노출되어 금속시스 복원층(222)을 구성하는 연피 튜브와 접합되는 영역이므로, 연피 튜브와 마찬가지로 내압에 의하여 영향을 받아 변형이 가능한 영역이므로 상기 테이핑층(270)이 이를 함께 보강하는 것이 바람직하다.
상기 테이핑층(270)을 구성하는 바인딩 테이프(271)는 수지 등의 재질의 테이프로 구성되나, FRP 섬유 등으로 보강된 형태일 수 있으며, FRP 섬유에 의하여 기계적으로 우수한 성질을 갖는 것이 바람직하다.
상기 바인딩 테이프(271)를 상기 금속시스 복원층(222)의 표면에 연속으로 부착하여, 금속시스 내부에 갭이 존재하더라도 전력케이블의 사용시 절연유 또는 내부 팽창에 따른 절연유 추가 유입 또는 금속 시스 표면의 팽창을 억제할 수 있다.
그리고, 상기 상기 바인딩 테이프(271)를 상기 금속시스 복원층(222)의 표면에 연속으로 부착하되 상기 바인딩 테이프(271)는 상기 금속시스 복원층(222) 외주면의 길이방향으로 미리 결정된 간격으로 갭을 구성하며 원주방향으로 부착하는 것이 바람직하다. 상기 금속시스 복원층(222) 외주면의 길이방향으로 미리 결정된 간격으로 갭을 구성하며 원주방향으로 부착하는 방법의 예로서 바인딩 테이프(271)를 복수 개의 이격된 링 형태 또는 나선 형태가 되도록 부착하는 방법이 가능하다.
또한, 상기 바인딩 테이프(271)는 그 두께의 제한이 있으므로, 상기 금속시스 복원층(222)의 팽창 등의 변형을 방지하기 위한 충분한 보호를 위하여, 상기 테이핑층(270)은 복층으로 구성되는 것이 바람직하다. 실험적으로, 상기 테이핑층(270)은 2층 내지 4층 정도로 구성하면 충분함을 확인하였다.
그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 테이핑층(270)은 복층으로 구성되되, 어느 하나의 테이핑층(270)을 구성하는 바인딩 테이프(271)들은 인접한 테이핑층(270)의 갭(g2)을 차단하는 위치에 부착되는 것이 바람직하다.
상기 테이핑층(270)을 구성하는 경우, 상기 금속시스 복원층(222) 외주면의 임의의 지점에 링 형태 또는 나선 형태로 부착하되, 금속시스 복원층(222) 길이방향으로 바인딩 테이프(271) 상에 갭이 구비되도록 부착되어 바인딩 테이프(271) 간의 간섭을 방지하고 금속시스의 유연성을 보장하되, 각각의 바인딩 테이프(271)의 갭(g2)은 인접한 층의 바인딩 테이프(271)에 의하여 차단되는 방식으로 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 금속시스 복원층(222) 외측에는 금속강대 복원층(226)이 구비될 수 있다.
도 2에 도시된 금속강대 복원층(226)을 구성하는 금속강대는 두께(t1)와 폭(w1)로 구성되고, 상기 테이핑층(270)을 구성하는 바인딩 테이프(271)는 두께(t2)와 폭(w2)로 구성되며, 상기 바인딩 테이프(271)로 구성된 테이핑층(270)이 부가되면 종래에 비해 전력케이블의 외경의 증가 요인으로 작용하므로 바인딩 테이프(271)이 두께(t2)는 적절하게 제한되는 것이 바람직하다.
그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 바인딩 테이프(271)의 두께(t2)와 폭(w2)은 금속강대의 두께(t1)와 폭(w1)보다 작은 것이 바람직하다.
그리고, 상기 바인딩 테이프(271)의 갭(g2)은 인접한 바인딩 테이프(271)에 의하여 차단되도록 하여 상기 금속시스 복원층(222) 내부 압력이 증가되어도 금속시스 복원층(222)의 부풀어오름 등의 변형을 방지할 수 있으므로 금속시스 복원층(222)의 손상도 예방할 수 있다.
그리고, 상기 테이핑층(270)의 층별 바인딩 테이프(271)는 전력케이블의 직경 방향으로 바인딩 테이프(271)의 폭(w2)에 대한 갭 없이 중첩되는 폭(o)의 비율(o/w2)이 적어도 25% 내지 35%가 되도록 각각의 층을 구성하는 바인딩 테이프(271) 사이의 간격(g2)을 조절하는 접속 부위의 들뜸을 방지하는데 효과적임을 확인할 수 있었다.
상기 금속시스 복원층(222) 외측에 상기 테이핑층(270)을 복층으로 부가한 후 마찬가지로 상기 금속강대 복원층(226)을 금속 강대를 횡권하는 등의 방법으로 복원하고, 도 2에 도시된 바와 같이 지중 케이블의 경우 외부시스 복원층(228)이 복원될 수 있다.
본 발명의 중간접속부(200)는 상기 테이핑층(270) 상부에 연속하여 감겨진 금속 강대를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적인 예로, 도 2에 도시된 실시예에서, 상기 전력케이블(100)의 금속강대층(26)과 금속강대 복원층(226)은 분리된 구성으로 도시되나, 현장에서 전력케이블의 접속 작업시 상기 전력케이블(100)의 금속강대층(26)을 풀어 내부 구성을 복원한 후 상기 테이핑층(270)을 바인딩한 후 풀었던 금속 강대를 계속 감는 방법으로 금속강대 복원층(226)을 구성할 수 있다. 즉, 상기 전력케이블의 금속강대층(26)과 전력케이블 중간접속 시스템(1)을 구성하는 금속강대 복원층(226)은 연속 구성되고 외관상 구별되지 않도록 구성할 수 있다.
상기 금속강대 복원층(226) 외주면에 외부시스 복원층(228)이 구비될 수 있으며, 상기 외부시스 복원층(228)은 전력케이블의 외부시스(28)와 동일한 재질의 열수축 튜브 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 외부시스 복원층(228)를 구성하기 위한 열수축 튜브를 장착하는 방법은 미리 하나의 전력케이블 측에 열수축 튜브를 장착한 후 금속강대 복원층의 복원이 완료되면 중간접속부로 열수축 튜브를 이동시켜 열수축시켜 외부시스 복원층을 구성할 수 있다.
상기 외부시스 복원층(228)을 구성하는 열수축 튜브는 금속강대 복원층(226) 전체보다 더 넓은 영역을 감싸도록 충분한 크기로 구성될 수 있다.
또한, 해저 전력케이블의 경우 케이블 외장층이 구비되므로, 해저 전력케이블을 중간접속하는 경우 케이블 외장층 등을 추가로 복원하여 플렉서블 조인트 형태의 중간접속부(200)를 완성할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 전력케이블 중간접속 시스템(1)의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다. 도 2를 참조하여 설명한 내용과 중복된 설명은 생략한다.
도 3에 도시된 실시예는 금속강대 복원층(226) 외주면에 추가적으로 테이핑층(270b)이 더 구비된다.
상기 금속강대 복원층(226) 외주면에 구비되는 테이핑층(270b)은 상기 금속시스 복원층(222)과 상기 금속강대 복원층(226) 사이에 구비되는 테이핑층(270a)과 동일한 테이프로 동일한 방법으로 구성될 수 있으며, 중복된 설명은 생략한다.
상기 금속강대 복원층(226)은 중간접속을 위하여 전력케이블의 금속강대를 풀었다 다시 감는 방법 구성하므로 다시 감는 과정에서 유격 등이 발생될 수 있으므로, 금속강대 복원층(226) 외주면을 다시 한번 바인딩 테이프로 감아 금속시스 복원층(222) 또는 금속강대 복원층(226)의 내압성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 금속강대 복원층(226) 외측에 추가적으로 테이핑층(270b)이 구비되는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 테이핑층(270b) 외측에 외부시스 복원층(228)이 구비되어 지중 전력케이블의 중간접속부가 마감되거나 필요에 따라 외장 복원층이 구비되어 해저 전력케이블의 중간접속부가 완성될 수 있음은 전술한 실시예와 같다.
도 4는 본 발명에 따른 전력케이블 중간접속 시스템(1)의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다. 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 내용과 중복된 설명은 생략한다.
도 4에 도시된 실시예는 도 2 및 도 3에 도시된 실시예와 마찬가지로 금속시스 복원층(222) 또는 금속강대 복원층의 내압 성능을 향상시키기 위하여 전술한 테이핑층이 구비된다는 점에서 공통된다.
그러나, 도 4에 도시된 실시예는 금속시스 복원층(222)와 금속강대 복원층(226) 사이에는 테이핑층이 생략되고, 상기 금속강대 복원층(226) 외주면에만 테이핑층(270)이 구비된다는 점에서 구별된다.
접속된 전력케이블을 보빈 또는 턴테이블에 권취 등을 고려하여, 상기 테이핑층(270)이 구비된 접속부의 직경(중간접속 시스템의 직경)은 케이블의 직경의 105%는 넘지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 바인딩 테이프(271)로 구성된 테이핑층(270)이 부가되면 중간접속부의 금속시스 근방의 내압성능은 향상될 수 있으나 도 3에 도시된 바와 같이 테이핑층을 복수 위치에 부가하는 경우, 중간접속부의 외경의 증가 요인으로 작용하고, 금속강대 복원층(226)은 중간접속을 위하여 전력케이블의 금속강대를 풀었다 다시 감는 방법으로 구성하므로 금속 강대를 다시 감는 과정에서 유격 등이 발생될 수 있으므로, 중간접속부의 외경 증가를 최소화하며, 금속시스 및 금속시스를 감싸는 금속 강대를 한번에 바인딩하여 내압성능을 보강하기 위한 방법으로 금속강대 복원층 외측에만 상기 테이핑층을 부가할 수도 있다.
상기 금속강대 복원층(226) 외측에만 테이핑층(270)이 구비되는 경우, 전술한 도 3에 도시된 바와 같이 상기 테이핑층(270b) 외측에 외부시스 복원층(228)이 구비되어 지중 전력케이블의 중간접속부가 마감되거나 필요에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이 거친 해저 환경에서 해저 전력케이블의 중간접속부의 강성을 충분히 보호하기 위하여 상기 중간접속부는 상기 금속강대 복원층(226) 외측에 상기 전력케이블의 아머 와이어를 연결하는 연결 와이어와 서빙 복원층을 포함하는 외장부 복원층(300)이 구비되어 해저 전력케이블의 중간접속부가 완성될 수 있다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 한 쌍의 상기 전력케이블은 해저 환경에서의 케이블 보호를 위하여 상기 금속강대 또는 외부시스 외측에 복수 개의 아머 와이어와 상기 아머 와이어 외측에 구비되는 서빙층을 포함하고, 상기 중간접속부는 각각의 아머 와이어를 연결 와이어로 체결 또는 접합하고, 연결 와이어 외측에는 폴리프로필렌 얀 등으로 구성되는 서빙 복원층을 구성하는 방법으로 해저 전력케이블의 서빙층과 유사한 구조의 외장부 복원층을 구성하여 거친 해저 환경에서도 외부 충격으로부터 중간접속부를 충분하게 보호가 가능하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 전력케이블 중간접속 시스템(1)의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 5에 도시된 실시예는 도 3에 도시된 바와 같이, 금속시스 복원층(222) 외주면과 금속강대 복원층(226) 외주면에 각각 테이핑층(270a, 270b)이 구비되어 금속시스 복원층(222)과 금속강대 복원층의 내압 성능을 향상시켜 변형을 방지 또는 유격을 최소화하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 실시예의 상기 중간접속부 역시 도 4에 도시된 중간접속부와 마찬가지로 상기 금속강대 복원층(226) 외측에 상기 전력케이블의 아머 와이어를 연결하는 연결 와이어와 서빙 복원층을 포함하는 외장부 복원층을 더 포함하여 해저 전력케이블과 동일한 구조의 중간접속부를 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 전력케이블 중간접속 시스템(1)에 의하면, 전력케이블의 중간접속함에서 접속되는 한 쌍의 전력케이블의 도체의 접속부 등에서서의 발열에 따른 금속시스 복원층(222)의 팽창 또는 변형을 억제할 수 있고, 테이핑층의 두께가 크지 않으므로 중간접속부의 두께 증가를 최소화하며 전력케이블 중간접속 시스템(1)의 유연성, 신뢰성, 안정성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
100 : 전력케이블
200 : 중간접속부
270 : 테이핑층

Claims (24)

  1. 한 쌍의 전력케이블 및 상기 전력케이블을 접속하는 중간접속부를 포함하는 전력케이블 중간접속 시스템에 있어서,
    상기 전력케이블은 도체; 상기 도체 외측에 구비되는 케이블 절연층; 상기 케이블 절연층을 둘러싸는 외부반도전층, 상기 외부반도전층 외측에 구비된 금속시스, 상기 금속시스 외측에 구비되는 금속강대층을 포함하며, 상기 중간접속부에서 상기 전력케이블의 도체, 케이블 절연층, 외부반도전층, 금속시스 및 금속강대층이 노출되고,
    상기 중간접속부는 상기 한 쌍의 전력케이블의 도체가 접속되는 도체 접속부; 상기 도체 접속부 및 상기 케이블 절연층의 적어도 일부를 둘러싸는 보강절연층; 및 상기 보강절연층 외측에 구비되는 외부반도전 복원층, 상기 외부반도전 복원층 외측에 구비되는 금속시스 복원층; 상기 금속시스 복원층 둘레에 부착되는 테이핑층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 테이핑층은 상기 금속시스 복원층과 상기 전력케이블의 노출된 금속시스의 적어도 일부 둘레에 부착되는 테이핑층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 테이핑층은 섬유 보강 테이프를 상기 금속시스 복원층의 외주면의 길이방향을 따라 미리 결정된 간격으로 갭을 구성하며 원주방향으로 부착하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 테이핑층은 섬유 보강 테이프를 복수 개의 링형태 또는 나선 형태로 부착하여 구성하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 테이핑층은 2층 내지 4층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    어느 하나의 테이핑층을 구성하는 섬유 보강 테이프들은 상하 방향으로 인접한 테이핑층의 갭을 차단하는 위치에 부착되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 테이핑층을 구성하는 층별 섬유 보강 테이프는 전력케이블의 직경 방향으로 섬유 보강 테이프의 폭에 대한 갭 없이 중첩되는 폭의 비율이 25% 내지 35%가 되도록 층별 섬유 보강 테이프 사이의 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 테이핑층은 중간 접속을 위하여 탈피되어 노출된 양 전력케이블의 금속시스의 단부 및 상기 금속시스 복원층 외주면을 연속적으로 감싸도록 구비되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 중간접속부는 상기 금속강대층을 구성하며 상기 테이핑층 상부에 연속하여 감겨진 금속 강대를 포함하는 금속강대 복원층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 중간접속부는 상기 금속강대 복원층 외주면에 상기 섬유 보강 테이프로 구성되는 테이핑층이 더 부착되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 중간접속부는 상기 금속강대 복원층 외측에 열수축 튜브를 이용한 외부시스 복원층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  12. 제9항 또는 제11항에 있어서,
    한 쌍의 상기 전력케이블은 상기 금속강대 또는 외부시스 외측에 복수 개의 아머 와이어와 상기 아머 와이어 외측에 구비되는 서빙층을 포함하는 케이블 외장부를 더 포함하고,
    상기 중간접속부는 상기 금속강대 복원층 또는 상기 외부시스 복원층 외측에 상기 전력케이블의 아머 와이어를 연결하는 연결 와이어와 서빙 복원층을 포함하는 외장부 복원층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 테이핑층을 구성하는 섬유 보강 테이프는 FRP 섬유가 부가된 수지 재질의 섬유 보강 테이프인 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 전력케이블 중간접속 시스템을 구성하는 중간접속부의 외경은 상기 전력케이블의 외경의 1.05배 이하인 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  15. 한 쌍의 전력케이블 및 상기 전력케이블을 접속하는 중간접속부를 포함하는 전력케이블 중간접속 시스템에 있어서,
    상기 전력케이블은 도체; 상기 도체 외측에 구비되는 케이블 절연층; 상기 케이블 절연층을 둘러싸는 외부반도전층, 상기 외부반도전층 외측에 구비된 금속시스, 상기 금속시스 외측에 구비되는 금속강대층을 포함하며, 상기 중간접속부에서 상기 전력케이블의 도체, 케이블 절연층, 외부반도전층, 금속시스 및 금속강대층이 노출되고,
    상기 중간접속부는 상기 한 쌍의 전력케이블의 도체가 접속되는 도체 접속부; 상기 도체 접속부 및 상기 케이블 절연층의 적어도 일부를 둘러싸는 보강절연층; 및 상기 보강절연층 외측에 구비되는 외부반도전 복원층, 상기 외부반도전 복원층 외측에 구비되는 금속시스 복원층; 상기 전력케이블의 상기 금속강대층을 구성하며 상기 금속시스 복원층 상부에 연속하여 감겨진 금속 강대를 포함하는 금속강대 복원층;
    상기 금속강대 복원층 외주면에 부착되는 테이핑층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 테이핑층은 섬유 보강 테이프를 상기 금속시스 복원층의 외주면의 길이방향을 따라 미리 결정된 간격으로 갭을 구성하며 원주방향으로 부착하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 테이핑층은 섬유 보강 테이프를 복수 개의 링 형태 또는 나선 형태로 부착하여 구성하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 테이핑층은 2층 내지 4층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    어느 하나의 테이핑층을 구성하는 섬유 보강 테이프들은 상하 방향으로 인접한 테이핑층의 갭을 차단하는 위치에 부착되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 테이핑층을 구성하는 층별 섬유 보강 테이프는 전력케이블의 직경 방향으로 섬유 보강 테이프의 폭에 대한 갭 없이 중첩되는 폭의 비율이 25% 내지 35%가 되도록 층별 섬유 보강 테이프 사이의 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 중간접속부는 상기 금속강대 복원층 외측에 열수축 튜브를 포함하는 외부시스 복원층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  22. 제15항 또는 제21항에 있어서,
    한 쌍의 상기 전력케이블은 상기 금속강대 또는 외부시스 외측에 복수 개의 아머 와이어와 상기 아머 와이어 외측에 구비되는 서빙층을 포함하는 케이블 외장부를 더 포함하고,
    상기 중간접속부는 상기 금속강대 복원층 또는 상기 외부시스 복원층 외측에 상기 전력케이블의 아머 와이어를 연결하는 연결 와이어와 서빙 복원층을 포함하는 외장부 복원층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 테이핑층을 구성하는 섬유 보강 테이프는 FRP 섬유가 부가된 수지 재질의 섬유 보강 테이프인 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 전력케이블 중간접속 시스템을 구성하는 중간접속부의 외경은 상기 전력케이블의 외경의 1.05배 이하인 것을 특징으로 하는 전력케이블 중간접속 시스템.
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