KR20130008878A - Electric power cable for wind turbine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 풍력 발전기용 전력 케이블을 개시한다. 본 발명에 따른 전력 케이블은, 중심도체와 상기 중심도체의 외주를 순서대로 둘러싸는 내부 반도전층과, 절연층과, 외부 반도전층으로 이루어지고 길이 방향으로 연장된 적어도 하나 이상의 전력선; 상기 전력선으로부터 발생되는 불안정한 전력을 차폐 또는 접지하기 위하여, 상기 각 전력선의 외주를 둘러싸는 금속 차폐층; 및 상기 적어도 하나 이상의 전력선을 둘러싸는 내부 및 외부 시스층을 포함하되, 상기 금속 차폐층은, 소선경의 소선으로 이루어지고, 상기 소선이 단일 방향으로 와이핑되어 형성되는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a power cable for a wind generator. The power cable according to the present invention comprises: an inner semiconducting layer that surrounds a center conductor and an outer circumference of the center conductor in order, at least one power line consisting of an insulating layer and an outer semiconducting layer and extending in a longitudinal direction; A metal shielding layer surrounding an outer circumference of each power line to shield or ground unstable power generated from the power lines; And an inner and outer sheath layer surrounding the at least one power line, wherein the metal shielding layer is made of element wires of element wire diameters, and the element wires are formed by wiping in a single direction.
Description
본 발명은 전력 케이블에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풍력 발전기로부터 발생되는 전력을 전송하기 위한 풍력 발전기용 전력 케이블에 관한 것이다.The present invention relates to a power cable, and more particularly to a power cable for a wind generator for transmitting power generated from the wind generator.
최근 석유나 석탄과 같은 화석 에너지 자원의 고갈이 가속화됨에 따라 이를 대체할 수 있는 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 풍력 발전은 바람의 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하는 것으로 자원 고갈이나, 환경오염에 대한 문제점이 없고, 다른 신재생에너지에 비해 양호한 경제성으로 특히 주목받고 있다. 이에 따라, 풍력 발전기의 발전 용량 역시 1,000KW급에서 2,000KW급 까지 대형화되고 있는 추세이다.Recently, as the depletion of fossil energy resources such as oil and coal is accelerated, interest in alternative energy that can replace them is increasing. Among them, wind power generation converts the kinetic energy of the wind into electrical energy, and has no problems with resource depletion or environmental pollution. Accordingly, the power generation capacity of the wind generator is also increasing in size from 1,000KW to 2,000KW.
풍력 발전기는 타워의 정상에 풍차와 더불어 회전력 전달기구, 발전기 등을 구비한 발전 유닛이 타워를 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있다. 이 발전 유닛 내에는 전력 전송을 위한 전력 케이블이 설치되어 있는데, 발전 유닛이 좌, 우로 회전함에 따라 이 케이블 역시 큰 각도로 비틀리게 된다. 일반적으로 그 비틀림 각은 최대 ±540도 정도에 달한다.The wind power generator is provided with a windmill, a power generation unit equipped with a rotational force transmission mechanism, a generator, and the like on the top of the tower to be rotatable about the tower. In this power generation unit, a power cable for power transmission is installed. As the power generation unit rotates left and right, the cable is twisted at a large angle. Generally the torsion angle reaches up to ± 540 degrees.
또한, 1MW급 이상의 풍력 발전기에 적용되는 전력 케이블의 경우 15kV 이상의 고압이 부가되어 케이블 절연체의 고압 방전 및 내전압 파손을 방지하기 위해 절연체 내 외부에 반도전 또는 도전용 금속 차폐층의 사용이 불가피하게 적용되게 된다.In addition, in the case of power cables applied to wind power generators of 1MW or more, a high voltage of 15 kV or more is added, so that a semi-conductive or conductive metal shielding layer is inevitably applied inside and outside of the insulator to prevent high voltage discharge and breakdown voltage of the cable insulator. Will be.
도 1은 이러한 풍력 발전기용 전력 케이블의 단면 구조를 도시하고 있다. 도 1을 참조하면, 종래의 풍력 발전기용 전력 케이블은 길이방향을 따라 연장된 하나 이상의 전력선(10), 내부 시스층(20), 바인딩 테이프(30) 및 외부 시스층(40)을 포함하고 있으며, 상기 전력선(10)은 중심도체(11), 내부 반도전층(12), 절연층(13), 외부 반도전층(14) 및 금속 차폐층(15)이 순서대로 배치되는 구성을 갖는다.Figure 1 shows a cross-sectional structure of such a power cable for a wind generator. Referring to FIG. 1, a conventional wind generator power cable includes one or
상기 중심도체(11)는 동, 알루미늄, 철, 니켈 등으로 이루어진 금속선이 케이블의 중심축을 중심으로 의도적으로 꼬여 있는 복합 연선 구조이고, 이 중심도체(11)의 외주를 내부 반도전층(12)으로 감싸고 있다. 또한, 이 내부 반도전층(12)의 외주에는 절연층(13)과 외부 반도전층(14)이 감싸게 된다. 특히, 고압용 전력 송신의 경우에는 외부 반도전층(14) 외주에 금속으로 이루어진 금속 차폐층(15)을 형성하여 중심도체(11) 내부에서 발생되는 불안정한 전력의 누수를 차단하여 중심도체(11) 간에 전류가 통전되는 것을 방지하는 구조를 갖는다.The
이러한 종래의 풍력 발전기용 전력 케이블은 풍력 발전기의 타워 내 포설 후 풍력 발전기의 운용환경에 따라 타워 상부 발전기가 위치한 나셀부의 계속적인 회전운동으로 인해 케이블 내부의 반복적인 비틀림 거동이 가해진다. 이러한 비틀림 거동에 의해 케이블 내부의 전력선 간의 마찰, 굽힘, 비틀림 등에 의해 기계적 파손이 발생될 우려가 있다.The conventional wind generator power cable is subjected to repeated torsional behavior inside the cable due to the continuous rotational movement of the nacelle portion in which the tower upper generator is positioned according to the wind generator operating environment after installation in the tower of the wind generator. Such torsional behavior may cause mechanical breakage due to friction, bending, torsion, etc. between power lines in the cable.
이러한 이유로 풍력 발전기용 전력 케이블은 외부의 인장하중과 비틀림 등의 사용환경에 적합하기 위해서 충분한 유연성 및 내구성을 갖도록 제조해야 하며, 이러한 제품 특성을 만족하기 위해서 중심도체(11) 및 금속 차폐층(15) 등이 충분한 소재강도 및 신율이 보상가능하도록 제조되어야 한다.For this reason, power cables for wind generators should be manufactured with sufficient flexibility and durability to meet the external tension load and torsion environment, and the
그런데, 상기 금속 차폐층(15)이 외측부에 위치한 전력선(10)의 경우 반복적인 비틀림 및 피로하중에 의해 금속 차폐층(15)의 절단 및 파손이 발생하기 쉬우며 금속 차폐층(15)과 고분자 소재의 계면층 간의 벌어짐에 의해 전력 차폐 성능 저하 및 누수가 발생하기 쉬운 문제점이 있다. 특히, 금속 차폐층(15)의 경우 금속 재질을 사용함으로 인해 풍력 발전기용 전력 케이블의 주요 특성인 비틀림에 대한 장기 내구성 및 굽힘 등의 유연성을 만족시키는데 어려움이 따른다. 이러한 금속 차폐층(15)이 파손되게 되면 지락 또는 단락 사고 발생시 고장 전류의 귀로로서의 역할을 수행할 수 없기 때문에 고압의 절연 파괴가 발생하여 사고로 이어질 수 있는 문제점이 있다.However, in the case of the
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 전력 케이블에 포함된 전력선 외측부의 금속 차폐층의 구조를 개선함으로써, 기계적 특성과 전기적 특성을 만족하고 유연성을 향상시켜 고압용 전력의 차폐 또는 접지가 가능하면서도 우수한 비틀림 및 굽힘 내구성을 유지할 수 있도록 하여 장기 내구성이 향상된 풍력 발전기용 전력 케이블을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, by improving the structure of the metal shielding layer of the outer portion of the power line included in the power cable, satisfies the mechanical and electrical properties and improve the flexibility for high pressure It is an object of the present invention to provide a power cable for a wind generator with improved long-term durability by shielding or grounding power and maintaining excellent torsional and bending durability.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 케이블은, 중심도체와 상기 중심도체의 외주를 순서대로 둘러싸는 내부 반도전층과, 절연층과, 외부 반도전층으로 이루어지고 길이 방향으로 연장된 적어도 하나 이상의 전력선; 상기 전력선으로부터 발생되는 불안정한 전력을 차폐 또는 접지하기 위하여, 상기 각 전력선의 외주를 둘러싸는 금속 차폐층; 및 상기 적어도 하나 이상의 전력선을 둘러싸는 내부 및 외부 시스층을 포함하되, 상기 금속 차폐층은, 소선경의 소선으로 이루어지고, 상기 소선이 단일 방향으로 와이핑되어 형성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power cable, including at least one of an inner semiconducting layer surrounding an outer circumference of a center conductor and the center conductor, an insulating layer, and an outer semiconducting layer and extending in a longitudinal direction. More power lines; A metal shielding layer surrounding an outer circumference of each power line to shield or ground unstable power generated from the power lines; And an inner and outer sheath layer surrounding the at least one power line, wherein the metal shielding layer is made of element wires of element wire diameters, and the element wires are formed by wiping in a single direction.
바람직하게, 상기 금속 차폐층은, 상기 소선이 상기 전력선의 길이 방향과 이루는 각도인 레이 앵글(Lay Angle)이 60° ~ 70°를 만족하도록 와이핑되어 형성된다.Preferably, the metal shielding layer is formed by wiping a ray angle, which is an angle of the element wire to the longitudinal direction of the power line, to satisfy 60 ° to 70 °.
바람직하게, 상기 금속 차폐층은, 상기 소선의 직경이 0.1㎜ ~ 0.7㎜이다.Preferably, the metal shielding layer has a diameter of 0.1 mm to 0.7 mm.
바람직하게, 상기 금속 차폐층은, 상기 소선의 신율이 15% 이상이다.Preferably, the metal shielding layer has an elongation of at least 15% of the element wire.
바람직하게, 상기 금속 차폐층은, 상기 소선의 인장강도가 20㎏f/㎟ 이상이다.Preferably, the metal shielding layer has a tensile strength of 20 kgf / mm 2 or more.
본 발명에 따르면, 전력 케이블에 포함된 전력선 외측부의 금속 차폐층의 구조를 개선함으로써, 기계적 특성과 전기적 특성을 만족하고 유연성을 향상시켜 고압용 전력의 차폐 또는 접지가 가능하면서도 우수한 비틀림 및 굽힘 내구성을 유지할 수 있도록 하여 장기 내구성이 향상된 전력 케이블을 제공할 수 있다. 또한, 비틀림 및 굽힘 내구성이 향상된 금속 차폐층이 적용된 전력 케이블을 풍력 발전기의 타워에 포설 시 사용환경에서 지락 또는 단락 사고 발생으로 인한 고장 전류의 귀로로서의 역할을 할 수 있음으로 고압의 절연 파괴 발생을 방지하여 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by improving the structure of the metal shielding layer on the outer portion of the power line included in the power cable, it satisfies the mechanical and electrical properties and improves the flexibility to allow the shielding or grounding of the high-voltage power, while providing excellent torsional and bending durability It is possible to provide a power cable with improved long-term durability. In addition, when installing a power cable with a metal shielding layer with improved torsional and bending durability in a tower of a wind generator, it can act as a return of fault current due to a ground fault or a short circuit accident in the environment of use. It is effective to prevent accidents by preventing them.
본 명세서에 첨부되는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 후술되는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 풍력 발전기용 전력 케이블의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 풍력 발전기용 전력 케이블의 구성을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 전력선의 구성을 도시한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, And shall not be interpreted.
1 is a cross-sectional view showing the configuration of a power cable for a conventional wind generator.
2 is a cross-sectional view showing the configuration of a power cable for a wind generator according to the present invention.
3 is a diagram illustrating a configuration of the power line of FIG. 2.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 2는 본 발명에 따른 풍력 발전기용 전력 케이블의 구성을 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 전력선의 구성을 도시한 도면이다.2 is a cross-sectional view showing the configuration of a power cable for a wind generator according to the present invention, Figure 3 is a view showing the configuration of the power line of FIG.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 풍력 발전기용 전력 케이블은, 길이 방향으로 연장된 적어도 하나 이상의 전력선(100)과, 상기 적어도 하나 이상의 전력선(100)을 둘러싸는 내부 및 외부 시스층(200, 400)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the power cable for a wind generator according to the present invention includes at least one
상기 전력선(100)은 풍력 발전기로부터 발생되는 고압의 전력을 전송하기 위해 하나 이상으로 구성되며, 도 2에서는 3상 도선인 경우로 전력선(100)의 개수가 3개인 것으로 도시하였다. 하지만, 본 발명이 전력선(100)의 개수에 의해 한정되는 것은 아니다.The
상기 전력선(100)은 중심도체(110), 내부 반도전층(120), 절연층(130), 외부 반도전층(140) 및 금속 차폐층(150)이 순서대로 배치되는 구성을 갖는다.The
상기 중심도체(110)는 복수의 금속 소선들을 일정한 피치로 꼬아 만든 복합 연선 구조이고, 이 금속 소선은 단일 금속으로 이루어지거나 적어도 2 이상의 금속 합금으로 이루어진다. 즉, 상기 금속 소선은 동, 알루미늄, 철, 니켈 중에서 선택된 금속으로 이루어지거나 이들 금속들의 합금으로 이루어진다.The
상기 내부 반도전층(120)은 상기 중심도체(110)의 외주를 둘러싸서 감싸는 것에 의해 꼬여 있는 금속 소선을 묶어주며, 중심도체(110) 표면에서 유도되는 전기장을 일정하게 분산시키는 역할도 수행한다. 내부 반도전층(120)은 압출 성형되는 EVA 계열의 고분자 수지층으로 이루어진다.The
상기 절연층(130)은 상기 내부 반도전층(120)으로 둘러싸인 중심도체(110)의 외주에 압출 성형되는 절연 고분자 수지층으로서 폴리우레탄(PU), 폴리스틸렌(PS), 폴리올레핀(PO), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리카보네이트(PC), 에틸렌프로필렌고무(EPR) 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상으로 이루어진다.The
상기 외부 반도전층(140)은 상기 절연층(130)의 외주를 둘러싸고 있는 층으로 상기 내부 반도전층(120)과 같이 전기장을 일정하게 분산시키는 역할을 수행하며, 압출 성형되는 EVA 계열의 고분자 수지층으로 이루어진다.The
한편, 상기 내부 반도전층(120)과 외부 반도전층(140)은 바인딩 테이프로 이루어질 수 있으며, 이 경우 면사로 직조된 테이프, 폴리에스터 테이프(예를 들어, 테프론 테이프)나 폴리스티렌 테이프 등이 사용될 수 있다.Meanwhile, the inner
상기 금속 차폐층(150)은 상기 외부 반도전층(140)의 외주를 둘러싸고 있는 층으로 비자성체의 재질로 이루어져 전력선(100)의 접지 용도와, 지락 및 단락 사고시 고장 전류의 귀로 역할을 수행한다.The
본 발명에서는 종래의 금속 차폐층이 브레이딩 타입의 편조 형태나 금속 테이프 형태였던 것을 소선경의 소선으로 이루어지고 단일 방향으로 와이핑되어 형성되는 형태로 금속 차폐층(150)을 개선하여 풍력 발전기의 사용환경에 의한 반복적인 비틀림 거동에 의해 굽힘, 꺽임, 좌굴 등으로부터 가해지는 집중응력을 분산시킬 수 있는 구조를 갖는다. 이를 통해, 금속 차폐층(150)이 파손되어 것을 방지할 수 있다.In the present invention, the conventional metal shielding layer is a braided braided form or a metal tape form is made of the element wire of the wire diameter and is formed by wiping in a single direction to improve the
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 금속 차폐층(150)은 소선경의 소선(151)으로 이루어지고, 이 소선(151)이 단일 방향으로 와이핑되어 형성된다.As shown in FIG. 3, the
상기 금속 차폐층(150)은 상기 소선(151)이 상기 전력선(100)의 길이 방향과 이루는 각도인 레이 앵글(Lay Angle)(α)이 60° ~ 70°를 만족하도록 와이핑되어 형성된다. 이 때, 레이 앵글(α)이 60°이하일 경우, 비틀림에 의한 변형이 크게 발생하여 금속 차폐층(150)이 파손될 우려가 있다. 또한, 레이 앵글(α)이 70°이상일 경우, 상기 소선(151)을 와이핑하는 작업 소요시간이 길어지게 되고, 와이핑 작업시 소선(151)끼리 오버랩되어 작업이 쉽지 않을 뿐만 아니라 자재 소요량이 증대될 수 있어 바람직하지 않다.The
상기 금속 차폐층(150)은 상기 소선(151)의 직경이 0.1㎜ ~ 0.7㎜인 것이 바람직하다. 이 때, 소선(151)의 직경이 0.1㎜이하일 경우, 신율 및 강도 특성이 낮고 작업성이 현저히 떨어지는 문제가 있다. 또한, 소선(151)의 직경이 0.7㎜이상일 경우, 유연성이 떨어지는 문제가 있어 바람직하지 않다.The
상기 금속 차폐층(150)은 상기 소선(151)의 신율이 15% 이상이고, 인장강도가 20㎏f/㎟ 이상인 것이 바람직하다. 이 때, 소선(151)의 신율이 15%이하이거나, 인장강도가 20㎏f/㎟ 이하일 경우, 장기 사용시 크랙이 생기고 단선이 발생될 수 있어 바람직하지 않다.In the
이러한 구조의 금속 차폐층(150)을 채용한 전력 케이블은 기계적 특성과 전기적 특성을 만족하고 유연성을 향상시켜 고압용 전력의 차폐 또는 접지가 가능하면서도 우수한 비틀림 및 굽힘 내구성을 유지할 수 있도록 하여 전력 케이블의 장기 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.The power cable employing the
상기 내부 및 외부 시스층(200, 400)은 상기 전력선(100)들을 둘러싸서 보호하는 층으로 내부 시스층(200)이 상기 전력선(100)들을 직접적으로 둘러싸서 보호하고, 상기 외부 시스층(400)이 케이블의 최외곽에 구비되어 외부 충격이나 부식 작용으로부터 케이블을 보호한다. 추가적으로 상기 내부 시스층(200)과 외부 시스층(400) 사이에는 바인딩 테이프(300)가 개재되어 전력선(100)의 집합 구조를 보다 견고히 할 수 있다.
The inner and outer sheath layers 200 and 400 are layers that surround and protect the
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예와 이에 대비되는 비교예를 통하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나, 실시예는 본 발명의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention and comparative examples in order to help the understanding of the present invention. However, the embodiments are only illustrative of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
금속 차폐층 구조에 따른 비틀림 강도 테스트(Torsional Strength Test According to Metal Shield Layer Structure 실시예1Example 1 , , 비교예1Comparative Example 1 ))
본 발명에 따른 전력 케이블 시편(실시예1)과 이에 대비되는 종래의 전력 케이블 시펀(비교예1)을 제작하였다.A power cable specimen (Example 1) according to the present invention and a conventional power cable siphon (Comparative Example 1) were prepared.
실시예1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 직경이 0.4㎜의 주석 도금된 구리를 꼬아 35SQ 규격의 중심도체를 제작하고, 이 중심도체의 외주에 EVA 계열의 내부 반도전층, EPR 재질의 절연층, 내부 반도전층과 동일한 재질의 외부 반도전층을 순차적으로 압출하고, 그 외주에 직경이 0.45㎜이고, 신율이 20%이고, 인장강도 20㎏f/㎟인 구리를 레이 앵글이 60°가 되도록 와인딩하여 금속 차폐층을 형성하여 전력선을 제작하였다. 이렇게 제작된 전력선 3개를 연합하고, EVA 계열의 내부 및 외부 시스층을 압출하여 전력 케이블 시편을 제작하였다.Example 1 according to a preferred embodiment of the present invention by twisting the tin-plated copper with a diameter of 0.4mm to produce a center conductor of 35SQ standard, the inner semiconducting layer of EVA series, the insulating layer of EPR material on the outer circumference of the center conductor , The outer semiconducting layer of the same material as the inner semiconducting layer was sequentially extruded, and the outer circumference of the copper with 0.45 mm in diameter, 20% elongation and 20 kgf / mm in tensile strength so that the ray angle is 60 ° To form a metal shielding layer to prepare a power line. The three power lines were fabricated and extruded EVA inner and outer sheath layers to produce power cable specimens.
또한, 비교예1은 직경이 0.4㎜의 주석 도금된 구리를 꼬아 35SQ 규격의 중심도체를 제작하고, 이 중심도체의 외주에 EVA 계열의 내부 반도전층, EPR 재질의 절연층, 내부 반도전층과 동일한 재질의 외부 반도전층을 순차적으로 압출하고, 그 외주에 직경이 0.18㎜의 구리 재질이고 브래이딩 타입으로 이루어진 금속 차폐층을 형성하여 전력선을 제작하였다. 이렇게 제작된 전력선 3개를 연합하고, EVA 계열의 내부 및 외부 시스층을 압출하여 전력 케이블 시편을 제작하였다.In Comparative Example 1, a 35SQ standard center conductor was manufactured by twisting tin-plated copper having a diameter of 0.4 mm, and the outer periphery of the center conductor was the same as that of the EVA-based inner semiconducting layer, the EPR insulating layer, and the inner semiconducting layer. The outer semiconducting layer of the material was sequentially extruded, and a power shield was manufactured by forming a metal shielding layer made of a copper material having a diameter of 0.18 mm and a braiding type on the outer circumference thereof. The three power lines were fabricated and extruded EVA inner and outer sheath layers to produce power cable specimens.
제조된 시편에 대하여 각각 MTS axial torsional 테스트기에 설치하고, 108 degree/m로 5000회 반복한 후 시편에 파손이 발생하였는지 여부를 관찰하였다. Each specimen was installed in an MTS axial torsional tester, and repeated 5000 times at 108 degrees / m and then observed whether or not the specimen was broken.
그 결과, 실시예1의 경우 전력선 내부의 내부 반도전층, 절연층, 외부 반도전층에 크랙이나 파손이 없었고, 금속 차폐층과 중심도체의 손상이 발생하지 않아 파손율이 0% 이었다. 반면, 비교예1의 경우 전력선 내부의 내부 반도전층, 절연층, 외부 반도전층에 크랙이나 파손이 없었고, 중심도체에는 손상이 발생되지 않았으나, 금속 차폐층에 전반적인 파손이 발생하였다. 따라서, 비교예1에 비해 실시예1의 전력 케이블이 반복적인 비틀림 변형에 대한 높은 내구성을 나타냄을 알 수 있다.
As a result, in Example 1, there were no cracks or breakages in the inner semiconducting layer, the insulating layer, and the outer semiconducting layer in the power line, and no damage was caused to the metal shielding layer and the center conductor so that the breakage rate was 0%. On the other hand, in Comparative Example 1, there were no cracks or breakages in the inner semiconducting layer, the insulating layer, and the outer semiconducting layer inside the power line, and no damage occurred in the center conductor, but overall breakage occurred in the metal shielding layer. Therefore, it can be seen that the power cable of Example 1 exhibits high durability against repeated torsional deformation compared to Comparative Example 1.
금속 차폐층의 Metal shielding layer 레이Lay 앵글에 따른 비틀림 강도 테스트( Torsional strength test according to angle 실시예2Example 2 , , 비교예2Comparative Example 2 ~ 4) 4)
본 발명에 따른 전력 케이블 시편(실시예2)과 이에 대비되는 전력 케이블 시편(비교예1 ~ 4)을 제작하였다.A power cable specimen (Example 2) and a power cable specimen (Comparative Examples 1 to 4) according to the present invention were prepared.
실시예2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 직경이 0.4㎜의 주석 도금된 구리를 꼬아 35SQ 규격의 중심도체를 제작하고, 이 중심도체의 외주에 EVA 계열의 내부 반도전층, EPR 재질의 절연층, 내부 반도전층과 동일한 재질의 외부 반도전층을 순차적으로 압출하고, 그 외주에 직경이 0.45㎜이고, 신율이 20%이고, 인장강도 20㎏f/㎟인 구리를 레이 앵글이 69.5°가 되도록 와인딩하여 금속 차폐층을 형성하여 전력선을 제작하였다. 이렇게 제작된 전력선 3개를 연합하고, EVA 계열의 내부 및 외부 시스층을 압출하여 전력 케이블 시편을 제작하였다. 또한, 비교예2 ~ 4에서는 금속 차폐층의 레이 앵글에 변화를 주고 이를 제외한 나머지 요소들은 동일하게 제작하였다.Example 2 according to a preferred embodiment of the present invention by twisting the tin-plated copper with a diameter of 0.4mm to produce a center conductor of 35SQ standard, the inner semiconducting layer of EVA series, the insulating layer of EPR material on the outer circumference of the center conductor , The outer semiconducting layer of the same material as the inner semiconducting layer was sequentially extruded, and the outer circumference of the copper was 0.45 mm in diameter, 20% elongation, and 20 kgf / mm2 tensile strength of copper so that the ray angle was 69.5 °. To form a metal shielding layer to prepare a power line. The three power lines were fabricated and extruded EVA inner and outer sheath layers to produce power cable specimens. Also, in Comparative Examples 2 to 4, the ray angle of the metal shielding layer was changed and the remaining elements except for the same were manufactured in the same manner.
제조된 시편에 대하여 각각 MTS axial torsional 테스트기에 설치하고, 180 degree/m로 5000회 반복한 후 시편의 금속 차폐층을 이루는 각 소선의 파손 가닥수를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이 때, 파손 결과는 파손 가닥수를 전체 소선수로 나누어 얻어진 파손율(%)로 나타내었다.Each specimen was installed in an MTS axial torsional tester, repeated 5000 times at 180 degree / m, and the number of break strands of each wire forming the metal shield layer of the specimen was measured, and the results are shown in Table 1 below. . At this time, the breakage result was expressed as the breakage rate (%) obtained by dividing the number of break strands by the total number of bases.
상기 표 1로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 레이 앵글이 60°이하인 비교예2 ~ 4에서는 모두 금속 차폐층을 이루는 소선에서 파손이 발생하였고, 특히 그 파손율이 레이 앵글이 작아질수록 증가되다가 40°근처에서 최대의 파손율을 보이게 되며, 다시 감소하는 경향을 나타내었다. 하지만 여전히 파손이 발생됨을 실험적으로 확인하였다. 또한 70°보다 클 경우 소선들이 서로 타는 현상을 보여 차폐층이 불균일게 되는 현상이 발생하였다. 반면, 실시예2의 경우, 레이 앵글이 69.5°인 경우로 금속 차폐층을 이루는 소선에서 파손이 발생되지 않았다. 따라서, 레이 앵글이 60°이하인 비교예2 ~ 4에 비해 레이 앵글이 69.5°인 실시예2의 전력 케이블이 반복적인 비틀림 변형에 대해 높은 내구성을 나타냄을 알 수 있다.As can be seen from Table 1, in Comparative Examples 2 to 4 having a ray angle of 60 ° or less, breakage occurred in the element wires forming the metal shielding layer. In particular, the breakage rate increased as the ray angle became smaller and then 40 °. It showed the maximum breakage rate in the vicinity and tended to decrease again. However, it was confirmed experimentally that breakage still occurred. In addition, when larger than 70 °, the wires burned to each other, resulting in uneven shielding. On the other hand, in Example 2, when the ray angle was 69.5 °, no breakage occurred in the element wire forming the metal shielding layer. Accordingly, it can be seen that the power cable of Example 2, which has a lay angle of 69.5 degrees, exhibits high durability against repeated torsional deformation, as compared to Comparative Examples 2 to 4 having a lay angle of 60 degrees or less.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.
100 : 전력선 110 : 중심도체
120 : 내부 반도전층 130 : 절연층
140 : 외부 반도전층 150 : 금속 차폐층
200 : 내부 시스층 300 : 바인딩 테이프
400 : 외부 시스층100: power line 110: center conductor
120: inner semiconducting layer 130: insulating layer
140: outer semiconducting layer 150: metal shielding layer
200: inner sheath layer 300: binding tape
400: outer sheath layer
Claims (5)
상기 전력선으로부터 발생되는 불안정한 전력을 차폐 또는 접지하기 위하여, 상기 각 전력선의 외주를 둘러싸는 금속 차폐층; 및
상기 적어도 하나 이상의 전력선을 둘러싸는 내부 및 외부 시스층을 포함하되,
상기 금속 차폐층은, 소선경의 소선으로 이루어지고, 상기 소선이 단일 방향으로 와이핑되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전력 케이블.At least one power line consisting of an inner semiconducting layer, an insulating layer, and an outer semiconducting layer which surround the center conductor and the outer circumference of the center conductor in order;
A metal shielding layer surrounding an outer circumference of each power line to shield or ground unstable power generated from the power lines; And
An inner and outer sheath layer surrounding the at least one power line,
The metal shielding layer is made of a wire of the element diameter, the power cable, characterized in that the wire is formed by wiping in a single direction.
상기 금속 차폐층은, 상기 소선이 상기 전력선의 길이 방향과 이루는 각도인 레이 앵글(Lay Angle)이 60° ~ 70°를 만족하도록 와이핑되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전력 케이블.The method of claim 1,
The metal shielding layer is a power cable, characterized in that formed by wiping so that the lay angle (Lay Angle) that is the angle that the element wires and the longitudinal direction of the power line satisfies 60 ° ~ 70 °.
상기 금속 차폐층은, 상기 소선의 직경이 0.1㎜ ~ 0.7㎜인 것을 특징으로 하는 전력 케이블.The method of claim 2,
The metal shielding layer is a power cable, characterized in that the diameter of the element wire is 0.1mm to 0.7mm.
상기 금속 차폐층은, 상기 소선의 신율이 15% 이상인 것을 특징으로 하는 전력 케이블.The method of claim 3,
The metal shielding layer, the power cable is characterized in that the elongation of the wire is 15% or more.
상기 금속 차폐층은, 상기 소선의 인장강도가 20㎏f/㎟ 이상인 것을 특징으로 하는 전력 케이블.5. The method of claim 4,
The metal shielding layer has a tensile strength of 20 kgf / mm 2 or more.
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