KR100706491B1 - 3상 일괄형 초전도 케이블용 종단 접속함 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3상 일괄형 초전도 케이블이 하나의 종단 접속함을 통하여 각각 전류 단자와 연결될 수 있도록 하는 구조를 가지는 3상 일괄형 초전도 케이블용 종단 접속함에 관한 것이다.
본 발명에서는 초전도 케이블(20)의 3개의 케이블 코어(22)가 하나의 종단 접속함(1)으로 인입되어 위치하며; 종단 접속함(1)의 일측에는 3개의 전류 단자(10)가 설치되고; 상기 전류 단자(10)의 단부는 하나의 종단 접속함(1) 내에서 상기 3개의 케이블 코어(22)와 각각 연결되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 3상 일괄형 초전도 케이블용 종단 접속함이 제공된다.
이러한 본 발명에 의하면, 종래의 3상 분기함이 필요하지 않게 되며, 따라서 3상 분기함의 설치에 따른 비용 증가, 조립 작업 증가 등을 피할 수 있게 되는 장점이 있으며, 하나의 종단 접속함만으로도 3개의 전류 단자를 초전도 케이블의 코어 각각과 일괄하여 연결할 수 있게 되므로, 별도의 종단 접속함을 설치함에 따른 비용 증가, 조립 작업 증가, 공간 협소 등의 불편함과 단점을 피할 수 있게 된다.
초전도 케이블, 케이블 코어, 종단 접속함, 절연 스페이서

Description

3상 일괄형 초전도 케이블용 종단 접속함{Cryostat for three superconducting cable}
도 1은 종래의 종단 접속함을 이용한 3상 초전도 케이블의 접속구조를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 2는 종래의 3상 초전도 케이블의 내부구조를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 3상 일괄 구조의 종단 접속함이 초전도 케이블에 접속되어 있는 형상을 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 종단 접속함의 내부 구조를 보여주는 개략적인 반투명도이다.
도 5는 도 3의 선A-A에 따른 단면도로서, 3개의 전류 단자가 초전도 케이블에 구비된 3개의 케이블 코어와 각각 접속되는 형태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *
1 : 종단 접속함 2 : 3상 절연 스페이서
10 : 전류 단자 11 : 부싱
20 : 3상 일괄형 초전도 케이블 22 : 케이블 코어
본 발명은 초전도 케이블용 종단 접속함(Cryostat)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3상 일괄형 초전도 케이블이 하나의 종단 접속함을 통하여 각각 전류 단자와 연결될 수 있도록 하는 구조를 가지는 종단 접속함에 관한 것이다.
초전도 도체를 사용한 전력 케이블 즉, "초전도 케이블"은 비교적 대용량의 전력을 송전할 수 있고 전력 손실도 매우 적다는 장점이 있다. 이러한 초전도 케이블을 이용하여 전력을 전송하기 위해서는 종단 접속함(Cryostat)이 필수적으로 사용된다. 상기 종단 접속함은, 전류 및 전압을 인출하기 위한 전류 단자(Current Lead)와 초전도 케이블을 연결하는 기능을 하는 것이다. 도 1에는 종래의 종단 접속함을 이용한 3상 일괄형 초전도 케이블의 접속구조가 개략적인 사시도로 도시되어 있으며, 도 2에는 종래의 3상 일괄형 초전도 케이블의 내부구조가 개략적인 단면도로 도시되어 있다.
3상 일괄형 초전도 케이블(200)은 3개의 케이블 코어를 가지고 있다. 이러한 3상 일괄형 초전도 케이블(200)을 전류 단자와 접속하기 위해서는, 도 1에 도시된 것처럼, 3상 분기함(201)을 통하여 초전도 케이블(200)이 3개의 케이블 코어(202)로 분기되어야 한다. 3상 분기함(201)에 의하여 분기된 각각의 초전도 케이 블 코어(202)는 3개의 개별적인 종단 접속함(100)의 일측에 접속된다. 상기 개별적인 종단 접속함(100) 각각의 타측에는, 도체로 이루어진 전류 단자(102)가 절연 및 열침입 방지를 위한 부싱(101)에 의하여 절연된 상태로 배치된다.
도 2를 참조하여 상기한 종단 접속함(100) 및 3상 분기함(201)의 구조를 살펴보면, 종단 접속함(100)의 내부에는 3상 분기함(201)에 의하여 분기된 하나의 케이블 코어(202)가 위치하게 되고, 종단 접속함(100)의 타측에서부터 내부로 삽입되어 배치된 상기 전류 단자(102)의 일단부가 종단 접속함(100)의 내부에서 상기 케이블 코어(202)와 접속된다. 초전도 케이블(200)의 초전도 상태를 유지하기 위해서는, 상기 케이블 코어(202)와 전류 단자(102)의 단부가 접속되는 상기 종단 접속함(100)의 내부는 극저온 상태를 유지하여야 한다. 이를 위해서, 종래의 종단 접속함(100)은 외측에 고진공의 단열층(103)을 가지고 있으며, 상기 단열층(103)의 내측 공간(104)은 저온의 냉매(주로 액체 질소)로 채워진다. 상기 전류 단자(102)의 일단부는 종단 접속함(100)의 내부에서, 분기된 케이블 코어(202)와 접속된다. 도 2에서 부재번호 105는 전류 단자용 절연 스페이서(105)이며, 부재번호 106은 절연지와 벨마우스로 이루어진 보강 절연부(106)이다. 부재번호 107은 하나의 케이블 코어(202)를 종단 접속함(100)과 절연된 상태로 배치하기 위한 단상의 절연 스페이서(107)이다.
그런데, 위와 같은 종래의 종단 접속함(100)의 경우, 하나의 종단 접속함에서는 단지 하나의 초전도 케이블 코어(202)와 하나의 전류 단자(102)만이 접속된다. 따라서, 도 1에 도시된 것처럼, 3상의 초전도 케이블 즉, 3개의 초전도 케이 블 코어를 가지는 초전도 케이블을 각각의 전류 단자와 접속하기 위해서는 초전도 케이블의 코어를 3개로 분리시키는 즉, 3상으로 분리시키는 3상 분기함(201)이 반드시 필요하게 된다. 이와 같이, 3상 분기함(201)을 반드시 사용하여야만 하므로 비용이 증가하게 되고, 설치 작업이 번거롭게 되는 불편함이 있다.
또한, 3개의 초전도 케이블 코어에 맞추어 3개의 개별적인 종단 접속함을 별도로 준비하여야 하므로 종단 접속함의 준비에 상당한 비용이 소요되는 단점이 있다. 또한, 각각 별개의 종단 접속함이 3개 설치되므로, 많은 설치 공간이 필요하며, 여러 개의 종단 접속함이 존재하므로 배치가 복잡하게 되는 단점이 있다.
본 발명은 위와 같이 종래의 종단 접속함이 가지는 단점을 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은, 종단 접속함을 이용하여 3상 일괄형 초전도 케이블과 전류 단자를 접속함에 있어서, 3상 일괄형 초전도 케이블의 케이블 코어 3개를 하나의 종단 접속함 내에서 각각의 전류 단자와 접속할 수 있도록 함으로써, 3상 분기함이 필요하지 않도록 하며, 비용을 절감하고 설치 작업의 번거로움도 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 설치 후의 복잡한 배치도 피할 수 있도록 하는 새로운 구조의 3상 일괄형 초전도 케이블용 종단 접속함을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 3상 일괄형 초전도 케 이블과 전류 단자가 접속되는 종단 접속함으로서, 상기 초전도 케이블의 3개의 케이블 코어가 하나의 종단 접속함으로 인입되어 위치하며; 종단 접속함의 일측에는 3개의 전류 단자가 설치되고; 상기 전류 단자의 단부는 하나의 종단 접속함 내에서 상기 3개의 케이블 코어와 각각 연결되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 3상 일괄형 초전도 케이블용 종단 접속함이 제공된다.
또한, 본 발명에서는 상기한 3상 일괄형 초전도 케이블용 종단 접속함의 일 실시예로서, 상기 초전도 케이블의 3개의 케이블 코어는, 3개의 관통홀이 형성되어 있고 각각의 관통홀에는 케이블 코어가 관통 삽입되는 3상 절연 스페이서에 의하여 하나의 종단 접속함에서 절연된 상태로 분리되어 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 3상 일괄형 초전도 케이블용 종단 접속함이 제공된다.
또한, 본 발명에서는 상기한 3상 일괄형 초전도 케이블용 종단 접속함의 또다른 실시예로서, 상기 3상 절연 스페이서는 극저온에서도 절연 성능이 발휘될 수 있는 극저온용 에폭시 또는 섬유보강 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3상 일괄형 초전도 케이블용 종단 접속함이 제공된다.
이하 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3에는 본 발명에 따른 종단 접속함(1)이 3상 일괄형 초전도 케이블(20)에 접속되어 있는 형상을 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3에 도시된 종단 접속함(1)의 내부 구조를 보여주는 개략적인 반투명도가 도시되어 있다. 도 5에는 도 3의 선A-A에 따른 단면도로서, 3개의 전류 단자가 3상 일괄형 초전도 케이블에 구비된 3개의 케이블 코어와 각각 접속되는 형태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 종단 접속함(1)은 내부의 단열을 위하여 단열층을 가지고 있다. 편의상 도 4에서 종단 접속함(1)의 외곽 형상은 점선으로 도시하였으며, 단열층을 형성하는 내부벽은 실선으로 도시하였다. 즉, 상기 실선과 점선 사이의 공간이 단열층을 이루게 되는 것이고, 상기 실선의 내부 즉, 종단 접속함(1)의 내부에는 극저온 상태의 유지를 위하여 저온의 냉매가 채워진다.
도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 종단 접속함(1)의 일측에는 3상 일괄형 초전도 케이블(20)이 연결되는데, 상기 케이블(20)에 구비된 3개의 케이블 코어(22)는 모두 하나의 종단 접속함(1) 내부에 위치하게 되며, 상기 종단 접속함(1)의 내부에서 본 발명에서 새로이 제안한 3상 절연 스페이서(2)에 의하여 서로 소정 간격을 두고 절연된 상태로 배치된다. 즉, 상기 3상 절연 스페이서(2)는 3개의 관통홀이 형성되어 있으며, 각각의 케이블 코어(22)는 상기 관통홀을 통과하여 배치되므로써 서로에 대해서 필요한 절연 이격 거리를 확보함과 동시에 종단 접속함(1)에 대해서도 절연 이격 거리를 확보한 상태로 3개가 동시에 종단 접속함(1)에 위치하게 되는 것이다. 도 4에서도 부재번호 3은 보강 절연부(3)이다. 상기 3상 절연 스페이서(2)는, 절연 성능을 가지고 있을 뿐만 아니라 극저온에서도 사용이 가능한 재질로 만들 수 있다. 예를 들어, 극저온용 에폭시 또는 섬유보강 플라스틱(Fiber Reinforced Plastic/FRP)을 이용하여 상기 3상 절연 스페이서(2)를 제작할 수 있다.
본 발명에서 종단 접속함(1)의 타측 상부에는 3개의 전류 단자(10)가 동시에 설치되어 있다. 즉, 본 발명에서는 3개의 전류 단자(10)가 하나의 종단 접속함(1)에 설치되는 것이다. 상기 전류 단자(10)는 부싱(11)에 의하여 절연되어 있는데, 전류 단자(10)의 일단부는 외부로 노출되어 있으며, 전류 단자(10)의 타단부는 종단 접속함(1)의 내부(저온 냉매가 채워져 있는 내부)에 위치하게 된다. 고전위의 전류 단자(10)에 대해서는 절연가스로 충진된 부싱(11)을 사용하는 것이 바람직하다.
도 5에 도시된 것처럼, 상기 종단 접속함(1)의 내부에 위치하는 전류 단자(10)의 타단부는 3상 절연 스페이서(2)에 의하여 절연된 상태로 나란하게 배치된 3개의 케이블 코어(22) 각각과 연결된다. 도 5에서 부재번호 12는 전류 단자(10)의 일측이 종단 접속함(1)과 절연된 상태로 종단 접속함(1)의 내부에 위치할 수 있도록 하는 단상의 절연 스페이서(12)이다.
이와 같이, 본 발명에서는 3상 일괄형 초전도 케이블(20)의 3개의 케이블 코어(22)가 하나의 종단 접속함(1)에서 3상 절연 스페이서(22)에 의하여 절연된 상태로 분리되어 나란하게 배치되는 구조를 가지고 있다. 따라서, 본 발명에서는 종래의 경우처럼 3상 일괄형 초전도 케이블의 코어를 각각 분리시키는 별도의 3상 분기함(201)이 전혀 필요하지 않게 된다.
또한, 본 발명에서는 하나의 종단 접속함(1)에 3개의 전류 단자(10)가 모두 설치되어 있고, 3개의 케이블 코어(22)가 하나의 종단 접속함(1)내에서 각각의 전 류 단자(10)와 연결되는 구조를 가지고 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 종래의 경우처럼 각각의 케이블 코어(22)와 전류 단자(10)를 개별적으로 연결하기 위한 3개의 종단 접속함을 별도로 구비할 필요가 없다.
위와 같이, 본 발명에 따른 종단 접속함에서는 3상 일괄형 초전도 케이블의 케이블 코어 3개를 하나의 종단 접속함 내에서 각 전류 단자와 접속할 수 있게 된다.
그러므로, 본 발명의 종단 접속함을 이용하게 되면, 종래의 3상 분기함이 필요하지 않게 되며, 따라서 3상 분기함의 설치에 따른 비용 증가, 조립 작업 증가 등을 피할 수 있게 되는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 종단 접속함을 이용하게 되면, 하나의 종단 접속함만으로도 3개의 전류 단자를 초전도 케이블의 코어 각각과 일괄하여 연결할 수 있게 되므로, 별도의 종단 접속함을 설치함에 따른 비용 증가, 조립 작업 증가, 공간 협소 등의 불편함과 단점을 피할 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 3상 일괄형 초전도 케이블(20)과 전류 단자(10)가 접속되는 종단 접속함으로서,
    상기 초전도 케이블(20)의 3개의 케이블 코어(22)가 하나의 종단 접속함(1)으로 인입되어 위치하며;
    종단 접속함(1)의 일측에는 3개의 전류 단자(10)가 설치되고;
    상기 전류 단자(10)의 단부는 하나의 종단 접속함(1) 내에서 상기 3개의 케이블 코어(22)와 각각 연결되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 3상 일괄형 초전도 케이블용 종단 접속함.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초전도 케이블(20)의 3개의 케이블 코어(22)는, 3개의 관통홀이 형성되어 있고 각각의 관통홀에는 케이블 코어(22)가 관통 삽입되는 3상 절연 스페이서(22)에 의하여 하나의 종단 접속함(1)에서 절연된 상태로 분리되어 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 3상 일괄형 초전도 케이블용 종단 접속함.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 3상 절연 스페이서(22)는 극저온에서도 절연 성능이 발휘될 수 있는 극저온용 에폭시 또는 섬유보강 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3상 일괄형 초전도 케이블용 종단 접속함.
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