KR102249186B1 - Dc 케이블의 체적저항측정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 DC 케이블의 체적저항측정 시스템은 도체, 내부 반도전층, 절연층 및 외부 반도전층을 포함하는 DC 케이블의 체적저항을 측정하는 시스템에 있어서, 상기 DC 케이블의 노출된 상기 절연층의 외주를 따라 구비되는 측정전극부, 상기 DC 케이블 양단부에 노출된 도체와 연결되며 상기 노출된 절연층을 감싸는 저항단말부, 상기 DC 케이블의 상기 노출된 절연층을 감싸는 보강절연층, 상기 DC 케이블의 도체에 전압을 인가하는 전압 공급부 및 상기 측정전극부와 연결되어 전류를 측정하는 전류계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

DC 케이블의 체적저항측정 시스템 {System for measuring volume electricla resistivity of DC cable}

본 발명은 DC 케이블의 체적저항측정 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 케이블을 설계하는 경우에 전계분포를 파악하는 것이 중요하며, 특히 DC(direct current) 케이블에 인가되는 DC 전계의 경우에 상기 DC 케이블의 절연재료의 체적고유저항에 따라 전계가 분포되는 저항성 전계 분포 특성을 나타낸다. 따라서, 상기 DC 케이블의 설계를 위해서는 상기 DC 케이블의 절연층의 체적고유저항을 아는 것이 필요하다.

상기 DC 케이블의 절연층을 이루는 원재료의 체적고유저항은 측정되고 있지만, 이는 상기 DC 케이블의 제품에 적용되기 전에 얇은 판 형상의 측정용 시편을 제작하여 체적고유저항을 측정하게 된다. 그러므로, 실제로 상기 원재료가 DC 케이블에 적용되는 경우에 체적고유저항값의 측정이 필요하게 된다.

도 6은 종래 방법에 따른 케이블의 체적저항측정장치를 도시한다.

전술한 바와 같이, 측정용 시편을 제작하여 측정하는 경우에 얇은 판 형상으로 제작하게 되므로, DC 전압을 인가하여 높은 전계에서도 측정이 가능하다. 하지만, 실제 DC 케이블의 경우에 절연층의 두께가 측정용 시편에 비해 현저히 두꺼우므로 높은 전계를 인가하기 위해서는 전압 인가를 위한 구성이 필수적이다.

도 6을 참조하면, 종래의 케이블 체적저항측정장치(10)는 DC 케이블의 외부반도전층(미도시)을 일부 제거하고 절연층(14)이 노출된 상태에서 상기 케이블의 도체(15)에 전압공급부(12)를 연결하여 전압을 인가한다. 한편, 상기 노출된 절연층(14)의 표면에는 전극부(16)를 구비하고, 상기 전극부(16)에 전류계(18)가 연결된다. 상기와 같은 구성에서 상기 전압공급부(12)에 의해 인가된 전압(V)을 알 수 있으며, 상기 전류계(18)에 의해 흐르는 전류(I)를 측정할 수 있게 된다.

한편, 측정하고자 하는 상기 DC 케이블의 체적고유저항(ρ)은 하기 [수학식 1]에 의해 계산 가능하다.

상기 [수학식 1]에서 전압(V)과 전류(I)는 각각 상기 전압공급부(12) 및 전류계(18)에 의해 측정이 가능하다. 나아가, 상기 'A'는 체적고유저항을 측정하고자 하는 상기 DC 케이블의 절연층의 유효면적을 나타내므로, 실제 DC 케이블의 절연층의 면적을 측정하여 알 수 있다. 또한 상기 'l'은 상기 절연층의 절연두께를 나타내므로 실제 DC 케이블의 절연층의 두께를 측정하여 알 수 있다.

그런데, 상기와 같은 종래 구성에서는 기중, 즉 공기가 존재하는 상태에서 측정이 이루어지므로 연면거리 확보를 위해 상기 도체로 인가되는 전압에 따라 상기 외부반도전층을 상대적으로 긴 거리 이상으로 제거해야하는 번거로움이 있었다. 또한, 상기와 같은 종래 구성에서는 제거되고 남아있는 외부반도전층(미도시)의 단부와 도체(15) 단부에 전계가 집중되어 원하는 목표전계를 인가하기 힘들고, 상기 목표전계에 도달하기 전에 국부 방전으로 인하여 실험이 곤란하다는 문제점을 수반한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 DC 케이블의 체적저항을 측정하는 경우에 상기 DC 케이블의 외부반도전층을 제거하는 번거로움을 줄일 수 있는 체적저항측정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가, 본 발명은 상기 DC 케이블의 체적저항을 측정하는 경우에 상기 DC 케이블의 외부반도전층의 단부 및 도체의 단부에 전계가 집중되는 것을 방지하여 높은 전계인가를 가능하도록 하는 체적저항측정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 도체, 내부 반도전층, 절연층 및 외부 반도전층을 포함하는 DC 케이블의 체적저항을 측정하는 시스템에 있어서, 상기 DC 케이블의 노출된 상기 절연층의 외주를 따라 구비되는 측정전극부, 상기 DC 케이블 양단부에 노출된 도체와 연결되며 상기 노출된 절연층을 감싸는 저항단말부, 상기 DC 케이블의 상기 노출된 절연층을 감싸는 보강절연층, 상기 DC 케이블의 도체에 전압을 인가하는 전압 공급부 및 상기 측정전극부와 연결되어 전류를 측정하는 전류계를 구비하는 것을 특징으로 하는 DC 케이블의 체적저항측정 시스템에 의해 달성된다.

여기서, 상기 노출된 절연층의 외주를 따라 상기 측정전극부에서 미리 결정된 거리만큼 이격되어 구비되는 적어도 하나의 가드전극부를 더 구비할 수 있다.

한편, 상기 보강절연층은 상기 측정전극부, 가드전극부 및 저항단말부 사이의 노출된 상기 절연층을 감싸도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 측정전극부 및 가드전극부는 상기 DC 케이블의 외부 반도전층으로 이루어질 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 구성에 따르면, 상기 DC 케이블의 체적저항을 측정하는 경우에 상기 DC 케이블의 외부반도전층을 측정전극부 또는 가드전극부로 활용하여 상기 외부반도전층을 제거하는 번거로움을 줄일 수 있다.

나아가, 본 발명은 상기 DC 케이블의 체적저항을 측정하는 경우에 상기 DC 케이블의 도체와 외부반도전층을 전기적으로 연결하는 저항단말부를 구비하여 상기 외부반도전층의 단부 및 도체의 단부에 전계가 집중되는 것을 방지하여 높은 전계인가를 가능하도록 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 DC 케이블의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 DC 케이블의 체적저항측정 시스템의 회로도를 도시한 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 DC 케이블의 체적저항측정 시스템에서 DC 케이블의 단면구성을 도시한 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 DC 케이블의 체적저항측정 시스템에서 상기 DC 케이블의 등전위 분포 및 종래의 측정장치에서 등전위 분포를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 DC 케이블의 체적저항측정 시스템에서 상기 DC 케이블의 전계분포 및 종래의 측정장치에서 전계분포를 도시한 도면,
도 6은 종래의 DC 케이블의 체적저항측정 장치를 도시한 개략도이다.

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.

도 1은 일 실시예에 따른 DC 케이블의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, DC 케이블(110)은 중심부를 따라 도체(112)를 구비한다. 도체(112)는 전류가 흐르는 통로 역할을 하게 되며, 예를 들어 구리 또는 알루미늄 등으로 구성될 수 있다. 도체(112)는 복수개의 소선을 연선하여 구성된다.

그런데, 도체(112)는 그 표면이 평활하지 않아 전계가 불균일할 수 있으며, 부분적으로 코로나 방전이 일어나기 쉽다. 또한, 도체(112) 표면과 후술하는 절연층(120) 사이에 공극이 생기게 되면 절연성능이 저하될 수 있다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도체(112) 외부를 반도전성 카본지와 같은 반도전성 물질 등으로 감싸게 되며, 반도전성 물질에 의해 형성된 층을 내부반도전층(114)으로 정의하게 된다.

내부반도전층(114)은 도체면의 전하분포를 고르게 하여 전계를 균일하게 하여 후술하는 절연층(120)의 절연내력을 향상시키게 된다. 나아가, 도체(112)와 절연층(120) 간의 간격형성을 방지하여 코로나 방전 및 이온화를 방지하게 된다. 또한, 내부반도전층(114)은 DC 케이블(110) 제작 시에 절연층(120)의 도체(112) 내부 침투를 방지하는 역할도 하게 된다.

내부반도전층(114)의 바깥쪽에는 절연층(120)이 구비된다. 절연층(120)은 도체(112)를 외부와 전기적으로 절연시켜준다. 일반적으로 절연층(120)은 파괴전압이 높고, 절연성능이 장기간 안정적으로 유지될 수 있어야 한다. 나아가, 유전손실이 적으며 내열성 등의 열에 대한 저항 성능을 지니고 있어야 한다. 따라서, 절연층(120)은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지가 사용되며, 폴리에틸렌 수지가 바람직하다. 상기 폴리에틸렌 수지는 가교 수지일 수 있으며 가교제로서 실란 또는 유기 과산화물, 예를 들어, 다이큐밀퍼옥사이드(DCP) 등에 의해 제조될 수 있다.

하지만, 상기 절연층(120)은 전력 케이블에 직류 고전압이 인가되는 경우 도체(112)로부터 내부반도전층(114), 절연층(120) 등으로 전하가 주입되고 이의 영향으로 절연층(120) 내에 공간전하가 형성될 수 있다. 상기 형성된 공간전하는 케이블의 사용시간에 따라 절연층(120) 내에 축적되고 이렇게 축적된 공간전하는 케이블에 임펄스 전압이 인가되거나 케이블에 인가된 직류전압의 극성이 급격하게 반전되는 경우 도체(112) 근방의 전계강도를 급격히 상승시켜 전력 케이블의 절연 파괴전압을 저하시키는 문제를 유발한다.

이에 상기 절연층(120)은 가교 수지 외에 무기입자를 포함할 수 있다. 상기 무기입자는 나노크기의 규산알루미늄, 규산칼슘, 탄산칼슘, 산화마그네슘 등을 사용할 수 있다. 다만, 절연층의 임펄스 강도 측면에서, 상기 무기입자로서 산화마그네슘이 바람직하다. 상기 산화마그네슘은 마그네슘 천연광석으로부터 얻을 수 있지만, 해수중의 마그네슘 소금을 이용한 인공 합성원료로부터도 제조할 수 있으며, 고순도로 품질이나 물성이 안정된 재료로 공급이 가능하다는 장점도 있다.

상기 산화마그네슘은 기본적으로 면심입방구조의 결정 구조를 갖지만 합성 방법에 따라 다양한 형태, 순도, 결정화도, 물성 등을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 산화마그네슘은 정육면체형(cubic), 적층형(terrace), 막대형(rod), 다공성(porous), 구형(spherical)으로 구분되며, 각각의 특이한 물성에 따라 다양하게 이용될 수 있다. 이러한 산화마그네슘을 비롯한 무기입자는 케이블에 전계 인가 시 기재 수지와 무기입자의 경계에 퍼텐셜 우물(potential well)을 형성함으로써 전하의 이동 및 공간전하 축적을 억제하는 효과를 발휘한다.

그러나, 상기 절연층(120)에 첨가되는 무기 입자는 다량 첨가시 불순물로서 작용하고, 소함량으로 사용되는 경우에도 전력 케이블에서 요구되는 또 하나의 중요 특성인 임펄스 강도를 저하시키는 문제가 있는 바, 상기 무기 입자만으로는 축적된 공간전하를 충분히 저감할 수 없기 때문에 0.2 내지 5 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 절연층(120)은 절연지를 내부반도전층(114) 표면에 감는 지절연 공정을 통해 형성될 수도 있다. 이 때, 절연특성을 향상시키기 위하여 도체(112) 표면에 절연지가 감긴 상태에서 절연유에 함침시키게 된다. 상기 함침공정을 통해 절연유가 절연지에 흡수되며, 상기 절연유의 점도에 따라 'OF(oil filled) 케이블'과 'MI(mass impregnated) 케이블'로 구분할 수 있다.

OF 케이블은 상대적으로 저점도의 절연유를 사용하여 절연지를 함침하게 되며, 절연유를 가압하여 유압을 일정 수준으로 유지한 채로 작동시켜야 하므로 연장 길이가 제한적이다. 이에 비하여, MI 케이블은 상대적으로 고점도의 절연유를 사용하여 절연지를 함침하게 되므로 절연지 내에서 절연유의 유동이 적어서 유압을 유지할 필요가 없는 바 연장 길이가 긴 장점이 있다.

상기 절연층(120)은 복수의 절연지를 감싸서 형성되며, 예를 들어 크래프트지(Kraft paper) 또는 크래프트지와 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지 등과 같은 열가소성 수지를 반복적으로 감싸서 형성될 수 있다.

구체적으로, 크래프트지(Kraft paper) 만을 권취하여 절연층을 형성할 수도 있으나, 바람직하게는 복합 절연지, 예컨대 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지의 상하면에 크래프트지가 적층된 구조의 절연지를 권취하여 절연층을 형성할 수 있다.

크래프트지만을 권취하여 절연유를 함침시킨 MI 케이블의 경우에는 케이블 작동 시(통전시) 케이블 도체에 흐르는 전류에 의하여 반경방향으로 안쪽, 즉 상기 내부반도전층 방향의 절연층 부분에서 반경방향으로 바깥쪽, 즉 후술하는 외부반도전층 방향의 절연층 부분으로 온도차가 발생하게 된다. 따라서, 보다 고온인 내부반도전층 쪽의 절연층 부분의 절연유가 점도가 낮아지고 열팽창을 하여 외부반도전층 쪽의 절연층으로 이동하게 되며, 온도 하강 시에는 열팽창에 의하여 이동한 절연유가 점도가 높아지고 원래대로 되돌아가지 않게 되어 반경방향으로 안쪽, 즉 내부반도전층 쪽의 절연층 부분에 기포가 발생하게 되어 절연 성능의 저하를 야기한다.

하지만, 상기한 바와 같이 복합 절연지로 절연층을 형성하는 경우, 케이블 작동 시 기름에 함침되지 않는 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지 등과 같은 열가소성 수지가 열팽창함으로써 절연유의 유동을 억제할 수 있으며, 폴리프로필렌 수지는 절연 저항이 크래프트지보다 크기 때문에 기포가 생성되더라도 기포에 분담되는 전압을 완화할 수 있다.

또한, 폴리프로필렌 수지는 절연유가 함침되지 않기 때문에 중력에 의하여 절연유가 케이블 직경 방향으로 유동하는 것을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 케이블 제조시의 함침 온도 또는 케이블 작동시의 작동 온도에 따라 폴리프로필렌 수지가 열팽창하여 크래프트지에 면압을 가하게 되므로 절연유의 유동을 더욱 억제할 수 있다.

복합 절연지는 폴리프로필렌 수지 등과 같은 열가소성 수지의 일면에 크래프트지를 적층한 것, 크래프트지의 상하면에 폴리프로필렌 수지 등과 같은 열가소성 수지를 적층한 것 또는 크래프트지와 폴리프로필렌 수지 등과 같은 열가소성 수지를 교대로 4층 이상으로 적층한 것 등을 사용할 수 있으며, 이러한 경우의 작용 및 효과는 상기한 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지의 상하면에 크래프트지가 적층된 구조의 절연지의 경우와 같다.

또한, 상기 절연층(120)은 상기 복합 절연지를 권취하여 형성하되 내부반도전층(114)과 접하는 면과 외부반도전층(125)과 접하는 면 중 어느 한 면 또는 양면 모두를 크래프트지로 형성할 수 있으며, 바람직하게는 내부반도전층(114)과 접하는 면과 외부반도전층(125)과 접하는 면 모두를 크래프트지로 권취하여 형성할 수 있다.

이 경우, 복합 절연지보다 저항률이 낮은 크래프트지가 절연층의 내부반도전층(114)과 접하는 면 또는 외부반도전층(125)과 접하는 면 중 한 면 또는 양면 모두에 형성되므로 임펄스 파괴의 기점인 절연층과 내부반도전층이 접하는 부분 또는 절연층과 외부반도전층이 접하는 부분에 기포가 생기더라도 크래프트지층의 전계 완화 효과에 의해서, 임펄스 파괴 특성의 저하를 막을 수 있다. 또한, 크래프트지는 임펄스 파괴에 대한 극성 효과가 거의 없기 때문에, 플라스틱 래미네이트 종이를 이용한 것에 의해 발생하는 임펄스 극성 효과를 감소시킬 수 있다.

한편, 절연층(120)의 내부뿐만 아니라 외부를 차폐하지 않으면, 전계의 일부는 절연층(120)으로 흡수되지만, 대부분의 전계는 외부로 방전된다. 이 경우, 전계가 소정치 이상으로 커지게 되면 전계에 의해 절연층(120)과 DC 케이블(110)의 외피가 파손될 수 있다. 따라서, 절연층(120)의 바깥쪽에는 다시 반도전층이 구비되며, 전술한 내부반도전층(114)과 구별하기 위하여 외부반도전층(125)으로 정의된다. 결국, 외부반도전층(125)은 접지되어 전술한 내부반도전층(114) 과의 사이에 전기력선의 분포를 등전위로 만들어 절연층(120)의 절연내력을 향상시키는 역할을 하게 된다. 또한, 외부반도전층(125)은 케이블에 있어서 절연층(120)의 표면을 평활하게 하여 전계집중을 완화시켜 코로나 방전을 방지할 수 있다.

외부반도전층(125)의 바깥쪽에는 케이블의 종류에 따라 금속시스 또는 중성선으로 이루어진 차폐층(127)이 구비된다. 차폐층(127)은 전기적 차폐 및 단락전류의 귀로를 위하여 구비된다.

DC 케이블(110)의 외곽에는 외피(129)가 구비된다. 외피(129)는 DC 케이블(110)의 외곽에 구비되어 DC 케이블(110)의 내부 구성을 보호하는 역할을 하게 된다. 따라서, 외피(129)는 빛, 풍우, 습기, 공기 중의 기체 등 각종 기후를 비롯한 자연환경에 견딜 수 있는 내후성, 화학물질 등과 같은 약품 등에 견디는 내약품성 및 기계적 강도가 우수한 성질을 갖게 된다. 일반적으로 PVC(Polyvinyl chloride; 폴리염화비닐) 또는 PE(Polyethylene: 폴리에틸렌)를 재질로 하여 외피를 제작하게 된다. 이하, 도면을 참조하여 상기와 같은 구성을 가지는 DC 케이블의 체적저항을 측정하는 시스템에 대해서 살펴본다.

도 2는 본 발명에 따른 DC 케이블의 체적저항측정 시스템의 회로도를 도시한 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 DC 케이블의 체적저항측정 시스템에서 DC 케이블의 단면구성을 도시한 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 DC 케이블의 체적저항측정 시스템(100)은 상기 DC 케이블(110)의 노출된 상기 절연층(120)의 외주를 따라 구비되는 측정전극부(130), 상기 DC 케이블(110) 양단부에 노출된 도체(112)와 연결되며 상기 노출된 절연층(120)을 감싸는 저항단말부(150), 상기 DC 케이블(110)의 상기 노출된 절연층(120)을 감싸는 보강절연층(140), 상기 DC 케이블의 도체(112)에 전압을 인가하는 전압공급부(160) 및 상기 측정전극부(130)와 연결되어 전류를 측정하는 전류계(170)를 구비한다. 나아가, 상기 DC 케이블의 체적저항측정 시스템(100)은 상기 노출된 절연층(120)의 외주를 따라 상기 측정전극부(130)에서 미리 결정된 거리만큼 이격되어 구비되는 적어도 하나의 가드전극부(132)를 더 구비할 수 있다.

상기 DC 케이블의 체적저항측정 시스템(100)은 상기 DC 케이블(110)의 체적저항을 측정하는 경우에 상기 절연층(120)의 적어도 일부가 노출되도록 상기 DC 케이블의 외부반도전층(125, 도 1 참조)을 제거하게 된다. 하지만, 본 발명에서는 상기 DC 케이블의 외부반도전층(125)을 상기 측정전극부(130) 및 가드전극부(132)로 활용하게 되어, 상기 외부반도전층을 제거하는 길이를 줄여 종래 기술에 비해 상기 외부반도전층을 제거하는 수고를 덜어줄 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 상기 DC 케이블(110)의 절연층(120)의 적어도 일부가 노출되도록 상기 DC 케이블(110)의 외부반도전층(125)이 제거되며, 상기 DC 케이블(110)의 양단부에는 도체(112)가 미리 결정된 길이만큼 돌출하여 노출된다. 상기 도체(112)에는 전압공급부(160)가 연결된다. 상기 전압공급부(160)는 상기 도체(112)로 미리 결정된 전압을 인가하게 된다. 따라서, 상기 DC 케이블(110)의 도체(112)가 상기 DC 케이블의 체적저항측정 시스템(100)에서 고압 전극부의 역할을 하게 된다.

상기 DC 케이블(110)의 노출된 절연층(120)의 외주에는 측정전극부(130)가 구비된다. 상기 측정전극부(130)는 별도의 구성요소를 부가하는 것도 가능하지만, 본 발명에서는 상기 DC 케이블의 외부반도전층(125)을 활용하여 구성된다. 즉, 상기 외부반도전층을 제거하는 경우에 상기 노출된 절연층(120)의 대략 중간부위에 미리 결정된 폭을 가지는 외부반도전층을 남겨두게 되어 상기 남겨진 외부반도전층을 측정전극부(130)로 활용하게 된다. 이러한 구성에 따르면, 별도의 측정전극부를 제작 및 설치하는 번거로움을 피할 수 있게 된다. 나아가, 상기 구성에서는 외부반도전층을 상대적으로 긴 거리만큼 제거하는 수고를 덜 수 있다.

상기 측정전극부(130)에는 전류계(170)가 연결된다. 상기 전류계(170)는 상기 측정전극부(130)와 연결되어 상기 도체(112)에 인가된 전압에 의해 흐르는 전류를 측정하게 된다.

한편, 상기 가드전극부(132)는 상기 측정전극부(130)에서 미리 결정된 거리만큼 이격되어 상기 노출된 절연층(120)의 외주를 따라 구비된다. 상기 가드전극부(132)는 상기 측정전극부(130)와 마찬가지로 상기 DC 케이블의 외부반도전층(125)을 활용하여 구성된다. 나아가, 상기 가드전극부(132)는 바람직하게 상기 측정전극부(130)를 사이에 두고 한 쌍 구비될 수 있다. 상기 가드전극부(132)는 상기 측정전극부(130)와 이격되어 구비되어 상기 절연층(120)의 표면을 따라 흐르는 누설전류를 제거하여 보다 정확한 전류 측정이 가능하도록 한다.

한편, 상기 DC 케이블의 체적저항측정 시스템(100)은 상기 DC 케이블의 상기 노출된 절연층(120)을 감싸는 보강절연층(140)을 구비하게 된다. 상기 보강절연층(140)은 상기 DC 케이블(110)의 노출된 절연층(120)을 감싸게 된다. 즉, 본 실시예에서 상기 보강절연층(140)은 상기 측정전극부(130), 가드전극부(132) 및 저항단말부(150) 사이의 노출된 상기 절연층(120)을 감싸도록 구비된다. 상기 보강절연층(140)은 외부의 공기에 비해 절연내력이 높은 절연테이프 등을 권취하여 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에서는 상기 노출된 도체(112)와 전기적으로 연결되는 저항단말부(150)를 구비하게 된다. 상기 저항단말부(150)는 그 일단부가 상기 노출된 도체(112)에 연결되며, 그 타단부는 가드전극부(132)에 연결된다. 상기 가드전극부(132)는 전술한 바와 같이 상기 DC 케이블(110)의 외부반도전층(125)을 활용하여 구성되므로, 상기와 같이 저항단말부(150)에 의해 도체(112)와 외부반도전층으로 구성된 가드전극부(132)를 연결하게 되면 종래에 비해 상기 DC 케이블의 등전위선 분포가 집중되지 않고 균등한 거리를 유지할 수 있게 된다.

한편, 상기 저항단말부(150)는 그 체적저항값이 대략 1.0*10⁸ 내지 1.0*10¹² (Ω·cm)의 값을 가지도록 구성될 수 있으며, 예를 들어 'Raychem'사의 'SCTM'을 사용하여 구성될 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 DC 케이블의 체적저항측정 시스템에서 상기 DC 케이블의 체적저항을 측정하는 방법은 전술한 종래 기술의 [수학식 1]을 활용한 방법과 유사하므로 반복적인 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명에 따른 DC 케이블의 체적저항측정 시스템에서 상기 DC 케이블(110)의 등전위 분포 및 종래의 측정장치에서 등전위 분포를 도시한 도면이다. 도 4에서 도 4(A)의 도면이 본 발명에 따른 DC 케이블의 체적저항측정 시스템에서 상기 DC 케이블(110)의 등전위 분포를 도시하며, 도 4(B)의 도면이 종래의 측정장치에서 등전위 분포를 도시한다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 DC 케이블의 체적저항측정 시스템과 같이 도체(112)와 외부반도전층(125)을 연결하는 저항단말부(150)를 구비하게 되면, 상기 외부반도전층(125)의 단부에 등전위선이 집중되지 않고 도 4(a)와 같이 등전위선이 상기 저항단말부(150)를 따라 대략 균일한 간격으로 분포하는 것을 알 수 있다. 도 4(A)에서 설명되지 않은 도면부호 '200'은 공기를 도시한다.

반면에, 본 발명의 저항단말부(150)를 구비하지 않는 종래 장치에서는 등전위선이 균일한 간격으로 분포하는 것이 아니라 상기 외부반도전층(125)의 단부에 등전위선이 집중되는 것을 알 수 있다.

상기와 같은 결과는 도 5에서도 확인할 수 있다. 도 5는 본 발명에 따른 DC 케이블의 체적저항측정 시스템에서 상기 DC 케이블(110)의 전계분포 및 종래의 측정장치에서 전계분포를 도시한 도면이다. 도 5에서 도 5(A)의 도면이 본 발명에 따른 DC 케이블의 체적저항측정 시스템에서 상기 DC 케이블의 전계 분포를 도시하며, 도 5(B)의 도면이 종래의 측정장치에서 전계 분포를 도시한다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 DC 케이블의 체적저항측정 시스템과 같이 도체(112)와 외부반도전층(125)을 연결하는 저항단말부(150)를 구비하게 되면, 상기 외부반도전층(125)의 단부에 전계가 집중되지 않고 도 5(a)와 같이 상기 절연층(120)의 내부를 따라 전계가 퍼져서 분포하는 것을 알 수 있다.

반면에, 본 발명의 저항단말부(150)를 구비하지 않는 종래 장치에서는 전계가 상기 외부반도전층(125)의 단부에 집중되는 것을 알 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...DC 케이블의 체적저항측정 시스템
112...도체
120...절연층
130...측정전극부
132...가드전극부
140...보강절연층
150...저항단말부

Claims (4)

1. 도체, 내부 반도전층, 절연층 및 외부 반도전층을 포함하는 DC 케이블의 체적저항을 측정하는 시스템에 있어서,
   상기 DC 케이블의 노출된 상기 절연층의 중심부에서 원주방향으로 외주를 따라 구비되는 측정전극부;
   상기 DC 케이블 양단부에 각각의 노출된 도체와 연결되며 상기 노출된 절연층을 상기 DC 케이블의 길이방향으로 상기 측정전극부와 이격된 위치까지 감싸는 저항단말부;
   상기 DC 케이블의 길이방향으로 상기 측정전극부의 양측에 접촉된 상태로 상기 노출된 절연층을 원주방향으로 감싸는 한 쌍의 보강절연층;
   상기 보강절연층 및 상기 저항단말부를 연결하며, 상기 측정전극부에서 상기 DC 케이블의 길이방향으로 미리 결정된 거리만큼 이격된 위치에서 상기 절연층의 외주를 원주방향으로 감싸는 한 쌍의 가드전극부;
   상기 DC 케이블의 도체에 전압을 인가하는 전압 공급부; 및
   상기 측정전극부와 연결되어 전류를 측정하는 전류계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 DC 케이블의 체적저항측정 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 측정전극부 및 가드전극부는 상기 DC 케이블의 외부 반도전층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 DC 케이블의 체적저항측정 시스템.
   
   

Images