KR102256351B1 - High Voltage direct current power cable - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초고압 직류 전력케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 절연체 내의 공간전하(space charge) 축적에 의한 전계왜곡과 직류 절연내력의 저하 및 임펄스 파괴강도의 저하를 동시에 방지하거나 최소화할 수 있는 초고압 직류 전력케이블에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-high voltage DC power cable. Specifically, the present invention relates to an ultra-high voltage DC power cable capable of simultaneously preventing or minimizing electric field distortion due to accumulation of space charges in an insulator, a decrease in DC dielectric strength, and a decrease in impulse breakdown strength.

Description

초고압 직류 전력케이블{High Voltage direct current power cable}High Voltage direct current power cable

본 발명은 초고압 직류 전력케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 절연체 내의 공간전하(space charge) 축적에 의한 전계왜곡과 직류 절연내력의 저하 및 임펄스 파괴강도의 저하를 동시에 방지하거나 최소화할 수 있는 초고압 직류 전력케이블에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-high voltage DC power cable. Specifically, the present invention relates to an ultra-high voltage DC power cable capable of simultaneously preventing or minimizing electric field distortion due to accumulation of space charges in an insulator, a decrease in DC dielectric strength, and a decrease in impulse breakdown strength.

일반적으로 대용량과 장거리 송전이 요망되는 대형 전력계통에서는 전력손실의 감소, 건설용지 문제, 송전용량 증대 등의 관점에서 송전전압을 높이는 고압송전이 필수적이라 할 수 있다.In general, in a large power system requiring large-capacity and long-distance transmission, it can be said that high-voltage transmission to increase the transmission voltage is essential in terms of reducing power loss, construction site problems, and increasing transmission capacity.

송전방식은 크게 교류송전방식과 직류송전방식으로 구분될 수 있으며, 이 중 직류송전방식은 직류로 전기 에너지를 보내는 것을 말한다. 구체적으로, 상기 직류송전방식은 먼저 송전 쪽의 교류전력을 적당한 전압으로 바꾸고 순변환장치에 의해 직류로 변환한 뒤 송전선로를 통해 수전 쪽으로 보내면, 수전 쪽에서는 역변환장치에 의해 직류전력을 다시 교류전력으로 변환하는 방식이다.The transmission method can be largely divided into an AC transmission method and a DC transmission method, of which the DC transmission method refers to the transmission of electric energy by direct current. Specifically, the DC transmission method first converts AC power from the transmission side to an appropriate voltage, converts it to DC by a forward conversion device, and then sends it to the power receiver through a transmission line, and the DC power is converted back to AC power by an inverse conversion device on the receiving side. It is a method of converting to.

특히, 상기 직류전송방식은 대용량의 전력을 장거리 수송하는데 유리하고 비동기 전력계통의 상호 연계가 가능하다는 장점이 있을 뿐만 아니라, 장거리 송전에 있어서 직류가 교류보다 전력 손실이 적고 안정도가 높으므로 많이 이용되고 있는 실정이다.In particular, the DC transmission method is advantageous for long-distance transport of large-capacity power and has the advantage that asynchronous power systems can be interconnected, and in long-distance transmission, DC has less power loss and higher stability than AC, so it is widely used. There is a situation.

상기 직류송전방식에 사용되는 (초)고압 직류 송전 케이블의 절연체는 절연유에 함침된 절연지 또는 폴리올레핀 수지를 베이스 수지로 하는 절연 조성물로부터 형성될 수 있는데, 최근에는 상대적으로 고온에서 케이블을 작동시킬 수 있어 송전용량을 증가시킬 수 있고 절연유 누유의 우려가 없는 폴리올레핀 수지를 포함하는 절연 조성물로 형성된 절연체가 많이 사용되고 있다.The insulator of the (ultra) high voltage direct current transmission cable used in the direct current transmission method may be formed from an insulating paper impregnated with insulating oil or an insulating composition using a polyolefin resin as a base resin, but recently, the cable can be operated at a relatively high temperature. Insulators formed of an insulating composition containing a polyolefin resin that can increase power transmission capacity and do not cause leakage of insulating oil are widely used.

그러나, 상기 폴리올레핀 수지는 직선형 분자쇄 구조를 갖고 있어 가교 과정을 통해 기계적, 열적 특성을 향상시켜 케이블 절연층에 적용되며, 상기 가교과정에서 가교제가 분해되며 필연적으로 발생하는 가교 부산물의 영향으로 케이블 절연층에 공간전하가 축적되는 문제가 있고, 상기 공간전하는 (초)고압 직류 송전 케이블 절연체 내의 전기장을 왜곡시켜 최초 설계된 절연 파괴전압보다 낮은 전압에서 절연 파괴를 일으킬 수 있다.However, since the polyolefin resin has a linear molecular chain structure, it is applied to the cable insulation layer by improving mechanical and thermal properties through a crosslinking process, and the crosslinking agent is decomposed during the crosslinking process, and cable insulation due to the influence of inevitable crosslinking by-products. There is a problem in that space charges are accumulated in the layer, and the space charges may cause insulation breakdown at a voltage lower than the initially designed insulation breakdown voltage by distorting the electric field in the insulator of the (ultra) high voltage DC transmission cable.

송전 방향 전환을 위해 극성반전이 필요한 전류형 직류송전(LCC)에 사용되는 케이블의 경우에는 상술한 문제를 해결하기 위하여 산화마그네슘 등과 같은 무기 첨가제가 케이블 절연층에 골고루 분산되어 있고, 직류 전기장 하에서 상기 무기 첨가제가 분극화되며 공간전하를 트랩(trap)하여 공간전하 축적에 의한 전계왜곡을 최소화할 수 있다. 하지만, 전압형 직류송전(VSC)의 경우에는 극성반전이 불필요하며, 케이블 절연체가 받는 전기적 응력에 최적화되도록 유기 첨가제가 첨가된 절연 조성물을 사용하는바 절연층에서의 공간전하 함량을 정밀히 제어할 필요가 있다.In the case of a cable used for current-type direct current transmission (LCC) that requires polarity reversal to change the transmission direction, inorganic additives such as magnesium oxide are evenly dispersed in the cable insulation layer in order to solve the above-described problem. The inorganic additive is polarized and traps space charges, thereby minimizing electric field distortion due to accumulation of space charges. However, in the case of voltage-type direct current transmission (VSC), polarity reversal is not necessary, and since an insulating composition added with an organic additive is used to optimize the electrical stress received by the cable insulator, it is necessary to precisely control the space charge content in the insulating layer. There is.

따라서, 절연체 내의 공간전하(space charge) 축적에 의한 전계왜곡과 직류 절연내력의 저하 및 임펄스 파괴강도의 저하를 동시에 방지하거나 최소화할 수 있고 특히 전압형 직류송전(VSC)에 사용하기 적합한 초고압 직류 전력케이블이 절실히 요구되고 있는 실정이다.Therefore, it is possible to simultaneously prevent or minimize electric field distortion due to the accumulation of space charges in the insulator, decrease in DC insulation strength, and decrease in impulse breakdown strength, and is particularly suitable for use in voltage-type DC transmission (VSC). Cables are in desperate demand.

본 발명은 절연체 내의 공간전하(space charge) 축적에 의한 전계왜곡과 직류 절연내력의 저하 및 임펄스 파괴강도의 저하를 동시에 방지하거나 최소화할 수 있는 초고압 직류 전력케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an ultra-high voltage DC power cable capable of simultaneously preventing or minimizing electric field distortion due to accumulation of space charges in an insulator, a decrease in DC dielectric strength, and a decrease in impulse breakdown strength.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,In order to solve the above problems, the present invention,

초고압 직류 전력케이블로서, 복수의 소선이 연선되어 형성된 도체; 상기 도체를 감싸는 내부 반도전층; 상기 내부 반도전층을 감싸는 절연층; 및 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층을 포함하고, 상기 절연층은 폴리올레핀 수지 및 가교제를 포함하는 절연 조성물로부터 형성되며, 상기 절연층은 이의 두께를 3등분하여 내층, 중층 및 외층으로 구분할 때 각 층에 포함된 가교 부산물 중 α-쿠밀알코올(α-cumyl alcohol; α-CA)에 대한 아래 수학식 1의 변동계수가 6.4 이하이고, α-메틸스티렌(α-methyl styrene; α-MS)에 대한 아래 수학식 1의 변동계수가 35.0 이하인 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블을 제공한다.An ultra-high voltage DC power cable, comprising: a conductor formed by twisting a plurality of wires; An inner semiconducting layer surrounding the conductor; An insulating layer surrounding the inner semiconducting layer; And an outer semiconducting layer surrounding the insulating layer, wherein the insulating layer is formed from an insulating composition containing a polyolefin resin and a crosslinking agent, and the insulating layer is divided into an inner layer, a middle layer, and an outer layer by dividing the thickness of the insulating layer into three. Among the crosslinking by-products contained in α-cumyl alcohol (α-CA), the coefficient of variation in Equation 1 below is 6.4 or less, and for α-methyl styrene (α-MS) It provides an ultra-high voltage DC power cable, characterized in that the coefficient of variation of Equation 1 below is 35.0 or less.

[수학식 1][Equation 1]

변동계수 = (층별 포함된 가교 부산물 함량비율의 표준편차 / 층별 포함된 가교 부산물 함량비율의 평균값) × 100Coefficient of variation = (Standard deviation of the content ratio of crosslinking by-products included in each layer / Average value of the content ratio of crosslinking by-products included in each layer) × 100

여기서, 상기 내층에 포함되는 가교 부산물 중 아세토페논(acetophenone; AP)의 함량비율이 25.5% 이하로 조절되는 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블을 제공한다.Here, it provides an ultra-high voltage DC power cable, characterized in that the content ratio of acetophenone (AP) among the crosslinking by-products included in the inner layer is adjusted to 25.5% or less.

또한, 상기 절연층의 절연파괴전압이 560 kV/mm 이상인 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블을 제공한다.In addition, it provides an ultra-high voltage DC power cable, characterized in that the dielectric breakdown voltage of the insulating layer is 560 kV / mm or more.

그리고, 상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블을 제공한다.In addition, the polyolefin resin provides an ultra-high voltage DC power cable, characterized in that it contains a polyethylene resin.

나아가, 상기 가교제는 과산화물계 가교제인 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블을 제공한다.Further, the crosslinking agent provides an ultra-high voltage DC power cable, characterized in that the peroxide-based crosslinking agent.

여기서, 상기 과산화물계 가교제는 디큐밀퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, 라우릴퍼옥사이드, t-부틸 큐밀퍼옥사이드, 디(t-부틸 퍼옥시 아이소프로필) 벤젠, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시)헥산 및 디-t-부틸 퍼옥사이드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블을 제공한다.Here, the peroxide-based crosslinking agent is dicumyl peroxide, benzoyl peroxide, lauryl peroxide, t-butyl cumyl peroxide, di(t-butyl peroxy isopropyl) benzene, 2,5-dimethyl-2,5-di It provides an ultra-high voltage DC power cable, characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of (t-butyl peroxy) hexane and di-t-butyl peroxide.

또한, 상기 절연 조성물은 산화방지제, 압출성 향상제 및 가교조제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블을 제공한다.In addition, the insulating composition provides an ultra-high voltage DC power cable, characterized in that it further comprises at least one additive selected from the group consisting of an antioxidant, an extrudability improver, and a crosslinking aid.

한편, 상기 내부 및 외부 반도전층을 형성하는 반도전 조성물은 이의 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 가교제의 함량이 0.1 내지 5 중량부인 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블을 제공한다.Meanwhile, the semiconducting composition forming the inner and outer semiconducting layers provides an ultra-high voltage DC power cable, characterized in that the content of the crosslinking agent is 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin.

여기서, 상기 베이스 수지는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌 메틸 아크릴레이트(EMA), 에틸렌 메틸 메타크릴레이트(EMMA), 에틸렌 에틸 아크릴레이트(EEA), 에틸렌 에틸 메타크릴레이트(EEMA), 에틸렌 (이소)프로필 아크릴레이트(EPA), 에틸렌 (이소)프로필 메타크릴레이트(EPMA), 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA) 및 에틸렌 부틸 메타크릴레이트(EBMA)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블을 제공한다.Here, the base resin is ethylene vinyl acetate (EVA), ethylene methyl acrylate (EMA), ethylene methyl methacrylate (EMMA), ethylene ethyl acrylate (EEA), ethylene ethyl methacrylate (EEMA), ethylene (iso ) Propyl acrylate (EPA), ethylene (iso) propyl methacrylate (EPMA), ethylene butyl acrylate (EBA), and ethylene butyl methacrylate (EBMA) characterized by comprising at least one selected from the group consisting of It provides an ultra-high voltage DC power cable.

본 발명에 따른 초고압 직류 전력케이블은 절연층을 형성하는 절연 조성물에 첨가되는 가교제의 함량과 베이스 수지의 적절한 개질에 의한 가교도 조절을 통해 가교시 생성되는 특정 가교 부산물의 함량을 정밀하게 제어함으로써 절연체 내의 공간전하 축적에 의한 전계왜곡과 직류 절연내력의 저하 및 임펄스 파괴강도의 저하를 동시에 방지하거나 최소화할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.The ultra-high voltage DC power cable according to the present invention precisely controls the content of a specific crosslinking by-product generated during crosslinking by controlling the content of the crosslinking agent added to the insulating composition forming the insulating layer and the degree of crosslinking by appropriate modification of the base resin. It exhibits an excellent effect of preventing or minimizing the electric field distortion due to the accumulation of internal space charges, the decrease in the DC dielectric strength and the impulse breakdown strength at the same time.

도 1은 본 발명에 따른 전력 케이블의 실시예에 관한 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically shows a cross-sectional structure of an embodiment of a power cable according to the present invention.

이하, 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 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art. The same reference numerals represent the same elements throughout the specification.

도 1은 본 발명에 따른 초고압 직류 전력케이블의 종단면도를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically shows a longitudinal cross-sectional view of an ultra-high voltage DC power cable according to the present invention.

도 1을 참조하면, 전력케이블(200)은 복수의 소선이 연선되어 형성된 도체(210), 상기 도체를 감싸는 내부반도전층(212), 상기 내부반도전층(212)을 감싸는 절연층(214), 상기 절연층(214)을 감싸는 외부반도전층(216)을 포함하여, 상기 도체(210)를 따라 케이블 길이 방향으로만 전력을 전송하고, 케이블 반경 방향으로는 전류가 누설되지 않도록 하는 케이블 코어부를 구비한다.Referring to FIG. 1, a power cable 200 includes a conductor 210 formed by twisting a plurality of wires, an inner semiconducting layer 212 surrounding the conductor, an insulating layer 214 surrounding the inner semiconducting layer 212, Including an outer semiconducting layer 216 surrounding the insulating layer 214, a cable core portion is provided that transmits power only in the length direction of the cable along the conductor 210 and prevents current from leaking in the cable radial direction. do.

상기 도체(210)는 전력을 전송하기 위해 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 전력 손실을 최소화할 수 있도록 도전율이 우수하고 케이블 제조 및 사용에 적절한 강도와 유연성을 가진 소재, 예를 들어 구리 또는 알루미늄 등으로 구성될 수 있다. 상기 도체(210)는 복수개의 원형소선을 연선하여 원형으로 압축한 원형 압축도체일 수 있고, 원형의 중심소선(210A)과 상기 원형 중심소선(210A)을 감싸도록 연선된 평각소선(210B)으로 이루어진 평각소선층(210C)을 구비하며 전체적으로 원형의 단면을 가지는 평각도체일 수 있으며, 상기 평각도체는 원형 압축도체에 비하여 점적율이 상대적으로 높아 케이블 외경을 축소할 수 있는 장점이 있다.The conductor 210 serves as a path through which current flows to transmit power, and a material having excellent conductivity and strength and flexibility suitable for manufacturing and use of cables, for example, copper or aluminum, so as to minimize power loss. It can be composed of. The conductor 210 may be a circular compression conductor obtained by twisting a plurality of circular element wires and compressing it into a circular shape, and includes a circular central element wire 210A and a flat element wire 210B stranded to surround the circular central element wire 210A. It may be a flat-angle conductor having a formed flat-angle element layer 210C and having a circular cross-section as a whole, and the flat-angle conductor has an advantage of reducing the outer diameter of the cable due to a relatively high drop ratio compared to the circular compression conductor.

그런데, 도체(210)는 복수의 소선을 연선하여 형성되므로 그 표면이 평활하지 않아 전계가 불균일할 수 있으며, 부분적으로 코로나 방전이 일어나기 쉽다. 또한, 도체(210) 표면과 후술하는 절연층(214) 사이에 공극이 생기게 되면 절연성능이 저하될 수 있다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도체(210) 외부에는 내부반도전층(212)이 형성된다.However, since the conductor 210 is formed by twisting a plurality of wires, the surface thereof is not smooth, so that the electric field may be uneven, and corona discharge is likely to occur partially. In addition, when a void is formed between the surface of the conductor 210 and the insulating layer 214 to be described later, the insulating performance may be deteriorated. In order to solve the above problems, an inner semiconductor layer 212 is formed outside the conductor 210.

상기 내부반도전층(212)은 절연성 물질에 카본블랙, 카본 나노튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등의 도전성 입자가 첨가되어 반도전성을 가지게 되며, 상기 도체(210)와 후술하는 절연층(214) 사이에서 급격한 전계변화가 발생하는 것을 방지하여 절연성능을 안정화하는 기능을 수행한다. 또한, 도체면의 불균일한 전하분포를 억제함으로써 전계를 균일하게 하고, 도체(210)와 절연층(214) 간의 공극 형성을 방지하여 코로나 방전, 절연파괴 등을 억제하는 역할도 하게 된다.The inner semiconducting layer 212 has semiconducting properties by adding conductive particles such as carbon black, carbon nanotubes, carbon nanoplates, and graphite to an insulating material, and between the conductor 210 and the insulating layer 214 to be described later. It performs a function of stabilizing insulation performance by preventing rapid electric field change from occurring. In addition, by suppressing uneven electric charge distribution on the conductor surface, the electric field is made uniform, and the formation of voids between the conductor 210 and the insulating layer 214 is prevented, thereby suppressing corona discharge and insulation breakdown.

상기 내부반도전층(212)의 바깥쪽에는 절연층(214)이 구비되어 도체(210)를 따라 흐르는 전류가 외부로 누설되지 않도록 외부와 전기적으로 절연시켜 준다. 일반적으로 상기 절연층(214)은 파괴전압이 높고, 절연성능이 장기간 안정적으로 유지될 수 있어야 한다. 나아가 유전손실이 적으며 내열성 등의 열에 대한 저항 성능을 지니고 있어야 한다. 따라서, 상기 절연층(214)은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지가 사용될 수 있으며, 나아가 폴리에틸렌 수지가 바람직하다. 여기서, 상기 폴리에틸렌 수지는 가교수지로 이루어질 수 있다.An insulating layer 214 is provided outside the inner semiconducting layer 212 to electrically insulate the current flowing through the conductor 210 from the outside so as not to leak to the outside. In general, the insulating layer 214 must have a high breakdown voltage and must be able to stably maintain the insulating performance for a long time. Furthermore, it should have low dielectric loss and have resistance to heat such as heat resistance. Accordingly, the insulating layer 214 may be a polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene, and further, a polyethylene resin is preferable. Here, the polyethylene resin may be made of a crosslinked resin.

상기 절연층(214)의 외부에는 외부반도전층(216)이 구비된다. 상기 외부반도전층(216)은 내부반도전층(212)과 같이 절연성 물질에 도전성 입자, 예를 들면 카본블랙, 카본나뉴튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등이 첨가되어 반도전성을 가지는 물질로 형성되어, 상기 절연층(214)과 후술하는 금속시스(22) 사이의 불균일한 전하 분포를 억제하여 절연 성능을 안정화한다. 또한, 상기 외부반도전층(216)은 케이블에 있어서 절연층(214)의 표면을 평활하게 하여 전계집중을 완화시켜 코로나 방전을 방지하며, 상기 절연층(214)을 물리적으로 보호하는 기능도 수행한다.An outer semiconducting layer 216 is provided outside the insulating layer 214. The outer semiconducting layer 216 is formed of a material having semiconducting properties by adding conductive particles such as carbon black, carbon nanotubes, carbon nanoplates, graphite, etc. to an insulating material like the inner semiconducting layer 212, Insulation performance is stabilized by suppressing uneven electric charge distribution between the insulating layer 214 and the metal sheath 22 to be described later. In addition, the outer semiconducting layer 216 smooths the surface of the insulating layer 214 in the cable to reduce the electric field concentration to prevent corona discharge, and also performs a function of physically protecting the insulating layer 214. .

상기 케이블 코어부, 특히 상기 내부반도전층(212), 절연층(214) 내지 외부반도전층(216)은 전술한 공간전하의 생성, 축적 내지 주입에 따른 전계왜곡 및 이로 인한 절연파괴가 가장 우려되는 부분으로서 이에 대한 구체적인 설명은 별도로 후술한다.The cable core portion, in particular, the inner semiconducting layer 212, the insulating layer 214 to the outer semiconducting layer 216 is most concerned about the electric field distortion caused by the generation, accumulation or injection of the above-described space charges, and the resulting insulation breakdown. As a part, a detailed description of this will be separately described later.

상기 코어부는 케이블에 수분이 침투하는 것을 방지하기 위한 수분흡수층을 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 수분흡수층은 연선된 소선 사이 및/또는 도체(210)의 외부에 형성될 수 있으며, 케이블에 침투한 수분을 흡수하는 속도가 빠르고, 흡수 상태를 유지하는 능력이 우수한 고흡수성 수지(super absorbent polymer; SAP)를 포함하는 분말, 테이프, 코팅층 또는 필름 등의 형태로 구성되어 케이블 길이방향으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 상기 수분흡수층은 급격한 전계 변화를 방지하기 위하여 반도전성을 가질 수 있다.The core portion may additionally include a moisture absorption layer for preventing moisture from penetrating into the cable. The moisture-absorbing layer may be formed between stranded wires and/or outside the conductor 210, the speed of absorbing moisture penetrating into the cable is fast, and a super absorbent polymer having excellent ability to maintain an absorption state. ; It is composed in the form of powder, tape, coating layer or film containing SAP) to prevent moisture from penetrating in the length direction of the cable. In addition, the moisture absorption layer may have semiconducting properties in order to prevent rapid electric field change.

상기 코어부의 외부에는 보호시스부가 구비되며, 해저와 같이 수분에 노출이 많이 되는 환경에 포설되는 전력케이블은 외장부를 추가적으로 구비한다. 상기 보호시스부 및 외장부는 케이블의 전력 전송 성능에 영향을 미칠 수 있는 수분침투, 기계적 외상, 부식 등의 다양한 환경요인으로부터 상기 케이블 코어부를 보호한다.A protection sheath part is provided outside the core part, and a power cable installed in an environment exposed to moisture, such as a seabed, further includes an exterior part. The protection sheath part and the outer part protect the cable core part from various environmental factors such as moisture penetration, mechanical trauma, and corrosion that may affect the power transmission performance of the cable.

상기 보호시스부는 금속 시스층(218)와 내부 시스(220)를 포함하여, 사고전류, 외력 내지 기타 외부환경 요인으로부터 상기 케이블 코어부를 보호한다.The protective sheath portion includes a metal sheath layer 218 and an inner sheath 220 to protect the cable core portion from accidental current, external force, and other external environmental factors.

상기 금속 시스층(218)는 전력케이블 단부에서의 접지되어 지락 또는 단락 등의 사고 발생시 사고 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 외부의 충격으로부터 케이블을 보호하고, 전계가 케이블 외부로 방전되지 못하도록 할 수 있다. 또한, 해저 등의 환경에 부설되는 케이블의 경우, 상기 금속 시스층(218)이 상기 코어부를 실링하도록 형성되어 수분과 같은 이물질이 침입하여 절연 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 상기 코어부 외부에 용융된 금속을 압출하여 이음새가 없는 연속적인 외면을 가지도록 형성하여 차수성능이 우수하게 할 수 있다. 상기 금속으로는 납(Lead) 또는 알루미늄을 사용하며, 특히 해저 케이블의 경우에는 해수에 대한 내식성이 우수한 납을 사용하는 것이 바람직하고, 기계적 성질을 보완하기 위해 금속 원소를 첨가한 합금연(Lead alloy)을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.The metal sheath layer 218 is grounded at the end of the power cable and serves as a path through which accident current flows in case of an accident such as a ground fault or a short circuit, protects the cable from external shocks, and prevents the electric field from being discharged to the outside of the cable. have. In addition, in the case of a cable laid in an environment such as a seabed, the metal sheath layer 218 is formed to seal the core portion, so that foreign matter such as moisture may intrude, thereby preventing the insulation performance from deteriorating. For example, the molten metal may be extruded outside the core part to form a seamless, continuous outer surface, so that the order performance may be excellent. Lead or aluminum is used as the metal. In particular, in the case of submarine cables, it is preferable to use lead having excellent corrosion resistance against seawater. It is more preferable to use ).

또한, 상기 금속 시스층(218)은 케이블의 내식성, 차수성 등을 추가로 향상시키고 상기 내부 시스(220)와의 접착력을 향상시키기 위해 표면에 부식 방지 컴파운드, 예를 들어, 블로운 아스팔트 등이 도포될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 금속 시스층(218)과 상기 코어부 사이에는 동선직입 테이프(미도시) 내지 수분 흡수층이 추가적으로 구비될 수 있다. 상기 동선직입 테이프는 동선(Copper wire)과 부직포 테이프 등으로 구성되어 외부반도전층(216)과 금속 시스층(218)간의 전기적 접촉을 원활히 하는 작용을 하며, 상기 수분흡수층은 케이블에 침투한 수분을 흡수하는 속도가 빠르고, 흡수 상태를 유지하는 능력이 우수한 고흡수성 수지(super absorbent polymer; SAP)를 포함하는 분말, 테이프, 코팅층 또는 필름 등의 형태로 구성되어 케이블 길이방향으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 상기 수분흡수층에서의 급격한 전계 변화를 방지하기 위해 수분 흡수층에 동선을 포함시켜 구성할 수도 있다.In addition, the metal sheath layer 218 is coated with an anti-corrosion compound, for example, blown asphalt, on the surface in order to further improve the corrosion resistance and water resistance of the cable and improve adhesion with the inner sheath 220 Can be. In addition, a copper wire straight tape (not shown) or a moisture absorbing layer may be additionally provided between the metal sheath layer 218 and the core part. The direct copper wire tape is composed of a copper wire and a non-woven tape to facilitate electrical contact between the outer semiconducting layer 216 and the metal sheath layer 218, and the moisture absorbing layer absorbs moisture penetrating the cable. It is composed in the form of powder, tape, coating layer or film containing super absorbent polymer (SAP) with high absorption speed and excellent ability to maintain the absorption state to prevent moisture from penetrating in the length direction of the cable. Plays a role. In addition, in order to prevent a rapid electric field change in the moisture absorbing layer, the moisture absorbing layer may include a copper wire.

상기 금속 시스층(218)의 외부에는 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(polyethylene) 등과 같은 수지로 구성된 내부 시스(220)가 형성되어 케이블의 내식성, 차수성 등을 향상시키고, 기계적 외상 및 열, 자외선 등의 기타 외부 환경 요인으로 부터 케이블을 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 특히, 해저에 포설되는 전력케이블의 경우에는 차수성이 우수한 폴리에틸렌 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 난연성이 요구되는 환경에서는 폴리염화비닐 수지를 사용하는 것이 바람직하다.Outside of the metal sheath layer 218, an inner sheath 220 made of a resin such as polyvinyl chloride (PVC), polyethylene, etc. is formed to improve the corrosion resistance and water resistance of the cable, and mechanical trauma and heat, It can protect the cable from other external environmental factors such as ultraviolet rays. In particular, in the case of a power cable laid on the seabed, it is preferable to use a polyethylene resin having excellent water-repellent properties, and in an environment where flame retardancy is required, it is preferable to use a polyvinyl chloride resin.

상기 보호 시스부는 반도전성 부직포 테이프 등으로 이루어져 전력케이블에 가해지는 외력을 완충하는 금속보강층, 폴리염화비닐 내지 폴리에틸렌 등의 수지로 구성되는 외부 시스를 더 구비하여 전력케이블의 내식성, 차수성 등을 더욱 향상시키고, 기계적 외상 및 열, 자외선 등의 기타 외부 환경 요인으로 부터 케이블을 추가적으로 보호할 수 있다.The protective sheath unit further includes a metal reinforcing layer made of semiconductive non-woven tape, etc. to buffer external force applied to the power cable, and an outer sheath made of resin such as polyvinyl chloride or polyethylene to further enhance the corrosion resistance and water resistance of the power cable. It can improve and additionally protect the cable from mechanical trauma and other external environmental factors such as heat and ultraviolet rays.

또한, 해저에 포설되는 전력케이블은 선박의 닻 등에 의해 외상을 입기 쉬우며, 해류나 파랑 등에 의한 굽힘력, 해저면과의 마찰력 등에 의해서도 파손될 수 있으므로 이를 막기 위하여 상기 보호 시스부의 외부에는 외장부가 형성될 수 있다.In addition, the power cable installed on the seabed is easily traumatized by ship's anchors, and may be damaged by bending force due to ocean currents or waves, frictional force with the sea floor, etc., so an exterior part is formed outside the protection sheath to prevent this. Can be.

상기 외장부는 아머층 및 써빙층을 포함할 수 있다. 상기 아머층은 강철, 아연도금강, 구리, 황동, 청동 등으로 이루어지고 단면 형태가 원형, 평각형 등인 와이어를 횡권하여 적어도 1층 이상으로 구성할 수 있다. 상기 아머층은 케이블의 기계적 특성과 성능을 강화하는 기능을 수행할 뿐만 아니라 외력으로부터 케이블을 추가적으로 보호한다. 폴리프로필렌 얀 등으로 구성되는 상기 써빙층은 상기 아머층의 상부 및/또는 하부에 1층 이상으로 형성되어 케이블을 보호하며, 최외곽에 형성되는 써빙층은 색상이 다른 2종 이상의 재료로 구성되어 해저에서 포설된 케이블의 가시성을 확보할 수 있다.The exterior portion may include an armor layer and a serving layer. The armor layer may be made of steel, galvanized steel, copper, brass, bronze, etc., and may be composed of at least one layer by winding a wire having a circular shape or a flat shape in cross section. The armor layer not only performs a function of enhancing mechanical properties and performance of the cable, but also additionally protects the cable from external force. The serving layer composed of polypropylene yarn, etc. is formed in one or more layers above and/or below the armor layer to protect the cable, and the serving layer formed on the outermost side is composed of two or more materials having different colors. Visibility of cables laid in the seabed can be secured.

상술한 내부 반도전층(212) 및 외부 반도전층(216)은 베이스 수지에 카본블랙, 카본나뉴튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등의 전도성 입자가 분산되어 있고, 가교제, 산화방지제, 스코치 억제제 등이 추가로 첨가된 반도전 조성물의 압출에 의해 형성된다.In the above-described inner semiconducting layer 212 and outer semiconducting layer 216, conductive particles such as carbon black, carbon nanotube, carbon nanoplate, graphite, etc. are dispersed in a base resin, and a crosslinking agent, antioxidant, scorch inhibitor, etc. are added. It is formed by extrusion of the semiconducting composition added to.

여기서, 상기 베이스 수지는 상기 반도전층(212,216)과 상기 절연층(214)의 층간 접착력을 위해 상기 절연층(214)을 형성하는 절연 조성물의 베이스 수지와 유사한 계열의 올레핀 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 상기 전도성 입자와의 상용성을 고려하여 올레핀과 극성 단량체, 예를 들어 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌 메틸 아크릴레이트(EMA), 에틸렌 메틸 메타크릴레이트(EMMA), 에틸렌 에틸 아크릴레이트(EEA), 에틸렌 에틸 메타크릴레이트(EEMA), 에틸렌 (이소)프로필 아크릴레이트(EPA), 에틸렌 (이소)프로필 메타크릴레이트(EPMA), 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA), 에틸렌 부틸 메타크릴레이트(EBMA) 등을 사용하는 것이 바람직하다.Here, as the base resin, it is preferable to use an olefin resin similar to the base resin of the insulating composition forming the insulating layer 214 for interlayer adhesion between the semiconducting layers 212 and 216 and the insulating layer 214, and , More preferably, in consideration of compatibility with the conductive particles, olefins and polar monomers, such as ethylene vinyl acetate (EVA), ethylene methyl acrylate (EMA), ethylene methyl methacrylate (EMMA), ethylene ethyl acrylic Ethylene (EEA), ethylene ethyl methacrylate (EEMA), ethylene (iso)propyl acrylate (EPA), ethylene (iso) propyl methacrylate (EPMA), ethylene butyl acrylate (EBA), ethylene butyl methacrylate It is preferable to use (EBMA) or the like.

또한, 상기 가교제는 상기 반도전층(212,216)에 포함된 베이스 수지의 가교방식에 따라 실란계 가교제, 또는 디큐밀퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, 라우릴퍼옥사이드, t-부틸 큐밀퍼옥사이드, 디(t-부틸 퍼옥시 아이소프로필) 벤젠, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시)헥산, 디-t-부틸 퍼옥사이드 등의 유기과산화물계 가교제일 수 있다.In addition, the crosslinking agent is a silane-based crosslinking agent, or dicumyl peroxide, benzoyl peroxide, lauryl peroxide, t-butyl cumyl peroxide, di(t- It may be an organic peroxide-based crosslinking agent such as butyl peroxy isopropyl) benzene, 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butyl peroxy)hexane, and di-t-butyl peroxide.

그리고, 상기 내부 및 외부 반도전층(212,216)을 형성하는 반도전 조성물은 이의 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 카본블랙 등의 전도성 입자를 45 내지 70 중량부로 포함할 수 있다. 상기 전도성 입자의 함량이 45 중량부 미만인 경우 충분한 반도전 특성이 구현될 수 없는 반면, 70 중량부 초과시 상기 내부 및 외부 반도전층(212,216)의 압출성이 저하되어 표면특성이 저하되거나 케이블의 생산성이 저하되는 문제가 있다.In addition, the semiconducting composition forming the inner and outer semiconducting layers 212 and 216 may contain 45 to 70 parts by weight of conductive particles such as carbon black based on 100 parts by weight of the base resin thereof. When the content of the conductive particles is less than 45 parts by weight, sufficient semiconducting properties cannot be realized, whereas when the content of the conductive particles exceeds 70 parts by weight, the extrudability of the inner and outer semiconducting layers 212 and 216 decreases, resulting in a decrease in surface characteristics or productivity of the cable. There is a problem of deterioration.

또한, 상기 내부 및 외부 반도전층(212,216)을 형성하는 반도전 조성물은 이의 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 상기 가교제의 함량이 0.1 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 1.5 중량부로 정밀하게 조절될 수 있다.In addition, in the semiconductive composition forming the inner and outer semiconducting layers 212 and 216, the content of the crosslinking agent may be precisely adjusted to 0.1 to 5 parts by weight, preferably 0.1 to 1.5 parts by weight, based on 100 parts by weight of its base resin. have.

여기서, 상기 가교제의 함량이 5 중량부 초과인 경우 상기 반도전 조성물에 포함된 베이스 수지의 가교시 필수적으로 생성되는 가교부산물의 함량이 과다하고, 이러한 가교부산물이 상기 반도전층(212,216)과 상기 절연층(214) 사이의 계면을 통해 상기 절연층(214) 내부로 이동하여 이종전하(heterocharge)를 축적시킴으로써 전계의 왜곡을 가중시켜 상기 절연층(214)의 절연파괴 전압을 저하시키는 문제를 유발할 수 있는 반면, 0.1 중량부 미만인 경우 가교도가 불충분하여 상기 반도전층(212,216)의 기계적 특성, 내열성 등이 불충분할 수 있다.Here, when the content of the crosslinking agent is more than 5 parts by weight, the content of the crosslinking by-product essentially generated when crosslinking the base resin included in the semiconducting composition is excessive, and such a crosslinking by-product is used for the semiconducting layers 212 and 216 and the insulating material. By moving into the insulating layer 214 through the interface between the layers 214 and accumulating heterocharges, the distortion of the electric field is increased, thereby causing a problem of lowering the dielectric breakdown voltage of the insulating layer 214. On the other hand, when the amount is less than 0.1 part by weight, the degree of crosslinking may be insufficient, and thus mechanical properties, heat resistance, and the like of the semiconducting layers 212 and 216 may be insufficient.

상기 절연층(214)은 예를 들어 베이스 수지로서 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지일 수 있고, 바람직하게는 폴리에틸렌 수지를 포함하는 절연 조성물의 압출에 의해 형성될 수 있다.The insulating layer 214 may be, for example, a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene as a base resin, and preferably may be formed by extrusion of an insulating composition containing a polyethylene resin.

상기 폴리에틸렌 수지는 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 또는 이들의 조합일 수 있다. 또한, 상기 폴리에틸렌 수지는 단독중합체, 에틸렌과 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐 등의 α-올레핀과의 랜덤 또는 블록 공중합체, 또는 이들의 조합일 수 있다.The polyethylene resin may be ultra low density polyethylene (ULDPE), low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), medium density polyethylene (MDPE), high density polyethylene (HDPE), or a combination thereof. In addition, the polyethylene resin may be a homopolymer, a random or block copolymer of an α-olefin such as ethylene and propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, and 1-octene, or a combination thereof.

또한, 상기 절연층(214)을 형성하는 절연 조성물은 가교제를 포함함으로써, 상기 절연층(214)은 압출시 또는 압출 후 별도의 가교 공정에 의해 가교 폴리올레핀(XLPO), 바람직하게는 가교 폴리에틸렌(XLPE)으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 절연 조성물은 산화방지제, 압출성향상제, 가교조제 등의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.In addition, since the insulating composition forming the insulating layer 214 includes a crosslinking agent, the insulating layer 214 is crosslinked polyolefin (XLPO), preferably crosslinked polyethylene (XLPE), by a separate crosslinking process during or after extrusion. ) Can be made. In addition, the insulating composition may further include other additives such as an antioxidant, an extrusion enhancer, and a crosslinking aid.

상기 절연 조성물에 포함되는 가교제는 상기 반도전 조성물에 포함되는 가교제와 동일할 수 있고, 예를 들어, 상기 폴리올레핀의 가교방식에 따라 실란계 가교제, 또는 디큐밀퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, 라우릴퍼옥사이드, t-부틸 큐밀퍼옥사이드, 디(t-부틸 퍼옥시 아이소프로필) 벤젠, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시)헥산, 디-t-부틸 퍼옥사이드 등의 유기과산화물계 가교제일 수 있다. 여기서, 상기 절연 조성물에 포함되는 가교제는 상기 절연 조성물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 미만, 예를 들어, 0.1 중량% 이상 1 중량% 미만의 함량으로 포함될 수 있다.The crosslinking agent included in the insulating composition may be the same as the crosslinking agent included in the semiconducting composition, for example, a silane-based crosslinking agent, or dicumyl peroxide, benzoyl peroxide, lauryl peroxide depending on the crosslinking method of the polyolefin. , t-butyl cumyl peroxide, di(t-butyl peroxy isopropyl) benzene, 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butyl peroxy) hexane, di-t-butyl peroxide, etc. It may be a peroxide-based crosslinking agent. Here, the crosslinking agent included in the insulating composition may be included in an amount of less than 1% by weight, for example, 0.1% by weight or more and less than 1% by weight, based on the total weight of the insulating composition.

본 발명자들은 상기 절연층(14)의 가교시 불가피하게 생성되는 가교 부산물 중 공간전하 생성에 큰 영향을 미치는 특정한 가교 부산물이 α-쿠밀알코올(α-cumyl alcohol; α-CA) 및 이의 2차 반응으로 생성되는 α-메틸스티렌(α-methyl styrene; α-MS)임을 실험적으로 확인했고, 상기 절연층(14)을 형성하는 절연 조성물에 포함되는 가교제의 함량을 1 중량% 미만으로 제한하고 상기 절연층(14)의 가교 후 탈가스화(degasing)를 통해 상기 특정한 가교 부산물의 함량을 제한할 수 있으며, 특히 절연층의 두께에서 위치별로 상기 특정한 가교 부산물의 함량을 제한할 수 있으며, 이러한 특정한 가교 부산물의 함량의 제한에 의해 공간전하 생성과 전계왜곡을 현저히 저감시킬 수 있고, 결과적으로 상기 절연층(14)의 직류 절연내력의 저하 및 임펄스 파괴강도의 저하를 동시에 방지하거나 최소화할 수 있음을 실험적으로 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.Among the crosslinking byproducts that are unavoidably generated when the insulating layer 14 is crosslinked, the present inventors believe that a specific crosslinking byproduct that has a great influence on the generation of space charges is α-cumyl alcohol (α-CA) and its secondary reaction. It was experimentally confirmed that it was α-methyl styrene (α-MS), and the content of the crosslinking agent included in the insulating composition forming the insulating layer 14 was limited to less than 1% by weight, and the insulation After crosslinking of the layer 14, the content of the specific crosslinking by-product can be limited through degasing, and in particular, the content of the specific crosslinking by-product can be limited by location in the thickness of the insulating layer. By limiting the content of By confirming, the present invention was completed.

나아가, 본 발명자들은 가교제의 함량이 1 중량% 미만으로 제한됨으로써 절연층(14)의 가교도가 저하되고, 결과적으로 상기 절연층(14)의 기계적, 열적 특성이 저하될 수 있는 문제는 상기 절연층(14)을 형성하는 절연 조성물에 포함되는 베이스 수지의 비닐기 함량을 증가시켜 60% 이상, 예를 들어 60 내지 70%의 가교도를 달성하여 해결할 수 있음을 실험적으로 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.Furthermore, the present inventors have found that the crosslinking degree of the insulating layer 14 is reduced by limiting the content of the crosslinking agent to less than 1% by weight, and as a result, the problem that the mechanical and thermal properties of the insulating layer 14 may be deteriorated is The present invention was completed by experimentally confirming that it can be solved by increasing the vinyl group content of the base resin included in the insulating composition forming (14) to achieve a crosslinking degree of 60% or more, for example, 60 to 70%.

구체적으로, 상기 절연층(14)은 이의 두께를 3등분하여 도체(10) 직상에 배치되는 하층인 내층, 상기 내층 위에 배치되는 중층 및 상기 중층 위에 배치되는 외층으로 구분할 때, 각 층에 포함된 상기 2종의 특정한 가교 부산물 중 α-쿠밀알코올(α-cumyl alcohol; α-CA)의 함량비율의 편차를 나타내는 아래 수학식 1의 변동계수가 6.4 이하이고, α-메틸스티렌(α-methyl styrene; α-MS)의 함량비율의 편차를 나타내는 아래 수학식 1의 변동계수가 35.0 이하로 조절되어 상기 절연층(14) 내의 공간전하 생성이 억제됨으로써, 상기 절연층(14) 내에서의 전계왜곡이 억제되고, 결과적으로 상기 절연층(14)의 직류 절연내력의 저하 및 임펄스 파괴강도의 저하를 동시에 방지하거나 최소화할 수 있다. 여기서, 상기 함량비율은 각 층에 포함된 가교 부산물의 총 함량을 기준으로 한다.Specifically, the insulating layer 14 is divided into three parts by dividing its thickness into an inner layer, which is a lower layer disposed directly on the conductor 10, a middle layer disposed on the inner layer, and an outer layer disposed on the middle layer. The coefficient of variation in Equation 1 below, representing the variation in the content ratio of α-cumyl alcohol (α-CA) among the two specific crosslinking by-products, is 6.4 or less, and α-methyl styrene ; The coefficient of variation in Equation 1 below, representing the variation in the content ratio of α-MS), is adjusted to 35.0 or less to suppress the generation of space charges in the insulating layer 14, thereby suppressing the electric field distortion in the insulating layer 14 This is suppressed, and as a result, it is possible to prevent or minimize a decrease in the DC dielectric strength of the insulating layer 14 and a decrease in impulse breaking strength at the same time. Here, the content ratio is based on the total content of crosslinking by-products included in each layer.

[수학식 1][Equation 1]

변동계수 = (층별 포함된 가교 부산물 함량비율의 표준편차 / 층별 포함된 가교 부산물 함량비율의 평균값) × 100Coefficient of variation = (Standard deviation of the content ratio of crosslinking by-products included in each layer / Average value of the content ratio of crosslinking by-products included in each layer) × 100

나아가, 상기 절연층(14) 중 상기 내층은 도체(10) 직상에 배치되어 내부반도전층(12)과의 이종계면을 형성하기 때문에 상대적으로 고전계가 인가되어 절연에 취약한 부분이므로 가교 부산물 중 상기 내층에 포함되고 직류 파괴전압(DC BDV)에 영향을 미치는 아세토페논(acetophenone; AP)의 함량비율이 25.5% 이하로 조절되는 것이 더욱 바람직하다. 여기서, 상기 함량비율은 내층에 포함된 가교 부산물의 총 함량을 기준으로 한다.Furthermore, the inner layer of the insulating layer 14 is disposed directly on the conductor 10 to form a heterogeneous interface with the inner semiconducting layer 12, so that a relatively high electric field is applied to the inner layer, so that the inner layer is a part that is vulnerable to insulation. It is more preferable that the content ratio of acetophenone (AP) included in and affecting the direct current breakdown voltage (DC BDV) is adjusted to 25.5% or less. Here, the content ratio is based on the total content of crosslinking by-products included in the inner layer.

[실시예][Example]

1. 모델 케이블의 제조예1. Manufacturing example of model cable

내부반도전층, 절연층 및 외부반도전층을 포함하여 절연 두께가 약 4mm이며, 도체 단면적이 약 400SQ인 모델 케이블로서, 상기 절연층에 첨가된 가교제의 함량을 조절하고 가교 및 탈가스화를 통해 가교부산물의 함량을 조절함으로써, 상기 절연층의 두께를 3등분하여 구분되는 내층, 중층 및 외층의 층별/가교 부산물 종류별 가교 부산물의 함량비, 층별 표준편차 및 수학식 1에 의해 정의되는 변동계수가 아래 표 1에 나타난 바와 같이 조절된 실시예 내지 비교예의 모델 케이블을 각각 제조했다. 상기 절연층의 내층, 중층 및 외층 각각에서의 중간 임의의 지점에서 채취된 시편에서 각 가교부산물의 함량을 측정하여, 각 가교 부산물의 함량비, 층별 표준편차 및 변동계수를 산출하였다.This is a model cable with an insulation thickness of about 4mm including the inner semiconducting layer, the insulation layer and the outer semiconducting layer, and a conductor cross-sectional area of about 400SQ. The crosslinking by-product through crosslinking and degassing by controlling the content of the crosslinking agent added to the insulating layer. By adjusting the content of the insulating layer, the content ratio of crosslinking byproducts by layer/crosslinking byproduct type of each layer/crosslinking byproduct of the inner layer, the middle layer and the outer layer divided by dividing the thickness of the insulating layer into three, the standard deviation of each layer, and the coefficient of variation defined by Equation 1 are shown in the table below. Model cables of Examples to Comparative Examples adjusted as shown in 1 were prepared, respectively. The content of each crosslinking by-product was measured in a specimen taken at any point in the middle of each of the inner layer, the middle layer, and the outer layer of the insulating layer, and the content ratio of each crosslinking byproduct, the standard deviation of each layer, and the coefficient of variation were calculated.


가교부산물 함량비Content ratio of crosslinked by-products α-CAα-CA APAP α-MSα-MS

비교예 1

Comparative Example 1
 내층Inner layer 70.3470.34 26.2926.29 3.373.37 중층Middle floor 60.6160.61 28.0628.06 11.3411.34 외층Outer layer 54.8454.84 28.8928.89 16.2616.26 평균값medium 61.9361.93 27.7527.75 10.3210.32 표준편차Standard Deviation 7.837.83 1.331.33 6.506.50 변동계수Coefficient of variation 12.6512.65 4.794.79 63.0163.01

비교예 2

Comparative Example 2 내층Inner layer 68.7468.74 27.0427.04 4.224.22 중층Middle floor 58.0658.06 29.0429.04 12.9012.90 외층Outer layer 55.6655.66 28.4828.48 15.8615.86 평균Average 60.8260.82 28.1928.19 10.9910.99 표준편차Standard Deviation 6.966.96 1.031.03 6.056.05 변동계수Coefficient of variation 11.4511.45 3.673.67 55.0255.02

비교예 3

Comparative Example 3 내층Inner layer 66.5866.58 26.8826.88 6.546.54 중층Middle floor 55.2755.27 29.3529.35 15.3815.38 외층Outer layer 56.8956.89 27.4627.46 15.6515.65 평균Average 59.5859.58 27.9027.90 12.5212.52 표준편차Standard Deviation 6.126.12 1.291.29 5.185.18 변동계수Coefficient of variation 10.2710.27 4.634.63 41.4041.40

실시예 1

Example 1 내층Inner layer 67.3467.34 25.0125.01 7.657.65 중층Middle floor 59.6059.60 26.4326.43 13.9713.97 외층Outer layer 61.5761.57 22.7322.73 15.7015.70 평균Average 62.8462.84 24.7224.72 12.4412.44 표준편차Standard Deviation 4.024.02 1.871.87 4.244.24 변동계수Coefficient of variation 6.406.40 7.557.55 34.0634.06

실시예 2

Example 2 내층Inner layer 66.9466.94 25.3625.36 7.697.69 중층Middle floor 61.4061.40 26.1526.15 12.4512.45 외층Outer layer 61.3461.34 23.4923.49 15.1715.17 평균Average 63.2363.23 25.0025.00 11.7711.77 표준편차Standard Deviation 3.223.22 1.371.37 3.793.79 변동계수Coefficient of variation 5.095.09 5.475.47 32.1632.16

실시예 3

Example 3 내층Inner layer 68.2168.21 18.4518.45 13.3513.35 중층Middle floor 63.0563.05 20.1320.13 16.8216.82 외층Outer layer 62.5962.59 15.6315.63 21.7821.78 평균Average 64.6264.62 18.0718.07 17.3217.32 표준편차Standard Deviation 3.123.12 2.272.27 4.244.24 변동계수Coefficient of variation 4.834.83 12.5812.58 24.4824.48

2. 절연파괴전압(BDV) 평가2. Insulation breakdown voltage (BDV) evaluation

상기 비교예 및 실시예 각각의 모델 케이블의 절연층에서 두께가 약 120 ㎛인 절연 시편을 채취한 후 상기 절연 시편에서 서로 마주보는 각각의 면에 전극을 연결하여 전압을 인가하고 1kV/s의 속도로 승압시켜 절연파괴가 일어나는 시점의 인가된 전압을 측정했고, 측정 결과는 아래 표 2에 나타난 바와 같다.After taking an insulating specimen having a thickness of about 120 μm from the insulating layer of each model cable of the Comparative Examples and Examples, connecting electrodes to each of the surfaces facing each other in the insulating specimen, applying a voltage, and a speed of 1 kV/s. The voltage was increased to and applied at the time when insulation breakdown occurred, and the measurement results are as shown in Table 2 below.

BDV(kV/mm)BDV(kV/mm) 비교예 1Comparative Example 1 420.3420.3 비교예 2Comparative Example 2 425.6425.6 비교예 3Comparative Example 3 431.2431.2 실시예 1Example 1 541.6541.6 실시예 2Example 2 573.1573.1 실시예 3Example 3 562.3562.3

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 2종의 특정 가교 부산물의 함량비율의 층별 편차가 일정 수준을 초과하여 층별 특정 가교 부산물의 함량비율이 균일하지 않고, 내층에 포함된 가교 부산물 중 아세토페논(AP)의 함량비율이 특정값을 초과하는 비교예 1 내지 3의 절연 시편은 공간전하 생성에 의한 전계왜곡으로 절연내력이 크게 저하된 것으로 확인되었다.As shown in Table 2, the deviation of the content ratio of the two specific crosslinking by-products by layer exceeds a certain level, so that the content ratio of the specific crosslinking by-product is not uniform, and acetophenone (AP) among the crosslinking by-products included in the inner layer It was confirmed that the dielectric strength of the insulating specimens of Comparative Examples 1 to 3 in which the content ratio of exceeded a specific value was significantly reduced due to electric field distortion caused by the generation of space charges.

반면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 절연 시편은 2종의 특정 가교 부산물의 함량비율의 층별 편차가 일정 수준을 이하로 조절되어 층별 특정 가교 부산물의 함량비율이 균일하고, 내층에 포함된 가교 부산물 중 아세토페논(AP)의 함량비율이 특정값 이하로 조절됨으로써 공간전하 생성에 의한 전계왜곡이 최소화되어 절연내력이 560 kV/mm 이상으로 유지된 것으로 확인되었다.On the other hand, in the insulating specimens of Examples 1 to 3 according to the present invention, the variation of the content ratios of the two specific crosslinking by-products is controlled below a certain level, so that the content ratio of the specific crosslinking by-products per layer is uniform, and As the content ratio of acetophenone (AP) among the crosslinking by-products was adjusted to be less than a specific value, electric field distortion caused by the generation of space charges was minimized, and the dielectric strength was confirmed to be maintained at 560 kV/mm or more.

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.Although the present specification has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims described below. You will be able to do it. Therefore, if the modified implementation basically includes the elements of the claims of the present invention, all should be considered to be included in the technical scope of the present invention.

210 : 도체 212 : 내부 반도전층
214 : 절연층 216 : 외부 반도전층
218 : 금속시스층 220 : 내부 시스210: conductor 212: inner semiconducting layer
214: insulating layer 216: outer semiconducting layer
218: metal sheath layer 220: inner sheath

Claims (9)

초고압 직류 전력케이블로서,
복수의 소선이 연선되어 형성된 도체;
상기 도체를 감싸는 내부 반도전층;
상기 내부 반도전층을 감싸는 절연층; 및
상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층을 포함하고,
상기 절연층은 폴리올레핀 수지 및 가교제를 포함하는 절연 조성물로부터 형성되며,
상기 절연 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 가교제의 함량은 0.1 중량% 이상 1 중량% 미만이고,
상기 절연층은 이의 두께를 3등분하여 구분되는 내층, 중층 및 외층 각각에 포함된 α-쿠밀알코올(α-cumyl alcohol; α-CA)에 대한 아래 수학식 1의 변동계수가 6.4 이하이고, 상기 내층, 중층 및 외층 각각에 포함된 α-메틸스티렌(α-methyl styrene; α-MS)에 대한 아래 수학식 1의 변동계수가 35.0 이하인 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블.
[수학식 1]
변동계수 = (층별 포함된 가교 부산물 함량비율의 표준편차 / 층별 포함된 가교 부산물 함량비율의 평균값) × 100As an ultra-high voltage DC power cable,
A conductor formed by twisting a plurality of wires;
An inner semiconducting layer surrounding the conductor;
An insulating layer surrounding the inner semiconducting layer; And
Including an outer semiconducting layer surrounding the insulating layer,
The insulating layer is formed from an insulating composition containing a polyolefin resin and a crosslinking agent,
Based on the total weight of the insulating composition, the content of the crosslinking agent is 0.1% by weight or more and less than 1% by weight,
The insulating layer has a coefficient of variation in Equation 1 below for α-cumyl alcohol (α-CA) contained in each of the inner layer, the middle layer, and the outer layer divided by three equal parts, and the An ultra-high voltage DC power cable, characterized in that the coefficient of variation in Equation 1 below for α-methyl styrene (α-MS) included in each of the inner layer, the middle layer, and the outer layer is 35.0 or less.
[Equation 1]
Coefficient of variation = (Standard deviation of the content ratio of crosslinking by-products included in each layer / Average value of the content ratio of crosslinking by-products included in each layer) × 100 제1항에 있어서,
상기 내층에 포함되는 가교 부산물 중 아세토페논(acetophenone; AP)의 함량비율이 25.5% 이하로 조절되는 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블.The method of claim 1,
Ultra-high voltage DC power cable, characterized in that the content ratio of acetophenone (AP) among the crosslinking by-products included in the inner layer is adjusted to 25.5% or less. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 절연층의 절연파괴전압이 560 kV/mm 이상인 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블.The method according to claim 1 or 2,
An ultra-high voltage DC power cable, characterized in that the insulation breakdown voltage of the insulation layer is 560 kV/mm or more. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블.The method according to claim 1 or 2,
The polyolefin resin is characterized in that it comprises a polyethylene resin, ultra-high voltage DC power cable. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 가교제는 과산화물계 가교제인 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블.The method according to claim 1 or 2,
The crosslinking agent is a peroxide-based crosslinking agent, characterized in that, ultra-high voltage DC power cable. 제5항에 있어서,
상기 과산화물계 가교제는 디큐밀퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, 라우릴퍼옥사이드, t-부틸 큐밀퍼옥사이드, 디(t-부틸 퍼옥시 아이소프로필) 벤젠, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시)헥산 및 디-t-부틸 퍼옥사이드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블.The method of claim 5,
The peroxide-based crosslinking agent is dicumyl peroxide, benzoyl peroxide, lauryl peroxide, t-butyl cumyl peroxide, di(t-butyl peroxy isopropyl) benzene, 2,5-dimethyl-2,5-di(t -Butyl peroxy) hexane and di-t-butyl peroxide, characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of, ultra-high voltage direct current power cable. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 절연 조성물은 산화방지제, 압출성 향상제 및 가교조제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블.The method according to claim 1 or 2,
The insulating composition further comprises at least one additive selected from the group consisting of an antioxidant, an extrudability improver, and a crosslinking aid. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 내부 및 외부 반도전층을 형성하는 반도전 조성물은 이의 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 가교제의 함량이 0.1 내지 5 중량부인 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블. The method according to claim 1 or 2,
The semiconducting composition forming the inner and outer semiconducting layers is characterized in that the content of the crosslinking agent is 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin thereof, ultra-high voltage direct current power cable. 제8항에 있어서,
상기 베이스 수지는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌 메틸 아크릴레이트(EMA), 에틸렌 메틸 메타크릴레이트(EMMA), 에틸렌 에틸 아크릴레이트(EEA), 에틸렌 에틸 메타크릴레이트(EEMA), 에틸렌 (이소)프로필 아크릴레이트(EPA), 에틸렌 (이소)프로필 메타크릴레이트(EPMA), 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA) 및 에틸렌 부틸 메타크릴레이트(EBMA)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 초고압 직류 전력케이블.The method of claim 8,
The base resin is ethylene vinyl acetate (EVA), ethylene methyl acrylate (EMA), ethylene methyl methacrylate (EMMA), ethylene ethyl acrylate (EEA), ethylene ethyl methacrylate (EEMA), ethylene (iso)propyl Characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of acrylate (EPA), ethylene (iso) propyl methacrylate (EPMA), ethylene butyl acrylate (EBA) and ethylene butyl methacrylate (EBMA), Ultra high voltage DC power cable.
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