CN117099280A - 具有异种导体接合部的电力电缆***及具有异种导体的电力电缆连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有异种导体接合部的电力电缆***及具有异种导体的电力电缆连接方法，所述具有异种导体接合部的电力电缆***在连接具有异种导体的电力电缆的情况下，不应用额外的套管构件等也能够降低成本、重量或体积，并且即使在同时施加拉力和弯曲的情况下，也能够在异种导体接合部确保足够的弯曲强度或耐久性。

Description

具有异种导体接合部的电力电缆***及具有异种导体的电力 电缆连接方法

技术领域

本发明涉及具有异种导体接合部的电力电缆***及具有异种导体的电力电缆连接方法。更详细而言，本发明涉及一种在连接具有异种导体的电力电缆的情况下即使同时施加拉力和弯曲也在异种导体接合部确保足够的弯曲强度，从而能够防止接合部的损坏并确保耐久性的具有异种导体接合部的电力电缆***及具有异种导体的电力电缆连接方法。

背景技术

用于供电的电力电缆可以构成为包括铜或铝系列的导体、绝缘层、半导电层以及外套等。

电力传输用电缆可以由导体和绝缘体构成，导体需要高电导率特性，以使电能损失最小化。铜和铝是电导率优异且还确保价格竞争力的导体用材料，除密度外，在电气、机械特性上铜更优异，由此在用于电力传输用电缆的导体主要应用铜，而铝导体被有限地应用于着重需要轻量化特性的加工输电线等。

但是，随着铜原材料价格的上涨，相比相同重量的铝，铜的价格高出4～6倍，因此在电力传输用电缆也应用铝导体的需求正在增加。由于在现有的电缆用导体主要应用铜，因此随着铝应用的扩展，对铜导体和铝导体的直接接合的要求有望增加。

作为导体材料，在铜的情况下，通电性比铝好，但价格贵，在铝的情况下，通电性比铜差，但价格低廉。

此外，考虑到柔韧性等，电力电缆的导体主要使用由复数个素线构成的导体，像连接具有铜导体的电力电缆和具有铝导体的电力电缆的情况那样，在中间连接具有不同材质的异种导体的电力电缆的情况下，可以考虑利用异种导体的焊接等方法的导体连接，但由于铝导体的熔点较低，因此在以铜导体的熔点和铝导体的熔点之间的温度进行焊接的过程中，由复数个素线构成的铜导体在素线之间存在空隙，并且在高温焊接环境下，沿着各个空隙形成氧化膜，从而可能会产生焊接部位的质量下降的问题。

由此，在韩国授权专利号10-1128106号等中，使用了利用用于接合铜或铝等异种导体的专用套管构件来连接导体的方法。所述套管构件可以由第一金属部和第二金属部构成，所述第一金属部具有供由铜等构成的第一导体***的***口，所述第二金属部具有供铝系列的第二导体与Mig或Tig焊接的接合面。

可以利用在这种套管构件的一侧***口***由铜等构成的第一导体并挤压，并在另一侧接合面焊接铝导体等方法来接合。

这种接合金属形态的套管构件成本高，而且需要以套管构件为媒介追加挤压和焊接两种工艺，因此可能出现成本增加和工艺增加的问题。

另外，为了解决如上所述的问题，韩国公开专利10-2020-0069967号中介绍了不使用套管构件而用电阻焊接接合异种导体的结构和接合方法，但是作为海底电力电缆的连接箱的性能测试中的一种，执行在通过连接箱连接的一对异种导体海底电缆以预定的曲率半径弯曲的状态下，施加拉力的拉伸弯曲试验(Tensile bending Test)时，确认到在连接箱的导体接合部产生了裂纹。

图23是示出对具有铜导体的电力电缆、具有铝导体的电力电缆以及包括利用韩国公开专利10-2020-0069967号中公开的方法来构成导体接合部的中间连接结构的电力电缆***执行拉伸弯曲试验后的异种导体接合部11'的放大图。

示出了在省略了套管构件并分别将作为铜导体的第一导体10A和作为铝导体的第二导体10B以韩国公开专利10-2020-0069967号中公开的方法连接的异种导体接合部的情况下，虽然在仅施加水平拉力时确认到具有足够的拉伸强度，但是在根据电缆需求者的试验标准的拉伸弯曲试验中同时施加弯曲和拉力时，在作为各个导体区域的第一导体和第二导体区域没有发生变形、断裂、裂纹等损坏，但在异种导体接合部产生了裂纹C。

即，可以理解为由于异种导体接合部11'处的弯曲强度低于作为铜导体区域的第一导体的弯曲强度和作为铝导体区域的第二导体的弯曲强度，并且接合部无法确保足够的弯曲强度，而产生裂纹C。

另外，图24示出了对电力电缆执行拉伸弯曲试验的执行过程中发生断裂(br)的第一导体10A和第二导体10B，所述电力电缆包括利用用于接合异种导体的方法，即如韩国公开专利10-2020-0069969号中所述，利用包括由与异种导体中作为第一导体10A的铜相同的材质构成并包括***部的第一金属部和由与作为第二导体10B的铝相同的材质构成并包括凸出部的第二金属部，并且具有在第一金属部的***部***第二金属部的凸出部而通过摩擦焊接接合的结构的连接导体，来接合第一导体10A和第二导体10B的中间连接结构。

同样地，韩国公开专利10-2020-0069969号中公开的接合结构也仅在提供水平拉力的情况下，确认为具有足够的拉伸强度，但在同时提供弯曲和拉力的情况下，导体接合部因接合破裂而断裂(br)。通过在导体接合部周边形成锁定槽的***部和凸出部接合而能够利用锁定结构来承受水平拉力等，但是在同时提供弯折和弯曲的环境下，同样无法确保足够的弯曲强度。

因此，得出了需要提高构成异种导体电力电缆的中间连接结构的导体接合部处的弯曲强度的方法，以使具有异种导体的电力电缆的中间连接结构在恶劣的海底环境等中也确保足够的耐久性的结论。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明所要解决的课题在于，提供一种在连接具有异种导体的电力电缆的情况下即使同时施加拉力和弯曲也在异种导体接合部确保足够的弯曲强度，从而能够防止接合部的损坏并确保耐久性的具有异种导体接合部的电力电缆***及具有异种导体的电力电缆连接方法。

解决问题的技术方案

为了解决上述课题，本发明可以提供一种电力电缆***，其包括：第一电力电缆，包括第一导体；第二电力电缆，包括第二导体；以及电缆连接结构，连接所述第一电力电缆和所述第二电力电缆，其特征在于，所述第一电力电缆包括由复数个素线构成的第一导体，所述第二电力电缆包括由复数个素线构成并具有与所述第一导体不同材质的第二导体，所述第一导体的熔点高于所述第二导体的熔点，所述电缆连接结构包括接合所述第一导体和所述第二导体的异种导体接合部，所述异种导体接合部包括第一导体体积率增加区域和第二导体体积率增加区域，所述第一导体体积率增加区域通过执行使从所述第一导体的接合面cs1到预定长度的体积率增加的第一导体的预加工来形成，所述第二导体体积率增加区域通过执行使从所述第二导体的接合面cs2到预定长度的体积率减小的第二导体的预加工之后电阻焊接第一导体和第二导体来形成。

另外，所述第一导体的预加工可以通过焊接将一对第一导体接合后切割接合部位，并将切割面构成为第一导体的接合面cs1。

此外，通过所述第一导体的预加工使从所述第一导体的接合面cs1到预定长度的第一导体的体积率可以达到98％以上。

在此，所述第一导体可以是铜或铜合金材质，所述第二导体可以是铝或铝合金材质。

在该情况下，所述第二导体的预加工可以在与所述第一导体进行导体接合之前，从第二导体的接合面cs2沿所述第二导体长度方向形成熔融物渗透路径。

此外，通过所述第二导体的预加工使从所述第二导体的接合面cs2到预定长度的第二导体的体积率可以达到90％以下。

另外，所述熔融物渗透路径可以通过使用钻孔机对所述第二导体的接合面cs2的复数个点进行钻孔来形成。

此外，所述熔融物渗透路径可以通过从所述第二导体的接合面cs2利用切削工具切削并去除构成所述第二导体的复数个素线的一部分来形成。

在此，所述第二导体的体积率增加区域的体积率从所述接合面cs到所述第二导体长度方向上的至少3mm为止可以是98％以上。

在该情况下，可以具有以所述第一导体的直径小于所述第二导体的直径为特征的异种导体接合部。

此外，为了将由所述第一导体和所述第二导体的直径差异产生的台阶以倾斜面收尾，所述异种导体接合部可以与外周面倾斜的O-环一起接合。

此外，所述异种导体接合部可以通过电阻焊接将所述第一导体与所述第二导体接合而构成。

在此，所述第一导体或所述第二导体可以是圆形压缩导体。

在该情况下，所述第一导体或所述第二导体可以是平角导体。

另外，为了解决上述课题，本发明可以提供一种电力电缆***，其包括：第一电力电缆，包括第一导体；第二电力电缆，包括第二导体；以及电缆连接结构，连接所述第一电力电缆和所述第二电力电缆，其特征在于，所述第一电力电缆包括由复数个素线构成的第一导体，所述第二电力电缆包括由复数个素线构成并具有与所述第一导体不同材质的第二导体，所述第一导体的熔点高于所述第二导体的熔点，所述电缆连接结构包括接合所述第一导体和所述第二导体的异种导体接合部，所述异种导体接合部包括以接合面cs为基准的第一导体的体积率增加区域和第二导体的体积率增加区域，所述异种导体接合部的弯曲强度大于所述第二导体的弯曲强度。

另外，所述第二导体的体积率增加区域的体积率可以从所述接合面cs到所述第二导体长度方向上的至少3mm为止是98％以上。

此外，所述第一导体可以是铜或铜合金材质，所述第二导体可以是铝或铝合金材质。

在此，可以具有异种导体接合部，其特征在于，所述第一导体的直径小于所述第二导体的直径。

在该情况下，可以具有异种导体接合部，其特征在于，为了将由所述第一导体和所述第二导体的直径差异产生的台阶以倾斜面收尾，所述异种导体接合部与外周面倾斜的O-环一起接合。

此外，所述异种导体接合部可以通过电阻焊接将所述第一导体与所述第二导体接合而构成。

另外，所述第一导体的体积率增加区域可以在所述第一导体与所述第二导体的焊接之前预先加工成预定长度的体积率增加。

此外，在与所述第二导体接合之前，所述第一导体可以被加工成从第一导体的接合面cs1到预定长度的体积率达到98％以上。

在此，将第一导体加工成使从所述第一导体的接合面cs1到预定长度的体积率增加到预先确定的大小以上的方法可以通过焊接将一对第一导体接合后切割接合部位，并将切割面构成为所述第一导体的接合面cs1。

在该情况下，可以加工所述第二导体，以在所述第一导体与第二导体接合之前，通过从第二导体的接合面cs2沿所述第二导体长度方向形成熔融物渗透路径来使体积率达到预先确定的大小以下。

此外，可以加工成使所述第二导体的体积率达到90％以下。

另外，所述熔融物渗透路径可以通过使用钻孔机对所述第二导体的接合面cs2的复数个点进行钻孔来形成。

此外，所述熔融物渗透路径可以通过从所述第二导体的接合面cs2利用切削工具切削并去除构成所述第二导体的复数个素线的一部分来形成。

在此，所述第一导体或所述第二导体可以是圆形压缩导体。

在该情况下，所述第一导体或所述第二导体可以是平角导体。

另外，为了解决上述课题，本发明可以提供一种电力电缆连接方法，其是连接包括由复数个圆形素线构成的第一导体的第一电力电缆和包括由具有与所述第一导体不同的材料的复数个圆形素线构成的第二导体的第二电力电缆的电力电缆连接方法，其特征在于，包括：第一导体的预加工步骤，加工成使从所述第一导体的接合面cs1到预定长度的体积率增加到预先确定的大小以上；第二导体的预加工步骤，加工成使从所述第二导体的接合面cs2到预定长度的体积率减小到预先确定的大小以下；以及电阻焊接步骤，通过电阻焊接将所述第一导体的接合面cs1与所述第二导体的接合面cs2接合而形成异种导体接合部。

另外，所述电阻焊接步骤可以通过使电流流过所述第一导体和所述第二导体来熔融所述第一导体和所述第二导体并对所述第一导体和所述第二导体加压的方法执行。

此外，在所述电阻焊接步骤中，在用于所述第一导体和所述第二导体的焊接的焊接夹具，第一导体的露出长度可以小于第二导体的露出长度。

在此，所述第一导体的预加工步骤可以以通过焊接将一对第一导体接合而形成接合部，切割所述接合部并将切割面作为所述第一导体的接合面cs1，使得从所述第一导体接合面cs1到预定长度的体积率达到98％以上的方法执行。

在该情况下，所述第二导体的预加工步骤可以以在与所述第一导体进行导体接合之前，从所述第二导体的接合面cs2沿所述第二导体长度方向到预先确定的长度形成熔融物渗透路径，使得从所述第二导体的接合面cs2到预定长度的体积率达到90％以下的方法执行。

此外，所述电阻焊接步骤后构成所述异种导体接合部的第二导体的体积率增加区域的体积率可以从所述接合面cs到所述第二导体长度方向上的至少3mm是98％以上。

另外，所述电阻焊接时的焊接温度可以是低于第一导体的熔点且比第二导体的熔点高5％～15％的温度。

发明效果

根据本发明的具有异种导体接合部的电力电缆***及具有异种导体的电力电缆连接方法，即使在同时施加拉力和弯曲的情况下，也能够增加异种导体接合部处的导体的体积率而确保足够的弯曲强度，因此能够防止异种导体接合部的损坏，提高耐久性，并提高中间连接结构的可靠性。

另外，根据本发明的具有异种导体接合部的电力电缆***及具有异种导体的电力电缆连接方法，能够通过应用熔融电阻焊接来提高异种导体接合的操作性。

附图说明

图1示出了将作为一对第一导体的铜圆形压缩导体分别安装于焊接夹具的状态。

图2示出了通过电阻焊接将一对第一导体接合的过程。

图3示出了从接合的第一导体的接合部去除毛刺之后沿切割线切割接合部的工艺。

图4示出了一对铜材质的第一导体接合的状态的图像。

图5示出了从图4的第一导体的接合部去除毛刺的状态的图像。

图6的(a)示出了一对第一导体的接合部被切断而形成的第一导体的新接合面的图像，图6的(b)示出了通过电阻焊接将一对第一导体接合之前的原始的第一导体接合面。

图7至图9示出了在本发明的铝系列的圆形压缩导体或平角导体形态的第二导体的接合面形成熔融物渗透路径的过程的概念图。

图10示出了将一对作为第一导体的铜圆形压缩导体和作为第二导体的铝圆形压缩导体分别安装于焊接夹具的状态。

图11示出了通过电阻焊接将所述第一导体和所述第二导体的接合面接合的过程。

图12示出了从接合的所述第一导体和所述第二导体的接合部去除毛刺并完成接合的状态。

图13示出了应用本发明的铜或铝系列的素线被压缩为圆形的导体和XLPE绝缘层的电力电缆的脱皮的立体图。

图14示出了应用本发明的铜或铝系列的平角导体和XLPE绝缘层的电力电缆的脱皮的立体图。

图15示出了本发明一实施例的电力电缆的中间连接结构的剖视图。

图16示出了本发明一实施例的电力电缆的中间连接结构的剖视图。

图17示出了可应用于图16所示的电力电缆的中间连接结构的异种导体接合部的立体图。

图18至图20示出了图17所示的异种导体接合部的导体接合过程。

图21示出了作为能够确认弯曲强度的试验方法的三点弯曲试验。

图22示出了本发明的通过异种导体接合方法接合的异种导体接合部的三点弯曲试验结果物的图像。

图23示出了通过与韩国公开专利10-2020-0069967号相关的技术接合的异种导体的接合部产生裂纹的示例。

图24示出了通过与韩国公开专利10-2020-0069969号相关的技术接合的异种导体的接合部产生裂纹的示例。

具体实施方式

以下，将参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。然而，本发明不限于在此说明的实施例，也可以具体化为其他形态。相反，在此介绍的实施例是为了使公开的内容更加彻底和完整，并将本发明的思想充分传达给本领域技术人员而提供的。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的构成要素。

电力电缆可以根据铺设环境(陆地或海底等)考虑成本等而改变导体的合适性。即使根据不同区间所要求的电力电缆的导体特性等，构成电力电缆的导体的类型不同，也可以执行中间连接。

在中间连接的电力电缆的导体的类型不同的情况下，由于熔点等不同，可能产生氧化膜程度的差异，因此用通常的接合方法很难保证接合部处的接合质量。

此外，导体可以以绞合并压缩复数个圆形素线的圆形压缩导体或由绞合复数个平角素线的复数个平角素线层构成的平角导体等各种结构使用。首先，关于连接一对导体的方法，对接合异种圆形压缩导体的方法进行说明。

本发明在构成连接第一电力电缆和第二电力电缆的中间连接结构时，在将第一电力电缆的由复数个圆形素线或平角素线构成的第一导体和第二电力电缆的由复数个圆形素线或平角素线构成的第二导体接合而构成异种导体接合部的情况下，通过在异种导体接合部以接合面为基准形成第一导体的体积率增加区域和第二导体的体积率增加区域来确保足够的弯曲强度，从而能够解决异种导体接合部变形、断裂、裂纹等损坏的问题。以下进行详细说明。

在以下的说明中，每个电力电缆的导体以绞合并压缩复数个圆形素线的圆形压缩导体为例进行了说明，但是，即使在由平角素线构成的平角导体的情况下，也可以应用相同的导体接合方法，而仅改变导体的形态。

作为用于判断预定体积的导体内部的中空空间的指标，导体体积率是指相对于由导体外周定义的总体积(＝导体截面积×导体长度)，除素线之间的中空空间以外的导体所占的体积，如以下的式1所定义，导体体积率越大，表示中空空间越小。

[式1]

所述导体体积率是与导体截面基准的占积率相似的概念，但是，可以从其是反映出导体的长度方向变量的体积概念方面进行区分。

图1至图6示出了将从作为第一导体10A的铜材质的圆形压缩导体的接合面cs1到预定长度的导体的体积率加工成增加到预先确定的大小以上的工艺的概念图和加工过程中的图像。

在对铜(或包括铜合金)材质的导体和铝(或包括铝合金)材质的导体进行电阻焊接的情况下，由于铝导体的熔点较低，因此在以铜导体的熔点和铝导体的熔点之间的温度焊接的过程中，铜导体的接合面存在空隙且沿每个空隙形成较厚的氧化膜，由此接合部的质量可能下降。

因此，在本发明中，在对分别由圆形压缩导体构成的铜导体和铝导体进行电阻焊接之前，可以执行将从熔点较高的铜导体的接合面cs1到预定长度的导体的体积率加工成增加到预先确定的大小以上的工艺。

即，将由圆形压缩导体构成的铜导体的接合面以空隙等被去除或最小化的形态提供，以抑制焊接时可能产生的氧化膜等的产生，从而能够提高利用焊接等方法接合的接合部的接合质量。

另一方面，导体的体积率为100％的含义可以解释为表示导体内部没有空隙的状态。

因此，本发明的将从铜导体的接合面cs1到预定长度的体积率加工成增加到预先确定的大小以上的含义是指将铜导体的中空空间比率减小到预先确定的大小以下的工艺。

对将与作为后述的铝导体的第二导体接合的作为铜导体的从第一导体的接合面cs1到预定长度的导体的体积率加工成增加到预先确定的大小以上的过程进行详细说明。

图1示出了将作为一对第一导体10A的铜圆形压缩导体分别安装于焊接夹具j的状态，图2示出了通过电阻焊接将一对第一导体10A接合的过程，图3示出了从接合的第一导体10A的接合部去除毛刺并沿切割线切割接合部的工艺。

如图1至图3所示，将熔点相对较高的第一导体10A的接合面的占积率加工成增加到预先确定的大小以上的工艺可以使用通过电阻焊接将相同材质的第一导体10A的接合面cs1'焊接后，去除接合部11'的毛刺(burr)b并沿切割线cl切断接合部11'而使切割面成为新接合面cs1的方法。一对所述第一导体10A的接合面cs1'的焊接可以使用熔融电阻焊接的方法，但不限于此。

图4示出了一对第一导体10A接合的状态的图像，图5示出了从第一导体10A的接合部11'去除毛刺b的状态的图像，图6的(a)示出了一对第一导体10A的接合部11'被切断而形成的第一导体10A的新接合面cs1，图6的(b)示出了接合之前的原始的第一导体10A的接合面cs1'。

如图4和图5所示，一对第一导体10A在以熔融电阻焊接等方法压缩的过程中形成毛刺b并被焊接和再结晶，若切断再结晶的接合部11'，则如图6的(a)所示，作为第一导体10A的接合部11'的切割面的新接合面cs1可以被加工成几乎不会发现存在于圆形压缩导体的空隙的光滑的金属面，并且可以加工成增加从接合面cs1到预定长度的导体体积率。

即，通过图1至图5所示的预备工艺，可以从素线1之间存在复数个空隙而导致原始的接合面cs1'的占积率和导体体积率相对较低状态的图6的(b)所示的第一导体变为接合面cs1的占积率和预定长度的导体体积率非常高的状态的图6的(a)所示的加工后的第一导体。

如上所述，将作为接合对象的第一导体10A和第二导体10B中熔点较高的第一导体10A的接合面cs1的占积率和到预定长度的体积率加工成增加到预先确定的大小以上的工艺可以视为使接合区域处的导体导通化的工艺。

此外，除了如图1至图6所示的接合相同的一对第一导体10A并切断接合部11'的方法以外，将从所述第一导体10A的接合面cs1到预定长度的导体的体积率加工成增加到预先确定的大小以上的工艺还可以采用利用熔点高于第一导体10A的加热用夹具等对第一导体10A的接合面cs1'进行加热而使第一导体10A的接合面cs1'再结晶的方法等。

另外，从所述第一导体10A的新接合面cs1到预定长度的导体的体积率优选为比普通圆形压缩导体的体积率高的约98％以上的体积率。

另一方面，为了进一步增加从图3至图6中的切断接合部11'而形成的第一导体10A的新接合面cs1到预定长度的导体的体积率，在接合图1至图5所示的一对第一导体10A之前，可以预先在一对第一导体10A中的至少一个接合面cs1'和其内部形成至少一个熔融物渗透路径(参照图7至图12的附图标记4)。如后述，所述熔融物渗透路径在第二导体10B中起到在一对第一导体10A之间的接合过程中供第一导体10A的熔融物流入而增加体积率的作用。例如，熔融物渗透路径可以是使用钻孔机等在第一导体10A的接合面cs1'形成的孔或分别对圆形素线进行切削加工来细径化或去除的区域(参照图7至图9)。

具体而言，可以形成复数个孔或通过切削加工复数个素线来形成，使得从所述第一导体10A的接合面cs1'沿长度方向到预定长度的体积率达到90％以下，在该情况下，熔融物渗透路径优选在第一导体10A的接合面cs1'分散形成。

图7至图9示出了在铝系列的圆形压缩导体或平角导体形态的第二导体的接合面形成熔融物渗透路径的过程的概念图。

如通过背景技术所述，韩国公开专利10-2020-0069967号等中公开的方法的优点是，在接合铜系列的第一导体10A和铝系列的第二导体10B的情况下，可以省略额外的套管构件，但是通过拉伸弯曲试验(Tensile bending Test)等可以确认到产生接合部的裂纹现象。

如上所述的缺陷是因为在同时施加拉力和弯曲的情况下，第一导体10A和第二导体10B的接合部区域处的弯曲强度不足。

在此，“弯曲强度”可以定义为弯曲试验中样品在产生变形、断裂、裂纹等损坏之前所施加的最大应力。

根据本发明，确认到通过电阻焊接等将作为异种导体的第一导体10A和第二导体10B接合的情况下，通过使熔融物渗透到导体的内部以形成导体体积率增加区域，能够提高异种导体接合部的弯曲强度。

即，在本发明中，接合第一导体和第二导体的异种导体接合部形成为以接合面cs为基准包括第一导体的体积率增加区域和第二导体的体积率增加区域，从而能够提高异种导体接合部的弯曲强度。

为此，如上所述，熔点相对较高的第一导体通过增加预定长度的体积率的预加工来形成第一导体的体积率增加区域，由此，在与第二导体接合时，能够通过使接合面积最大化来提高接合强度。

相反，在熔点相对较低的第二导体的情况下，由于其在执行作为与第一导体的接合过程的熔融电阻焊接的过程中主要是被熔融的对象，因此通过预加工使其从接合面到预定长度的导体的体积率增加的操作无意义。

因此，在本发明中，为了形成第二导体的体积率增加区域，采用了后述的方法，即形成从第二导体的接合面到预定长度的熔融物渗透路径而减小体积率，然后在与第一导体的电阻焊接过程中，使熔点相对较低的第二导体熔融形成的熔融物通过熔融物渗透路径流入，其结果通过增加在焊接完成的状态下的接合部的第二导体区域的体积率来提高弯曲强度。

具体而言，图7是用于说明在本发明的铝材质的第二导体10B形成熔融物渗透路径的概念的概念图。

如图7的(a)所示，所述第二导体10B可以是将复数个圆形素线1压缩为圆形的圆形压缩导体，即使将复数个圆形素线集合并压缩，也不能完全去除素线之间的空隙。

如上所述，即使在从异种导体接合部的接合面到熔点相对较低的第二导体10B方向上的预定长度的体积率不足的情况下，也能确保相对于水平拉力的拉伸强度，但是在与拉力一起施加弯曲的情况下，可能产生变形、断裂或裂纹等损坏问题，因此，异种导体的导体接合部处的弯曲强度最终在与从异种导体接合部的接合面到熔点较低的第二导体方向上的预定长度的体积率成正比的假定下，形成第二导体的体积率增加区域，并且作为为此的预备操作，在第一导体10A和第二导体10B的熔融电阻焊接工艺之前执行降低从作为接合对象的第二导体的接合面到预先确定的长度区间的体积率的预备工艺。

即，在本发明中，如图7的(b)所示，作为用于增加从第一导体10A和第二导体10B接合的异种导体接合部的接合面cs到熔点较低的第二导体10B方向上的预定长度的体积率的预加工，在第二导体10B的接合之前，在第二导体10B的接合面cs2和其内部形成了至少一个熔融物渗透路径4。

图7的(b)所示的所述熔融物渗透路径4可以是使用钻孔机等在第二导体10B的接合面cs2形成的孔或分别对预定长度的圆形素线进行切削加工而细径化或去除的区域，可以形成复数个孔或通过切削加工复数个素线来形成，使得从所述第二导体10B的接合面cs2到长度方向上的预定长度的体积率达到90％以下。

另外，所述熔融物渗透路径4用于在第一导体10A和第二导体10B的接合过程使第二导体10B的熔融物流入而增加体积率，从而提高弯曲强度，因此优选在第二导体10B的接合面cs2分散形成。

图8所示的第二导体10B示出了压缩铝材质的复数个圆形素线的圆形压缩导体的截面，图9所示的第二导体10B示出了由铝材质的复数个平角导体构成的导体的截面。

在图8和图9所示的第二导体10B形成熔融物渗透路径4的方法可以采用使用钻孔机形成预定深度的复数个孔的方法，但是也可以使用除了钻孔以外的切削加工或切割加工。

可以确定用钻孔机形成的孔的数量等，以通过在第二导体10B的接合面cs2形成熔融物渗透路径4来使到形成熔融物渗透路径4的深度的第二导体10B的体积率达到90％以下。

另外，为了确保与弯曲方向无关的弯曲强度，所述熔融物渗透路径4优选构成为相对于导体的中心分布在同心圆上。

因此，在将如上所述通过钻孔加工、切削加工或切割加工等形成熔融物渗透路径4的第二导体10B与加工成从接合面cs1到预定长度的导体的体积率约为98％以上的第一导体10A接合的情况下，在电阻焊接过程中铝熔融物渗透到熔融物渗透路径4，从而能够增加以接合部的接合面cs为基准到预定长度的体积率。

实验上，在所述第一导体10A与所述第二导体10B的接合前，形成从第二导体10B的接合面cs2到预定长度的熔融物渗透路径而使从第二导体10B的接合面cs2到预定长度的体积率减小为90％以下的状态下执行电阻焊接的情况下，可以在第一导体10A与第二导体10B接合后，确保以异种导体接合部11的接合面cs为基准到第二导体10B方向上的预定长度的第二导体体积率增加区域11B，优选地，第二导体体积率增加区域11B的导体体积率可以达到98％以上。此外，在所述第二导体10B的接合面cs2形成熔融物渗透路径4的长度优选为最小达到20毫米(mm)以上。

图10示出了将一对作为第一导体10A的铜导体和作为第二导体10B的铝导体分别安装于焊接夹具j的状态，图11示出了通过电阻焊接将所述第一导体10A和所述第二导体10B的接合面接合的过程，图12示出了从接合的所述第一导体10A和所述第二导体10B的异种导体接合部11去除毛刺b并完成接合的状态。

如图10所示，如果在将每个第一导体10A和第二导体10B安装于焊接夹具j的状态下使第一导体10A的接合面cs1和第二导体10B的接合面cs2接触并通电，则第二导体的熔融在接触面附近进行，此时，如图11所示，如果向接触方向对两个导体加压，则可以形成毛刺b并在接合面cs周边形成异种导体接合部11。

如上所述，所述第一导体10A处于加工成到预定长度的导体体积率增加的状态，所述第二导体10B处于形成熔融物渗透路径4以使从所述第二导体10B的接合面cs2到预定长度的体积率减小的状态。

作为图11所示的接合所述第一导体10A和所述第二导体10B的焊接方法可以使用熔融电阻焊接(upset butt welding)。熔融电阻焊接是利用由电流通电产生的焦耳热以作为接合区域的加热和材料熔融的直接热源的接合方法，在本发明的熔融电阻焊接的情况下，可以由通过电流供应的通电加热工艺和导体开始在接合界面熔融时进行挤压的加压工艺构成。

根据本发明，在所述熔融电阻焊接时，焊接温度以低于第一导体10A的熔点且高于第二导体10B的熔点的温度进行电阻焊接。

在此，需要使第一导体10A几乎不熔融，但第二导体10B充分熔融而使第二导体10B熔融物容易地渗透到形成于第二导体10B的接合面cs2的熔融物渗透路径4，为此重要的是选择适当的焊接温度。

在所述焊接温度高于第二导体10B的熔点但差异不大的情况下，熔融物的粘性太大而难以使熔融物轻易流入到熔融物渗透路径的内部，在焊接温度过高于第二导体10B的熔点的情况下，熔融物不能以毛刺形态保持在接合部附近而流下，可能无法充分渗透到熔融物渗透路径的内部。从这一方面来看，焊接温度优选以比第二导体10B的熔点高5％～15％的温度执行电阻焊接。

此外，如图10所示，所述第一导体10A和所述第二导体10B在安装于各自的焊接夹具j的状态下，在接合方向上露出的长度(d1<d2)可以不同。

在采用熔融电阻焊接方法来使第一导体10A和第二导体10B接触并通电的情况下，熔点较高的第一导体10A不熔融，因此使第一导体10A的露出长度d1较短，而熔点较低的第二导体10B会熔融，因此为了足够的接合而考虑熔融的量来确定第二导体10B的露出长度d2。

具体而言，所述第二导体10B的露出长度d2可以构成为所述第一导体10A的露出长度d1的两倍以上，优选构成为10倍以上。

所述第二导体10B可以是铝或铝合金，并且熔点低于铜材质的第一导体10A，构成为从焊接夹具露出的长度更大，因此，所述第二导体10B即使以圆形压缩导体状态焊接也可以充分熔融并在异种导体接合部11均匀地接合。

另外，如图11所示，铝熔融物m在执行熔融电阻焊接的过程中缓慢浸入第二导体10B的熔融物渗透路径4，如图12所示，在熔融电阻焊接完成的状态下，熔融物渗透路径4的内部被铝熔融物m填充而构成异种导体接合部11。

在此，“异种导体接合部”是指接合过程中第一导体10A和第二导体10B以接合面cs为中心的周边通过再结晶等接合的区域，并且可以定义为包括以接合面cs为基准的第一导体10A的体积率增加区域11A和第二导体10B的体积率增加区域11B的虚线表示区域。

此外，如图12所示，所述第二导体10B的熔融物渗透路径4可以随着执行焊接过程因第二导体10B的熔融而变短，但是构成异种导体接合部11的第二导体10B的体积率增加区域11B的长度可以构成为长于第一导体10A的体积率增加区域11A的长度。

所述异种导体接合部11中的第一导体10A的体积率增加区域11A可以是指，如参照图1至图3所述，从通过电阻焊接将相同材质的第一导体10A焊接后去除接合部11'的毛刺b并切断接合部11'而生成的接合面cs1到预定长度的体积率增加的区域，第二导体10B的体积率增加区域11B可以是指在与第一导体10A接合的过程中铝熔融物m从第二导体10B的接合面cs2向第二导体10B方向流入而增加体积率的区域。在此，第二导体10B的体积率增加区域11B是为了提高接合部的弯曲强度而形成，如图10至图12所示，以通过在第二导体10B形成熔融物渗透路径4来形成第二导体10B的体积率增加区域11B进行了说明，但并不限于此。

在所述异种导体接合部11的第二导体10B的体积率增加区域11B，第二导体10B的体积率也优选增加到约98％以上，由此能够增加异种导体接合部11的弯曲强度。

即，可以理解为，渗透到熔融物渗透路径4的内部并硬化的铝熔融物m在执行连接接合面cs和第二导体10B的骨架作用的同时，获得增加从构成异种导体接合部11的接合面cs到第二导体10B方向上的预定长度的导体体积率的效果。

此外，若熔融电阻焊接完毕，则如图12所示，在接合完毕后去除异种导体接合部11外周面的毛刺b就能完成异种导体接合部11。在拉伸弯曲试验中，为了防止异种导体接合部11的裂纹或断裂等损坏，第二导体10B的体积率增加区域11B优选在各种试验条件下体积率达到98％以上，其长度最小应达到3mm以上。

在参照图10至图12的实施例中，连接熔点不同的异种导体时，仅在熔点较低的第二导体10B形成熔融物渗透路径，并在接合过程中，增加异种导体接合部11中的第二导体10B的导体体积率，从而使异种导体接合部11的弯曲强度大于第二导体10B的弯曲强度。

但是，如上所述通过形成熔融物渗透路径来增加导体体积率的方法不仅可以应用于熔点较低的第二导体，还可以应用于熔点较高的第一导体。

即，在图3中，为了进一步提高通过接合部11'的切割形成的第一导体10A的接合面cs1到预定长度的导体的体积率并提高接合面处的第一导体10A和第二导体10B之间的接合强度，可以在将第一导体10A和第二导体10B接合之前，预先在第一导体10A的接合面cs1和其内部形成至少一个熔融物渗透路径。

所述熔融物渗透路径可以起到在第一导体10A和第二导体10B之间的接合过程中使第二导体10B的熔融物流入而进一步增加第一导体10A的体积率增加区域11A的体积率的作用。

另外，随着第二导体10B的熔融物通过所述熔融物渗透路径渗透到第一导体10A之间，接合面cs处的第一导体10A和第二导体10B之间的接合强度增加。即，可以容易地推测出渗透到第一导体10A的熔融物渗透路径内部并硬化的铝熔融物能够在执行以接合面cs为基准连接第一导体10A和第二导体10B的骨架作用的同时，获得使从构成异种导体接合部11的接合面cs到第一导体10A方向上的预定长度的导体体积率增加的效果。

图13示出了应用本发明的铜或铝系列的素线被压缩为圆形的导体和XLPE绝缘层的电力电缆的脱皮的立体图。

参照图13，电力电缆100在中心部设置有导体10。所述导体10起到供电流流过的通路作用，例如，可以由铜(包括铜合金)或铝(包括铝合金)等构成。如图14所示，为了柔韧性，所述导体10可以由将圆形的复数个圆形素线压缩为圆形的圆形压缩导体构成，但是，如参照图14所后述那样，也可以由平角导体构成。

导体10可能因其表面不光滑而导致电场不均匀，局部易发生电晕放电。另外，如果在导体10表面和后述的绝缘层14之间产生空隙，则绝缘性能可能降低。为了解决如上所述的问题，可以在导体10的外部设置由诸如半导电碳纸之类的半导电物质等构成的内部半导电层12。

内部半导电层12通过使导体面的电荷分布均匀来使电场均匀，进而提高后述的绝缘层14的绝缘耐力。此外，可以通过防止导体10和绝缘层14之间的间隔形成来执行防止电晕放电和电离的功能。

在内部半导电层12的外侧设置有绝缘层14。通常，绝缘层14的破坏电压高，绝缘性能应能够长时间保持稳定。此外，需要介电损耗小且具备耐热性等抗热性能。

这种电力电缆的绝缘层14主要应用地绝缘或树脂材质(XLPE等)。

图13所示的电力电缆的绝缘层说明了由树脂材质构成的示例，但是也可以应用地绝缘的绝缘层。

树脂材质的绝缘层14使用聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃树脂，优选为聚乙烯树脂。所述聚乙烯树脂可以是交联树脂，作为交联剂可以通过硅烷或有机过氧化物，例如，过氧化二异丙苯(DCP)等来制造。

此外，在绝缘层14的外侧设置有外部半导电层16。所述外部半导电层16接地而使其与前述的内部半导电层12之间的电力线的分布成为等电位，以起到提高绝缘层14的绝缘耐力的作用。另外，外部半导电层16可以通过使电缆中的绝缘层14的表面平滑来减少电场集中，从而防止电晕放电。

在外部半导电层16的外侧可以根据电缆的类型而设置有金属护套18等。所述金属护套18可以用作电屏蔽和短路电流的回路，所述金属护套18也可以被以中性线形态构成的屏蔽层代替。

在电力电缆100的最外侧设置有外套20。所述外套20可以设置在电缆100的最外侧以保护电力电缆100的内部构成。因此，所述外套20通常可以由PVC(Polyvinyl chloride；聚氯乙烯)或PE(Polyethylene：聚乙烯)等构成。

这种电力电缆可以是铺设在地中或地中管道内的电力电缆。电力电缆也可以是设置在地中或地中管道以外的江河或海洋等水中的电力电缆(以下，称为“海底电力电缆”)。在海底电力电缆的情况下，为了适应恶劣的水下环境并保护电缆，可以具有与地中电力电缆不同的结构。

图14示出了应用本发明的铜或铝系列的平角导体和XLPE绝缘层的电力电缆的脱皮的立体图。虽然与参照图13的地中电力电缆的结构大体相似，但将以差异为中心进行说明。

参照图14，电力电缆100包括导体10、内部半导电层12、绝缘层14、外部半导电层16，具有仅沿导体10在电缆的长度方向上传输电力并防止在电缆径向上泄漏电流的电缆芯部A。

所述导体10为传输电力而起到供电流流过的通道作用，并且可以由导电率优异且具有适合于电缆制造和使用的强度和柔韧性的材料，例如铜(包括铜合金)或铝(包括铝合金)等构成，以能够使电力损失最小化。

如图11所示，所述导体10可以是具有由圆形的中心素线1a和绞合为包围所述圆形中心素线1a的平角素线1b构成的平角素线层1C并整体具有圆形的截面的平角导体10。

作为另一例，如图13所示，所述导体10可以是绞合复数个圆形素线并压缩为圆形的圆形压缩导体。

与图13所示的圆形压缩导体相比，所述平角导体10的体积率相对较高而具有能够缩小电缆外径的优点。

在所述导体10的外部可以形成有内部半导电层12，在所述内部半导电层12的外侧可以设置有绝缘层14。所述绝缘层14可以应用地绝缘或树脂材质，但是图14所示的本发明的海底电力电缆100也与图13所示的地中电力电缆相同地示出了由XLPE材质构成的示例。

在所述绝缘层14的外部可以设置有外部半导电层16，在所述外部半导电层16的外侧可以设置用于防止水分渗透到电缆的水分吸收部17。所述水分吸收部17可以形成在所述导体10的绞合的素线之间和/或所述导体10的外部，由包含吸收渗透到电缆的水分的速度快且保持吸水状态的能力优异的高吸水性树脂(super absorbent polymer；SAP)的粉末、胶带、涂层或薄膜等的形态构成，起到防止电缆长度方向上的水分渗透的作用。另外，所述水分吸收部可以具备半导电性，以防止急剧的电场变化。

另外，所述水分吸收部17可以与铜线植入带(未图示)一起设置。所述铜线植入带由铜线(Copper wire)和无纺布带等构成，起到促进外部半导电层16和金属护套18之间的点接触的作用，所述水分吸收层17由包含吸收渗透到电缆的水分的速度快且保持吸水状态的能力优异的高吸水性树脂(super absorbent polymer；SAP)的粉末、胶带、涂层或薄膜等的形态构成，起到防止电缆长度方向上的水分渗透的作用。另外，所述铜线植入带和水分吸收层17优选具备半导电性，以防止急剧的电场变化，还可以在水分吸收层17中包括铜线而构成，以能够同时起到通电和水分吸收作用。

在如上所述构成的所述电缆芯部A的外部可以设置有电缆保护部B，铺设在海底的海底电力电缆100可以追加设置电缆外装部C。所述电缆保护部B和电缆外装部C保护芯部A免受可能对电缆的电力传输性能造成影响的水分渗透、机械外伤、腐蚀等各种环境因素的影响。

所述电缆保护部B包括金属护套18和高分子护套20，保护电缆免受故障电流、外力或其他外部环境因素的影响。

图13所示的地中电力电缆说明为具有在金属护套外侧设置电缆护套的结构，但是可以理解为在图14所示的海底电力电缆的金属护套18外侧设置高分子护套20。

尤其，构成海底电力电缆的所述金属护套18可以以屏蔽、接地或密封等目的形成为包围所述芯部10。尤其，将所述电力电缆100铺设在海底等环境中的情况下，可以形成为密封所述电缆芯部A，以防止水分等异物侵入到所述电缆芯部A，并且通过挤压熔融在所述电缆芯部A的外部的金属来形成具有无接缝的连续的外表面，从而能够使阻水性能优异。作为所述金属使用铅(Lead)或铝，并且在铺设于海底的电力电缆100的情况下，优选使用对海水的耐腐蚀性优异的铅，更优选为使用为完善机械性能而添加金属元素的铅合金(Leadalloy)。另外，所述金属护套18在电力电缆100的端部接地而在发生接地故障或短路等故障时起到供故障电流流过的通路作用，保护电缆免受外部的冲击，防止电场向电缆外部放电。

另外，所述金属护套18可以在表面涂抹防腐蚀复合物，例如，吹制沥青等，以进一步提高电缆的耐腐蚀性、阻水性等并增加与所述高分子护套20的附着力。

所述高分子护套20可以形成在所述金属护套18的外部，提高电缆的耐腐蚀性、阻水性，并且可以执行保护电缆免受机械外伤以及热、紫外线等其他外部环境因素影响的功能。所述高分子护套20可以由聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯等树脂形成，在铺设于海底的电力电缆100的情况下，优选使用阻水性优异的聚乙烯树脂，在要求阻燃性的环境下优选使用聚氯乙烯树脂。

所述电力电缆100可以在所述高分子护套20的外侧设置由经镀锌处理的钢带等构成的金属强层21，从而防止所述绝缘油的膨胀导致的所述金属护套18膨胀。另外，在所述金属强层21的上部和/或下部可以设置由半导电性无纺布带构成并缓冲施加到电力电缆100的外力的垫层(未图示)，并且还可以设置由聚氯乙烯或聚乙烯等树脂构成的外部护套22，以进一步提高电力电缆100的耐腐蚀性、阻水性等，起到进一步保护电缆免受机械外伤以及热、紫外线等其他外部环境因素的影响的电缆保护部B功能。

另外，铺设于海底的电力电缆100容易因船舶的锚等受外伤，而且也可能因受由海流或波浪等产生的弯曲力、与海底面的摩擦力等而损坏，因此为了防止这种情况，可以在所述电缆保护部B的外部追加设置电缆外装部C。

所述电缆外装部C可以包括金属铠装层34和外被层38。所述金属铠装层34可以由钢铁、镀锌钢、铜、黄铜、青铜等构成，并且可以横卷截面形态为圆形、平角形等的线材而构成为至少一层以上，不仅执行增强所述电力电缆100的机械特性和性能的功能，而且还保护电联免受外力。

由聚丙烯纱等构成的所述外被层38在所述金属铠装层34的上部和/或下部形成为一层以上，以保护电缆，形成在最***的外被层38可以由不同颜色的两种以上材料构成，以确保铺设在海底的电缆的可视性。

在铺设如上所述的电力电缆的情况下，可以以几百米或几千米为间隔执行中间连接。

图15示出了本发明一实施例的电力电缆的中间连接结构的剖视图。

图15所示的中间连接结构可以是主要用于海底电力电缆等的工厂连接结构或柔性连接结构。

即，应用将电力电缆100A、100B的中间连接在电力电缆工厂等执行，而不是电力电缆铺设现场，并缠绕在绕线筒或转盘等，搬运到铺设现场进行铺设的方法，从而能够通过缩短电力电缆铺设时间来降低成本。

通过如上所述的电力电缆连接结构300连接的一对电力电缆的导体可以是异种导体。

例如，第一电力电缆100A的第一导体10A可以由铜导体构成，第二电力电缆100B的第二导体10B可以由铝导体构成。

这种工厂连接结构可以不应用壳体形态的外箱，而通过将中间连接结构的内部构成与两根电力电缆的内部结构相似地复原的复原层来构成中间连接结构。

即，一对第一导体10A和第二导体10B可以在如上所述在接合面增加第一导体10A的体积率并减小第二导体10B的体积率的状态下执行熔融电阻焊接而形成异种导体接合部，在导体接合部11的外侧利用半导电管来形成内部半导电复原层12'，在内部半导电复原层12'的外侧以使两根电力电缆的绝缘层相互连接的方式缠绕XLPE带或绝缘纸而构成复原绝缘层的绝缘复原层14'，并且与内部半导电复原层12'相同地，可以在所述绝缘复原层14'外侧利用半导电管来构成外部半导电复原层16'。

另外，连接所述电力电缆的金属护套，为实现屏蔽、阻水或密封而利用铅(lead)管等来形成金属护套复原层18，在金属护套复原层18'的外侧复原外部护套复原层20'，并且还可以根据需要构成金属强复原层和外装部复原层等。

在这种工厂连接结构的情况下，如果铺设在海底等水中环境，则持续地暴露于弯曲并在潮流等影响下持续被施加拉力，由此需要确保构成中间连接结构的导体接合部的足够的弯曲强度。

因此，如上所述，第一电力电缆的铜材质的第一导体10A增加预定长度的体积率，第二电力电缆的铝材质的第二导体10B减小从接合面到预定长度的体积率，从而在进行熔融电阻焊接时，熔点低于第一导体10A的熔融物流入到形成于第二导体10B的接合面的熔融物渗透路径而填充第二导体的中空空间，其结果增加第二导体10B的体积率，进而能够提高弯曲强度。

图1至图15所示的异种导体接合部以两根电力电缆的导体是异种但直径相同的情况进行了举例说明。由于导体的直径相同，因此作为第一导体10A的设置有铜的电力电缆发热少而通电能力强，但是在连接陆地区间和海底区间的电缆中的海底区间发热的问题不大，由此在海底区间配置应用铝系列导体的电力电缆，在陆地区间配置应用铜系列的导体的电力电缆，在其边界域进行中间连接的情况下，能够同时获得降低成本和提高稳定性的效果。

然而，除了如上所述的特殊的边界区域以外，也需要对具有一对异种导体的两根电力电缆进行中间连接，在该情况下，由于通电能力或发热差异，存在需要对导体的直径不同及与其相应的电缆直径不同的电力电缆进行中间连接的情况。

具体而言，由于通电能力或发热，作为铜导体的第一导体10A和作为铝导体的第二导体10B的直径可以不同。

本发明可以提供一种在第一导体10A和第二导体10B的直径不同的情况下(异径及异种导体)也能应用的异种导体接合部。参照图16和图17，对异径及异种导体的连接结构以及包括其的电力电缆的中间连接结构进行说明。

图16示出了本发明一实施例的电力电缆的中间连接结构的剖视图，图17示出了可应用于图16所示的电力电缆的中间连接结构的异种导体接合部的立体图。

参照图16，所述中间连接结构300可以包括：一对第一电力电缆100A和第二电力电缆100B的第一导体10A和第二导体10B；O-环30，与所述第一导体10A和所述第二导体10B端部同时接合；电晕放电防护屏320，与一对所述第一电力电缆100A和第二电力电缆100B的绝缘层14A、14B连接，构成为包围所述异种导体接合部；以及套管构件360，包围一对所述第一电力电缆100A和第二电力电缆100B的外侧，由常温下可收缩的弹性树脂材质构成，并呈PMJ(Pre molded Joint，预成型接头)形态。所述套管构件360可以具有中空形形态。

所述电晕放电防护屏320从第一电力电缆100A的绝缘层14A朝第二电力电缆100B的绝缘层14B延伸形成。在该情况下，所述电晕放电防护屏320具有平坦的外表面，构成为包围所述O-环30，与两侧的相对的一对绝缘层14A、14B的表面形成连续的面而没有台阶，以防止或减少电场集中，并且能够防止可能在由O-环30连接的一对第一导体10A和第二导体10B与套管构件360产生的电晕放电。

在本发明一实施例中，将彼此直径不同的一对电缆100A、100B连接，因此电晕放电防护屏320也由两侧的直径不同的结构构成，并且外侧可以具有从直径相对较大的第二电力电缆100B朝直径相对较小的第一电力电缆100A倾斜的结构。

所述套管构件360可以包括：第一电极330，设置在所述电晕放电防护屏320的外侧，具有由铜材质构成并供导体的直径相对较小的第一电力电缆100A的端部***的第一端部330A和由铝材质构成并供直径相对较大的第二电力电缆100B的端部***的第二端部330B；一对第二电极340，设置为与所述第一电极330隔开并相对；以及套管绝缘层350，包围所述第一电极330、第二电极340以及一对所述第一电力电缆100A和第二电力电缆100B的绝缘层14A、14B。所述套管绝缘层350可以由EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer，三元乙丙橡胶)或液态硅橡胶(LSR:Liquid Silicon Rubber)形成。

所述第一电极330由半导电材料构成并与电力电缆的第一导体10A和第二导体10B电连接，起到所谓高压电极(electrode)的作用。所述第二电极340也同样由半导电材料构成并与电力电缆的外部半导电层16A、16B连接，起到所谓屏蔽电极(Deflector)的作用。因此，所述中间连接箱300内部的电场分布沿所述第一电极330和所述第二电极340之间分布，所述第一电极330和第二电极340起到使在它们之间均匀扩散而不局部集中的作用。

此时，所述第一电极330可以构成为，从所述第一端部330A位置的电缆中心到外部表面的距离D1与从所述第二端部330B的中心到外部表面的距离D2相同，从所述第一端部330A和第二端部330B的各中心到内部表面的各个距离L1、L2与从各个所述第一电力电缆100A和第二电力电缆100B的绝缘层14A、14B的表面到外部表面的距离P1、P2不同。

所述第一导体10A和所述第二导体10B的材质和直径不同，由此从电缆中心到第一电力电缆100A和第二电力电缆100B的绝缘层14A、14B的外周面的距离不同，但是通过使从所述第一端部330A和第二端部330B的各个中心到内部表面的各个距离L1、L2与从各个所述第一电力电缆100A和第二电力电缆100B的绝缘层14A、14B的表面到外部表面的距离P1、P2不同，可以使所述第一电极330的从所述第一端部330A位置的电缆中心到外部表面的距离D1和从所述第二端部330B的中心到外部表面的距离D2一致。

此外，所述中间连接结构300具有包围所述套管构件360的所谓“屏蔽箱(coffinbox)”或“金属外壳(metal casing)”构成的外箱构件200。此时，在所述壳体200和所述套管构件360之间的空间可以填充有防水材料(未图示)等。

即使在如上所述连接的导体的直径或电力电缆的外径不同的情况下，虽然在构成为通过应用O-环30来减少导体接合部附近的电场集中方面存在差异，但是同样地，增加从第一电力电缆的铜材质的第一导体10A的接合面到预定长度的体积率，第二电力电缆的铝材质的第二导体10B减小从接合面到预定长度的体积率，从而在熔融电阻焊接时，使第二导体的熔融物流入到第二导体10B的形成于接合面的熔融物渗透路径，填充第二导体的中空空间，以增加第二导体10B的体积率，由此能够提高弯曲强度。

图16举例说明了具有连接XLPE材质的绝缘层的电力电缆的中间连接结构作为具有异种及异径导体的一对电力电缆的示例，但是用本发明的异种导体接合部连接导体的电力电缆是地绝缘电缆也无妨。

即，参照图1至图16的本发明的异种导体接合部及异种导体连接方法可以应用于前述的同径导体的连接、同时接合有O-环的异径导体的连接，并且根据中间连接的电力电缆的绝缘层类型，除了在异种导体接合部外侧安装电晕放电防护屏和套管构件的中间连接结构以外，还可以应用于在异种导体接合部外侧缠绕绝缘纸而具有构成为与两个方向的地绝缘电力电缆的地绝缘层连接的加强绝缘层的中间连接结构，在这种地绝缘中间连接结构的情况下，还可以应用于具有外箱构件的刚性中间连接结构(Rigid Joint)或省略外箱构件并在加强绝缘层外侧复原每个电缆层的方式的柔软的工厂或柔性连接结构。

如上所述，为了在中间连接由铜和铝等异种导体构成的电力电缆的情况下消除通电容量或发热问题，导体和电缆的直径可以构成为不同。以下，说明中间连接由异径和异种导体构成的一对电力电缆的方法。

以下，将参照附图对通过中间连接箱300彼此连接导体的直径不同的一对第一电力电缆100A和第二电力电缆100B的顺序及所述中间连接结构300进行详细说明。

参照图17，为了接合异径及异种导体，可以以包围异种导体接合部11的方式设置有O-环30。

所述O-环30可以***并安装有第一导体10A，所述O-环30的最大外径可以构成为与第二导体10B的外径一致，最小外径(贯通口直径)可以构成为与第一导体10A的外径一致。

因此，在安装有所述O-环30的状态下，如果熔融电阻焊接完毕，则所述O-环30的最大外径部位B的侧面可以与所述第二导体10B的接合面cs2接合，所述O-环30的贯通口的内周面可以与第一导体10A的外周面接合。

因此，所述O-环30的贯通口的直径优选构成为与第一导体10A的直径对应的大小。

通过如上所述的结构，可以接合作为异径及异种导体的第一导体10A和第二导体10B的每个接合面，同时所述O-环30的贯通口内周面和接合面分别与第一导体10A的外周面和第二导体10B的接合面cs2接合而一体化。

所述O-环30可以设置成补偿第二电力电缆100B的第二导体10B与第一电力电缆的第一导体10A的直径差，以去除异种导体接合部11处的台阶。因此，所述O-环30的截面可以分别构成为直角三角形或锥形形态。所述O-环30可以具有呈锥形的外周面，以去除第一导体10A和第二导体10B的异种导体接合部11处的台阶，并且可以防止或减少台阶等处的电场集中等。

所述O-环30的材质可以由与第一导体10A或第二导体10B的材料相同地构成，但是优选地，也可以由与熔点更低的第二导体10B的材质相同的材质构成。

图18至图20示出了图17所示的异种导体接合部的导体接合过程。

图18至图20所示的异种导体接合部的导体接合过程除为了减少异种导体接合部11处的电场集中而应用O-环30以外，与参照图1至图12的异种同径导体接合过程相同。

即，即使在连接的导体的直径或电力电缆的外径不同的情况下，在构成为应用O-环30来减少异种导体接合部11附近的电场集中方面存在差异，但是同样地，如图1至图6所示，在第一导体10A与第二导体10B的接合之前，增加从第一电力电缆的铜材质的第一导体10A的接合面cs1到预定长度的体积率，如图7至图10所示，通过形成从第二电力电缆的铝材质的第二导体10B的接合面cs2到预定长度的熔融物渗透路径的方法减小体积率，在熔融电阻焊接时，使熔点低于第一导体10A的第二导体的熔融物流入到形成于第二导体10B的接合面cs2的熔融物渗透路径而填充第二导体的中空空间，以增加第二导体10B的体积率，由此能够提高弯曲强度。

因此，将省略与参照图1至图12的异种同径导体接合过程重复的说明。

如图18所示，在将直径不同的第一导体10A和第二导体10B安装于焊接夹具j'、j”的情况下，可以在所述第一导体10A的端部安装O-环30。因此，图18所示的焊接夹具j'可以由包括O-环30容纳部的结构构成，以供安装有O-环30的第一导体10A能够安装。

此外，所述O-环30可以由与熔点较低的第二导体10B相同的铝系列构成，如图19所示，可以构成为在通电和加压时，与第一导体10A和第二导体10B一起熔融和再结晶而接合。将所述O-环30由与第一导体10A相同的铜系列金属构成的方法也可行，但是，为了提高所述O-环30和所述O-环30的贯通口内周面与***到所述贯通口的第一导体10A的接合性，优选由熔点低的第二导体10B材质构成所述O-环30。

通过如上所述的方法接合的第一导体10A、第二导体10B以及O-环30的异种导体接合部11，如图20所示，可以以第一导体10A的端部***于第二导体10B的形态完成接合，异种导体接合部11的外周面由O-环30的外周面代替，由此即使是异径导体，也可以构成为倾斜面而不是台阶。

如上所述，所述O-环30的外周面的最小外径部位x的外径与所述第一导体10A的外径一致，所述最大外径部位y的外径与所述第二导体10B的外径一致，从而使可能因直径不同的第一导体10A和第二导体10B的直径差产生的异种导体接合部11处的台阶呈平缓的倾斜面，由此具有能够缓解电场集中等问题的效果。另外，同样地，在熔融电阻焊接过程中，铝熔融物流入到形成于第二导体10B的接合面的熔融物渗透路径而能够提高第二导体10B的体积率和弯曲强度。

另外，所述O-环30在熔融电阻焊接过程中再结晶，包围第一导体的接合部附近，并且具有通过接合面与起到第二导体内部的骨架作用的熔融物渗透路径中的铝导体连接的结构，从而能够进一步提高拉伸弯曲强度。

图21示出了作为能够确认弯曲强度的试验方法的三点弯曲试验。图22示出了本发明的通过异种导体接合方法接合的异种导体接合部的三点弯曲试验结果物的图像。

图21所示的三点弯曲试验(3point bending test)是将试样放置在一号辊r1和三号辊r3上之后，将二号辊r2定位为与试样接触，使二号辊r2向下移动并每隔规定的时间间隔记录一次荷载，若试样断裂或所施加的荷载超过最高点而下降，则停止试验，从而对二号辊r2所按压的点的弯曲强度进行试验的方法。

例如，根据ISO 7438金属材料弯曲试验(Metallic materials bend test)中记载的试验条件，一号辊和三号辊的隔开距离L可以是240mm，二号辊的直径D可以是100mm，试样直径d平均可以是48mm，二号辊r2的下降速度V可以是10mm/min，试验条件可以在适当范围内改变。

具体而言，图22所示的试样是根据三点弯曲试验进行试验的结果物。试样可以包括异种导体接合部11、作为铜导体的第一导体10A以及作为铝导体的第二导体10B，第一导体10A被执行增加从接合面到预定长度的体积率的预加工，第二导体10B被执行在接合面形成如图10所示的熔融物渗透路径而减小体积率的预加工，异种导体接合部11作为第一导体10A和第二导体10B的接合结构，是增加第一导体10A和第二导体10B的体积率的接合结构。

如图22所示，执行三点弯曲试验的结果，作为在铜材质的第一导体10A和异种导体接合部11发生变形、断裂、裂纹等损坏之前，在熔点相对较低的第二导体10B变形pd的一例，发生了素线裂开。在所施加的荷载小于施加于异种导体接合部11的荷载的第二导体10B发生变形表示与第二导体10B相比，异种导体接合部11的弯曲强度相对更高。

通常，导体被设计为在海底环境等恶劣的环境下具有足够的弯曲强度，所述异种导体接合部11具有比第二导体10B相对更高的弯曲强度可以视为所述异种导体接合部11确保了足够的弯曲强度。

通过这种试验结果可以确认，在加工成从接合面cs1到预定长度的导体的体积率增加的第一导体10A和加工成从接合面cs2到预定长度的体积率减小且熔点低于第一导体10A的第二导体10B通过熔融电阻焊接的方法，以低于第一导体10A的熔点且高于第二导体10B的熔点的温度接合的情况下，异种导体接合部11的弯曲强度大于第二导体10B的弯曲强度。另外，由于材料的特性，可以视为所述异种导体接合部11处的弯曲强度小于第一导体10A的弯曲强度。

因此，在连接具有异种导体的电力电缆情况下，通过在异种导体接合部以接合面cs为基准形成第一导体10A的体积率增加区域11A和第二导体10B的体积率增加区域11B来确保足够的弯曲强度的情况下，能够解决在异种导体接合部产生的变形、断裂、裂纹等损坏问题。

在本说明书中，参照本发明的优选实施例进行了说明，但是该技术领域的技术人员可以在不超出以下说明的权利要求书中记载的本发明的思想和领域的范围内对本发明进行各种修改和变更。因此，如果变形的实施基本包括本发明的权利要求范围的构成要素，则应视为都属于本发明的技术范畴。

Claims (36)

1.一种电力电缆***，包括：第一电力电缆，包括第一导体；第二电力电缆，包括第二导体；以及电缆连接结构，连接所述第一电力电缆和所述第二电力电缆，其特征在于，

所述第一电力电缆包括由复数个素线构成的第一导体，

所述第二电力电缆包括由复数个素线构成并具有与所述第一导体不同的材质的第二导体，

所述第一导体的熔点高于所述第二导体的熔点，

所述电缆连接结构包括接合所述第一导体和所述第二导体的异种导体接合部，

所述异种导体接合部包括第一导体体积率增加区域和第二导体体积率增加区域，

所述第一导体体积率增加区域通过执行使从所述第一导体的接合面(cs1)到预定长度的体积率增加的第一导体的预加工来形成，所述第二导体体积率增加区域通过执行使从所述第二导体的接合面(cs2)到预定长度的体积率减小的第二导体的预加工之后电阻焊接第一导体和第二导体来形成。

2.根据权利要求1所述的电力电缆***，其特征在于，

所述第一导体的预加工通过焊接将一对第一导体接合后切割接合部位，并将切割面构成为第一导体的接合面(cs1)。

3.根据权利要求2所述的电力电缆***，其特征在于，

通过所述第一导体的预加工使从所述第一导体的接合面(cs1)到预定长度的第一导体的体积率达到98％以上。

4.根据权利要求1所述的电力电缆***，其特征在于，

所述第一导体是铜或铜合金材质，所述第二导体是铝或铝合金材质。

5.根据权利要求1所述的电力电缆***，其特征在于，

所述第二导体的预加工在与所述第一导体进行导体接合之前，从第二导体的接合面(cs2)沿所述第二导体长度方向形成熔融物渗透路径。

6.根据权利要求5所述的电力电缆***，其特征在于，

通过所述第二导体的预加工使从所述第二导体的接合面(cs2)到预定长度的第二导体的体积率达到90％以下。

7.根据权利要求5所述的电力电缆***，其特征在于，

所述熔融物渗透路径通过使用钻孔机来对所述第二导体的接合面(cs2)的复数个点进行钻孔来形成。

8.根据权利要求5所述的电力电缆***，其特征在于，

所述熔融物渗透路径通过利用切削工具从所述第二导体的接合面(cs2)切削并去除构成所述第二导体的复数个素线的一部分来形成。

9.根据权利要求1所述的电力电缆***，其特征在于，

所述第二导体的体积率增加区域的体积率从所述接合面(cs)到所述第二导体长度方向上至少3mm为止是98％以上。

10.根据权利要求1所述的电力电缆***，具有异种导体接合部，其特征在于，

所述第一导体的直径小于所述第二导体的直径。

11.根据权利要求10所述的电力电缆***，具有异种导体接合部，其特征在于，

为了将由所述第一导体和所述第二导体的直径差产生的台阶以倾斜面收尾，所述异种导体接合部与外周面倾斜的O-环一起接合。

12.根据权利要求1所述的电力电缆***，其特征在于，

所述异种导体接合部通过电阻焊接将所述第一导体与所述第二导体接合而构成。

13.根据权利要求1所述的电力电缆***，其特征在于，

所述第一导体或所述第二导体是圆形压缩导体。

14.根据权利要求1所述的电力电缆***，其特征在于，

所述第一导体或所述第二导体是平角导体。

15.一种电力电缆***，包括：第一电力电缆，包括第一导体；第二电力电缆，包括第二导体；以及电缆连接结构，连接所述第一电力电缆和所述第二电力电缆，其特征在于，

所述第一电力电缆包括由复数个素线构成的第一导体，

所述第二电力电缆包括由复数个素线构成并具有与所述第一导体不同的材质的第二导体，

所述第一导体的熔点高于所述第二导体的熔点，

所述电缆连接结构包括接合所述第一导体和所述第二导体的异种导体接合部，

所述异种导体接合部包括以接合面(cs)为基准的第一导体的体积率增加区域和第二导体的体积率增加区域，

所述异种导体接合部的弯曲强度大于所述第二导体的弯曲强度。

16.根据权利要求15所述的电力电缆***，其特征在于，

所述第二导体的体积率增加区域的体积率从所述接合面(cs)到所述第二导体长度方向上的至少3mm为止是98％以上。

17.根据权利要求15所述的电力电缆***，其特征在于，

所述第一导体是铜或铜合金材质，所述第二导体是铝或铝合金材质。

18.根据权利要求15所述的电力电缆***，具有异种导体接合部，其特征在于，

所述第一导体的直径小于所述第二导体的直径。

19.根据权利要求18所述的电力电缆***，具有异种导体接合部，其特征在于，

为了将由所述第一导体和所述第二导体的直径差产生的台阶以倾斜面收尾，所述异种导体接合部与外周面倾斜的O-环一起接合。

20.根据权利要求15所述的电力电缆***，其特征在于，

所述异种导体接合部通过电阻焊接将所述第一导体与所述第二导体接合而构成。

21.根据权利要求15所述的电力电缆***，其特征在于，

所述第一导体的体积率增加区域在所述第一导体与所述第二导体的焊接之前预先加工成预定长度的体积率增加。

22.根据权利要求21所述的电力电缆***，其特征在于，

在与所述第二导体接合之前，所述第一导体被加工成从第一导体的接合面(cs1)到预定长度的体积率达到98％以上。

23.根据权利要求21所述的电力电缆***，其特征在于，

将第一导体加工成使从所述第一导体的接合面(cs1)到预定长度的体积率增加到预先确定的大小以上的方法是通过焊接将一对第一导体接合后切割接合部位，并将切割面构成为所述第一导体的接合面(cs1)。

24.根据权利要求15所述的电力电缆***，其特征在于，

加工所述第二导体，以在所述第一导体与第二导体接合之前，通过从第二导体的接合面(cs2)沿所述第二导体长度方向形成熔融物渗透路径来使体积率达到预先确定的大小以下。

25.根据权利要求24所述的电力电缆***，其特征在于，

加工成使所述第二导体的体积率达到90％以下。

26.根据权利要求24所述的电力电缆***，其特征在于，

所述熔融物渗透路径通过使用钻孔机对所述第二导体的接合面(cs2)的复数个点进行钻孔来形成。

27.根据权利要求24所述的电力电缆***，其特征在于，

所述熔融物渗透路径通过从所述第二导体的接合面(cs2)利用切削工具切削并去除构成所述第二导体的复数个素线的一部分来形成。

28.根据权利要求15所述的电力电缆***，其特征在于，

所述第一导体或所述第二导体是圆形压缩导体。

29.根据权利要求15所述的电力电缆***，其特征在于，

所述第一导体或所述第二导体是平角导体。

30.一种电力电缆连接方法，连接包括由复数个圆形素线构成的第一导体的第一电力电缆和包括由与所述第一导体不同的材料的复数个圆形素线构成的第二导体的第二电力电缆，其特征在于，包括：

第一导体的预加工步骤，加工成使从所述第一导体的接合面(cs1)到预定长度的体积率增加到预先确定的大小以上；

第二导体的预加工步骤，加工成使从所述第二导体的接合面(cs2)到预定长度的体积率减小到预先确定的大小以下；以及

电阻焊接步骤，通过电阻焊接将所述第一导体的接合面(cs1)与所述第二导体的接合面(cs2)接合而形成异种导体接合部。

31.根据权利要求30所述的电力电缆连接方法，所述电力电缆具有异种导体，其特征在于，

所述电阻焊接步骤通过以下方法执行，通过使电流通电到所述第一导体和所述第二导体来熔融所述第一导体和所述第二导体并对所述第一导体和所述第二导体加压。

32.根据权利要求30所述的电力电缆连接方法，所述电力电缆具有异种导体，其特征在于，

在所述电阻焊接步骤中，在用于所述第一导体和所述第二导体的焊接的焊接夹具中，第一导体的露出长度小于第二导体的露出长度。

33.根据权利要求30所述的电力电缆连接方法，其特征在于，

所述第一导体的预加工步骤通过以下方法执行，以通过焊接将一对第一导体接合而形成结合部，切割所述接合部并将切割面作为所述第一导体的接合面(cs1)，使得从所述第一导体的接合面(cs1)到预定长度的体积率达到98％以上。

34.根据权利要求30所述的电力电缆连接方法，所述电力电缆具有异种导体，其特征在于，

所述第二导体的预加工步骤通过以下方法执行，以在与所述第一导体进行导体接合之前，从所述第二导体的接合面(cs2)沿所述第二导体长度方向到预先确定的长度形成熔融物渗透路径，使得从所述第二导体的接合面(cs2)到预定长度的体积率达到90％以下。

35.根据权利要求30所述的电力电缆连接方法，其特征在于，

所述电阻焊接步骤后构成所述异种导体接合部的第二导体的体积率增加区域的体积率从所述接合面(cs)到所述第二导体长度方向上的至少3mm为止是98％以上。

36.根据权利要求30所述的电力电缆连接方法，其特征在于，

所述电阻焊接时的焊接温度是低于第一导体的熔点且比第二导体的熔点高5％～15％的温度。