KR100508710B1 - 초전도 케이블용 단말구조 - Google Patents

초전도 케이블용 단말구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초전도 케이블용 단말의 내부에서 금속 도체봉과 매입전극 및 전열재질을 일체로 형성하여 전류리드부의 전계를 완화시키고, 기밀을 유지할 수 있는 초전도 케이블용 단말구조에 관한 것이다.
본 발명에 따른 초전도 케이블용 단말구조는 절연유가 충진된 상온부와, 상온부와 고정플랜지 결합되고 전류리드부를 구비하며 진공상태인 극저온부로 이루어진 초전도 케이블용 단말구조에 있어서, 상기 상온부와 극저온부의 결합부위 내부에는 전류리드부에 집중되는 전계를 완화하고, 상온부와 극저온부 사이의 기밀을 유지하기 위한 경계부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

초전도 케이블용 단말구조{termination structure of super conducting cable}
본 발명은 초전도 케이블용 단말구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초전도 케이블용 단말의 내부에서 금속 도체봉과 매입전극 및 전열재질을 일체로 형성하여 전류리드부의 전계를 완화시키고, 기밀을 유지할 수 있는 초전도 케이블용 단말구조에 관한 것이다.
일반적으로, 초전도 케이블용 단말(termination)은 일반 가공선과 초전도 케이블(super conducting cable)을 연결하는 시스템으로써, 상온/액체 질소 온도로의 전기적 ·기계적 ·열적 문제를 해결해야 하는 시스템이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 초전도 케이블용 단말(10)은 하부 내부에 형성되는 냉매통(22)과, 극저온 기기의 도체로부터 상온부(30)로 전기적 도통을 얻는 전류리드부(current lead unit,40)와, 냉매통(22)의 외측을 덮는 진공용기(24)와, 진공용기(24)의 상부로 돌출하여 접속되는 애자(insulator,32)를 구비한다.
극저온 기기로부터 도입된 초전도 도체에는 거의 직각 방향으로 전류리드부(40)가 접속되어 있다.
상기 전류리드부(40)는 중심에 도체를 가지고, 그 주위에 에틸렌프로필렌 고무 등의 고체 절연을 피복한 것으로, 진공용기(24)와 애자(32)와의 접합면을 관통하여 애자(32) 내에 수납되어 있다.
상기 애자(32)의 내부에는 6불화황(SF6) 등의 절연유(34)가 충전되어 있다.
상기 냉매통(22) 내에는 공급관(27)으로부터 보급되는 액체 질소(23)가 축적됨과 동시에, 상부는 질소가스를 저장하는 상부실드(36)로 이루어져 있다.
상기 질소가스의 배출은 가스 배출구(28)로부터 행할 수 있다.
따라서, 상기한 단말(10)의 구조는 극저온 기기에서 순서대로 액체 질소(23)에 침지된 극저온부(20), 질소 가스 저장조(26), 애자(32) 내의 상온부(30) 및 애자(32)까지 연통되게 된다.
그러나, 상기 상온부에서 극저온부로 전류를 흐르게 하는 도체인 전류리드부는 상온부의 일반 단말부의 구조 중 절연유와 진공탱크간을 긴밀하게 유지해야 하며, 일반단말부에서 전기적으로 전계가 집중되는 문제점이 있었다.
그리고, 상기 전류리드부 내부의 공간 밀봉이 완전하지 않아서 공간과 상부실드와의 연통이 생길 가능성이 있으며, 전류리드부 공간 내의 가스가 액화하여 부압으로 되어 서서히 상부실드의 공기가 전류리드부 내부로 빨려 들어가면서 공기가 액화된 후, 상온으로 복귀할 때에 대단히 큰 압력으로 되기 때문에 전류리드부를 기계적으로 파손시켜버리는 문제점도 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 초전도 케이블용 단말의 금속 도체봉과 매입전극 및 절연재질을 일체로 구성함으로써 전류리드부의 전계가 집중되는 것을 방지하고, 상온부의 절연유와 진공용기간의 기밀을 유지하여 큰 압력 변화를 방지하기 위한 초전도 케이블용 단말구조를 제공함에 그 목적이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명에 따른 초전도 케이블용 단말구조는 절연유가 충진된 상온부와, 상기 상온부와 고정플랜지 결합되고 전류리드부를 구비하며 진공상태인 극저온부로 이루어진 초전도 케이블용 단말구조에 있어서, 상기 상온부와 극저온부의 결합부위 내부에는 전류리드부에 집중되는 전계를 완화하고, 상온부와 극저온부 사이의 기밀을 유지하기 위한 경계부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 초전도 케이블용 단말의 내부 구조를 나타낸 개략도이고, 도 3은 도 2의 요부 확대도이다.
종래의 기술과 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하며, 상세한 설명은 생략한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초전도 케이블용 단말구조는 절연유(334)가 충진된 상온부(330)와, 상온부(330)와 고정플랜지(230) 결합되고 전류리드부(350)를 구비하며 진공상태인 극저온부(220)로 이루어진 초전도 케이블용 단말구조에 있어서, 상온부(330)와 극저온부(220)의 결합부위 내부에는 상기 전류리드부(350)에 집중되는 전계를 완화하고, 상온부(330)와 극저온부(220) 사이의 기밀을 유지하기 위한 경계부(400)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 경계부(400)는 상온부(330)에 삽설된 상부도체(340)와 극저온부(220)에 삽설된 하부도체(240)를 연결하는 금속도체봉(410)과, 상기 상온부(330)와 극저온부(220)와 함께 플랜지 결합되며 금속도체봉(410)을 감싸면서 그 양끝단이 라운드로 형성된 매입전극(420), 및 상기 금속도체봉(410) 및 매입전극(420)과 함께 사출 성형되는 절연재(430)로 형성된다.
이때, 상기 금속도체봉(410)과 매입전극(420) 및 절연재(430)가 일체로 형성된다.
한편, 상기 절연재(430)는 에폭시수지로 인서트 몰딩되던가 또는 고무재질로 인서트 몰딩된다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 상세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초전도 케이블용 단말(100)은 하부 내부에 형성되는 냉매통(222)과, 극저온 기기의 하부도체(240)로부터 상온부(330)로 전기적 도통을 얻는 전류리드부(current lead unit,350)와, 냉매통(222)의 외측을 덮는 진공용기(224)와, 진공용기(224)의 상부로 돌출하여 접속되는 애자(insulator,332)를 구비한다.
극저온 기기로부터 도입된 하부도체(240)에는 거의 직각 방향으로 전류리드부(350)가 접속되어 있다.
상기 전류리드부(350)는 중심에 하부도체(240)를 가지고, 그 주위에 에틸렌프로필렌 고무 등의 고체 절연을 피복한 것으로, 진공용기(224)와 애자(332)와의 접합면을 관통하여 애자(332) 내에 수납되어 있다.
상기 애자(332)의 내부에는 6불화황(SF6) 등의 절연유(334)가 충전되어 있다.
상기 냉매통(222) 내에는 액체 질소(223)가 축적되어 있다.
따라서, 상기한 단말(100)의 구조는 극저온 기기에서 순서대로 액체 질소(223)에 침지된 극저온부(220), 질소 가스 저장조(226), 애자(332) 내의 상온부(330) 및 애자(332)까지 연통 형성되어 있다.
또한, 상기 단말(100)의 냉매통(222)은 극저온부(220)와 연결되어 있다.
그리고, 상기 극저온부(220)는 상온부(330)와 고정플랜지(230)로 결합되어 있다.
상기 극저온부(220)의 내부에는 전류리드부(350)가 액체 질소(223)가 내장된 냉매통(222)과 연결되어 있다.
상기 전류리드부(350)는 그 내부에 삽설된 하부도체(240)를 포함한다.
또한, 상기 상온부(330)의 내부에는 상부도체(340)와 삽설되어 있다.
이때, 상기 상부도체(340)와 하부도체(240)는 상온부(330)와 극저온부(220)의 결합되는 경계부분에서 경계부(400)에 의해 연결된다.
상기 상온부(330)와 극저온부(220)는 고정플랜지(230)에 의해 결합된다.
상기 고정플랜지(230)는 볼트와 너트(도시하지 않음)에 의해 체결되고, 그 사이에 오링(도시하지 않음)이 개재되게 된다.
그리고, 상기 경계부(400)는 상온부(330)에 삽설된 상부도체(340)와 극저온부(220)에 삽설된 하부도체(240)를 연결하는 금속도체봉(410)과, 상온부(330)와 극저온부(220)와 함께 고정플랜지(230) 결합되며 금속도체봉(410)을 감싸면서 그 양끝단이 라운드로 형성된 매입전극(420)과, 금속도체봉(410), 매입전극(420)과 함께 일체로 사출 성형되는 절연재(430)로 이루어진다.
상기 상부도체(340)와 하부도체(240)의 끝단은 금속도체봉(410)에 의해 연결된다.
한편, 상기 금속도체봉(410)은 매입전극(420)으로 둘러싸여 있다.
이때, 상기 매입전극(420)은 상온부(330)와 극저온부(220)의 경계부분의 내부에 형성된다.
상기 매입전극(420)의 양쪽 가장자리에는 라운드(round) 처리되어 있다.
그리고, 상기 매입전극(420)의 측면에는 결합편(422)이 연장 형성되어 상온부(330)와 극저온부(220)의 고정플랜지(230) 사이에 개재되어 고정되면서 기밀을 유지하게 된다.
상기 상온부(330)와 극저온부(220)의 고정플랜지(230) 및 결합편(422) 사이에는 오링(도시하지 않음)이 더 개재되어 기밀효과를 극대화하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 매입전극(420)은 단면으로 봤을 때 대략 'L'자 형상을 하고 있다.
상기 고정플랜지(230)와 결합편(422)은 볼트와 너트(도시하지 않음)에 의해 체결되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 매입전극(420)에는 '0'볼트(zero voltage)가 인가된다.
또한, 상기 상부도체(340)에는 고압볼트(high voltage)가 인가된다.
그래서, 상기 매입전극(420)의 양쪽 가장자리는 라운드(round) 처리되어 완만한 전계(電界)를 형성하도록 한다.
상기 매입전극(420)의 양쪽 가장자리는 단말(100)의 내부에 사용되는 매질의 종류에 따라 곡률을 달리한다.
한편, 상기 금속도체봉(410)과 매입전극(420)은 절연재(430)와 함께 사출 성형되며 모두 일체로 형성된다.
상기 절연재(430)는 에폭시수지로 인서트 몰딩되던가 또는 고무재질로 인서트 몰딩된다.
이때, 상기 절연재(430)는 금속도체봉(410)과 매입전극(420) 사이의 두께를 단말(100)의 내부에 사용되는 매질의 종류에 따라 달리한다.
상기 매입전극(420)의 양쪽 가장자리에 곡률을 형성하는 것과, 절연재(430)의 두께를 결정하는 요소는 매질의 종류에 의해서 달라지며, 전계를 완화시키는 범위 내에서 그 수치를 정한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 초전도 케이블용 단말구조에 의하면, 금속 도체봉과 매입 전극 및 절연재가 일체형으로 되어 있기 때문에 전계를 완화할 수 있고, 기밀유지를 할 수 있을 뿐만 아니라, 조립 작업도 간편한 효과가 있다.
도 1은 종래의 초전도 케이블용 단말의 내부 구조를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 초전도 케이블용 단말의 내부 구조를 나타낸 개략도.
도 3은 도 2의 요부 확대도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10,100: 단말 20,220: 극저온부
22,222: 냉매통 24,224: 진공용기　　　　　　　　
26,226: 질소 가스 저장조 30,330: 상온부　　　　　　
32,332: 애자　　　　 40,350: 전류리드부
230: 고정플랜지 　 240: 하부도체
340: 상부도체 400: 경계부
410: 금속도체봉 420: 매입전극
422: 결합편 430: 절연재

Claims (3)

  1. 절연유가 충진된 상온부와, 상기 상온부와 고정플랜지 결합되고 전류리드부를 구비하며, 진공상태인 극저온부로 이루어지고, 상기 상온부와 극저온부의 결합부위 내부에는 상기 전류리드부에 집중되는 전계를 완화하고, 상기 상온부와 극저온부 사이의 기밀을 유지하기 위한 경계부를 구비한 초전도 케이블용 단말구조에 있어서,
    상기 경계부는 상기 상온부에 삽설되며 일정한 전압을 인가하는 상부도체와 상기 극저온부에 삽설된 하부도체를 연결하는 금속도체봉과;
    상기 상온부와 극저온부와 함께 고정플랜지 결합되며, 상기 금속도체봉을 감싸면서 그 양끝단을 라운드로 형성하고, 접지한 매입전극과;
    상기 금속도체봉, 매입전극과 함께 일체로 사출 성형되는 절연재로 이루어진 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 단말구조.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 절연재는 에폭시수지로 인서트 몰딩되던가 또는 고무재질로 인서트 몰딩되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 단말구조.
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