KR20180115459A

KR20180115459A - Measurement system of space charge distribution for cable

Info

Publication number: KR20180115459A
Application number: KR1020170047796A
Authority: KR
Inventors: 김윤형; 조영일; 이우경; 김선각
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2018-10-23
Also published as: KR102309364B1

Abstract

The present invention relates to a space charge distribution measurement system for a cable which can simultaneously detect pressure wave signals propagating in two directions and compare a space charge distribution in the cable. The space charge distribution measurement system includes a DC voltage applying part, a pulse generating part, a plurality of signal detecting parts, a signal measuring part, and a fixing part.

Description

케이블용 공간전하분포 측정 시스템{Measurement system of space charge distribution for cable}Measurement system of space charge distribution for cable

본 발명은 케이블용 공간전하분포 측정 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a space charge distribution measurement system for cables.

최근 고전압의 고전압 전력케이블, 콘덴서, 전력용 기기 등이 사용되면서 절연층으로서 고분자 유전체의 사용이 증가하고 있다. 고전계에서 놓이는 유전체 내에는 공간전하가 형성되고, 형성된 공간전하가 전기전도, 절연특성, 및 장기적 수명에 크게 영향을 지치게 된다. 이에 따라 고분자 유전체 내에서의 공간전하 분포를 측정하는 방법들이 많이 연구되고 있다. Recently, the use of high-voltage power cables, capacitors, power devices, etc. has been increasing, and the use of polymer dielectrics as insulating layers is increasing. Space charge is formed in the dielectric which is placed in the high electric field system, and the space charge formed is greatly influenced by electric conduction, insulation characteristics, and long-term lifetime. Therefore, many methods for measuring the space charge distribution in a polymer dielectric have been studied.

이러한 유전체 내부의 공간전하량을 측정하기 위하여 종래에는 TSC(thermal stimulated current)을 사용하거나 전자빔과 화학적 용매를 이용하여 공간전하의 방출(detrappping)을 측정하거나 유전체를 박편으로 절단하여 각각의 전하량을 측정하는 방법 등을 사용하였다. 그러나 이러한 방법들은 유전체 내부의 개략적인 공간전하분포를 한번 밖에 측정할 수 없는 파괴적인 방법으로서 재현성과 감도 및 분해능 등 여러 가지 문제점을 지니고 있다. 따라서, 최근 국내외적으로 유전체 내부의 공간전하분포를 비파괴적으로 측정하고자 하는 연구와 함께 공간전하가 유전체의 전기적 특성에 미치는 영향에 대한 많은 연구가 진행되어지고 있다.In order to measure the amount of space charge inside the dielectric, conventionally, the amount of charge is measured by measuring the detrappping of space charge by using a thermal stimulated current (TSC) or by using an electron beam and a chemical solvent, Method. However, these methods have various problems such as reproducibility, sensitivity and resolution, which are destructive methods that can only measure the approximate space charge distribution inside the dielectric once. Recently, there have been a lot of studies on the effect of space charge on the electrical properties of dielectrics, as well as the non - destructive measurement of the space charge distribution inside the dielectric.

최근에는 공간전하의 비파괴 측정법인 펄스정전응력법(PEA: pulsed electro-acoustic)이 국내외적으로 가장 활발하게 연구되고 있다. Recently, pulsed electro-acoustic (PEA), which is a non-destructive measurement method for space charge, has been actively studied domestically and externally.

펄스정전응력법에 의한 고분자 유전체 내의 공간전하 분포 측정 시스템은 고전압 인가시 고분자 유전체 내에서 발생하는 압력파를 검출하는 신호검출 전극과 검출된 압력파를 계측하는 오실로스코프를 포함한다. The system for measuring the space charge distribution in a polymer dielectric by a pulse electrostatic stress method includes a signal detecting electrode for detecting a pressure wave generated in a polymer dielectric when a high voltage is applied and an oscilloscope for measuring a detected pressure wave.

특히 케이블용 공간전하분포 측정 시스템의 경우 신호검출 전극이 측정대상인 케이블 외부의 한 지점에 접하고, 상기 접하는 부위에 도달하는 신호만 검출하게 되어, 케이블 원주 방향으로 방사형으로 전파하는 신호중 일부만을 검출하게 되는바, 케이블의 절연층 내에 공간전하 분포가 균일할 경우에는 문제가 없으나, 공간전하 분포가 균일하지 않을 경우 국한된 정보만을 확보하게 되는 문제점이 있다. Particularly, in the case of a space charge distribution measurement system for a cable, a signal detecting electrode contacts a point outside the cable to be measured, and detects only a signal arriving at the contacting portion, thereby detecting only a part of signals radially propagating in the circumferential direction of the cable There is no problem when the space charge distribution in the insulating layer of the bar and the cable is uniform, but there is a problem that only the limited information is secured when the space charge distribution is not uniform.

또한 케이블의 다른 부위를 측정하기 위해 측정 지점을 변경하는 경우, 상기 다른 부위 측정 전에 이전 측정 지점에서 공간전하 측정을 위해 고전압을 인가하여 스트레스를 받은 상태에서 또 다시 고전압을 인가하는바 추가적인 스트레스를 받게 되어 절연체 특성이 변화하여 이전 측정에서의 결과치와 그 이후 측정에서의 결과치를 동일한 상태라고 가정하여 비교하는 것이 불가능하다는 문제점이 있다. In addition, when the measurement point is changed to measure another part of the cable, a high voltage is applied for the space charge measurement at a previous measurement point before the measurement of the other part, so that a high voltage is applied again in a stressed state, So that it is impossible to compare the result of the previous measurement and the result of the subsequent measurement assuming the same state.

본 발명의 목적은 동시에 두 방향으로 전파하는 압력파 신호를 동시에 검출하여 케이블 내의 공간전하 분포를 비교할 수 있는 케이블용 공간전하분포 측정 시스템을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a space charge distribution measurement system for cables capable of simultaneously detecting the pressure wave signals propagating in two directions and comparing the space charge distribution in the cable.

본 발명의 일 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템은, 케이블의 절연층에 축적되는 공간전하분포를 측정하는 케이블용 공간전분포 측정 시스템에 있어서, DC 전압을 인가하는 DC 전압 인가부; 상기 DC 전압을 펄스파 신호로 변환하는 펄스 발생부; 상기 케이블을 사이에 두고 배치되며, 상기 펄스파 신호가 인가됨에 따라 상기 케이블에서 발생하는 압력파 신호를 검출하고, 상기 압력파를 전압신호를 변환하는 복수 개의 신호 검출부; 상기 전압신호를 계측하는 신호 계측부; 및 상기 신호 검출부들을 서로 고정시키는 고정부; 를 구비할 수 있다.A spatial distribution distribution measuring system for cables according to an embodiment of the present invention is a system for measuring spatial distribution of charges accumulated in an insulating layer of a cable, comprising: a DC voltage applying unit for applying a DC voltage; A pulse generator for converting the DC voltage into a pulse wave signal; A plurality of signal detectors disposed across the cable for detecting a pressure wave signal generated in the cable as the pulse wave signal is applied and converting the pressure wave into a voltage signal; A signal measuring unit measuring the voltage signal; And a fixing unit fixing the signal detecting units to each other; .

본 발명에 있어서, 상기 신호 검출부는, 상기 케이블의 외주면과 접하는 접지 전극; 상기 압력파 신호를 검출하고, 상기 압력파 신호를 상기 전압신호로 변환하는 압전 센서; 및 상기 전압신호를 증폭하는 증폭기; 를 포함할 수 있다. In the present invention, the signal detecting unit may include: a ground electrode contacting the outer circumferential surface of the cable; A piezoelectric sensor for detecting the pressure wave signal and converting the pressure wave signal into the voltage signal; And an amplifier for amplifying the voltage signal; . &Lt; / RTI >

본 발명에 있어서, 상기 고정부는, 서로 분리된 접지 전극들을 연결하는 샤프트; 및 상기 샤프트에 치합되어 상기 접지 전극들을 서로 고정하는 너트; 를 포함할 수 있다. In the present invention, the fixing unit may include: a shaft connecting the ground electrodes separated from each other; And a nut engaged with the shaft to fix the ground electrodes to each other; . &Lt; / RTI >

본 발명에 있어서, 상기 신호 검출부는 제1 신호 검출부와 제2 신호 검출부로 이루어지고, 상기 제1 신호 검출부와 상기 제2 신호 검출부는 상기 케이블을 사이에 두고 상기 케이블의 길이 방향으로 배치될 수 있다. In the present invention, the signal detection unit may include a first signal detection unit and a second signal detection unit, and the first signal detection unit and the second signal detection unit may be arranged in the longitudinal direction of the cable with the cable therebetween .

본 발명에 있어서, 상기 제1 신호 검출부의 접지 전극과 상기 제2 신호 검출부의 접지 전극은 평활면을 가지며, 상기 제1 신호 검출부의 접지 전극과 상기 제2 신호 검출부의 접지 전극은 상기 케이블을 사이에 두고 서로 평행하게 배치될 수 있다.The ground electrode of the first signal detecting unit and the ground electrode of the second signal detecting unit may have a smooth surface, and the ground electrode of the first signal detecting unit and the ground electrode of the second signal detecting unit may be disposed between the cable And can be disposed parallel to each other.

본 발명에 있어서, 상기 제1 신호 검출부는, 상기 케이블의 외측부와 두 지점에서 접하도록 굴곡된 제1 접지 전극; 상기 케이블의 외측부에 접하는 지점에 대응되는 상기 제1 접지 전극 상에 배치되는 제1 압전 센서와 제2 압전 센서; 및 상기 제1 압전 센서와 제2 압전 센서 각각에 연결되는 제1 증폭기와 제2 증폭기; 를 포함하며, 상기 제2 신호 검출부는, 상기 케이블의 외측부와 두 지점에서 접하도록 굴곡된 제2 접지 전극; 상기 케이블의 외측부에 접하는 지점에 대응되는 상기 제2 접지 전극 상에 배치되는 제3 압전 센서와 제4 압전 센서; 및 상기 제3 압전 센서와 제4 압전 센서 각각에 연결되는 제3 증폭기와 제4 증폭기; 를 포함할 수 있다. In the present invention, the first signal detecting unit may include: a first ground electrode bent to contact the outer side of the cable at two points; A first piezoelectric sensor and a second piezoelectric sensor disposed on the first ground electrode corresponding to a point contacting the outer side of the cable; And a first amplifier and a second amplifier connected to the first piezoelectric sensor and the second piezoelectric sensor, respectively; Wherein the second signal detecting unit comprises: a second ground electrode bent to contact with the outer side of the cable at two points; A third piezoelectric sensor and a fourth piezoelectric sensor disposed on the second ground electrode corresponding to a point in contact with the outer side of the cable; And a third amplifier and a fourth amplifier connected to the third piezoelectric sensor and the fourth piezoelectric sensor, respectively; . &Lt; / RTI >

본 발명에 있어서, 상기 샤프트는 상기 제1 신호 검출부의 접지 전극과 상기 제2 신호 검출부의 접지 전극을 관통하고, 상기 너트는 상기 샤프트의 일단과 타단에서 치합될 수 있다. In the present invention, the shaft passes through the ground electrode of the first signal detecting unit and the ground electrode of the second signal detecting unit, and the nut can be engaged at one end with the other end of the shaft.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 동시에 두 방향으로 전파하는 압력파 신호를 동시에 검출하여 케이블 내의 공간전하 분포를 비교할 수 있으며, 복수의 지점을 동시에 측정하는바 동일한 스트레스를 받은 상태에서의 서로 다른 지점에서의 공간전하 분포 특성을 비교할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to simultaneously detect the pressure wave signals propagating in two directions to compare the space charge distribution in the cable, to measure a plurality of points at the same time, Can be compared with the spatial charge distribution characteristics.

도 1은 초고압 직류 전력케이블의 내부 구성을 도시한 일부 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템을 개략적으로 나타내는 평면도이다.1 is a partially cutaway perspective view showing an internal configuration of an ultra high voltage direct current power cable.
2 is a block diagram schematically showing a spatial charge distribution measurement system for a cable according to an embodiment of the present invention.
3 is a front view schematically showing a spatial charge distribution measurement system for a cable according to an embodiment of the present invention.
4 is a side view schematically showing a spatial charge distribution measurement system for a cable according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view schematically showing a spatial charge distribution measurement system for a cable according to an embodiment of the present invention.
6 is a front view schematically showing a space charge distribution measurement system for a cable according to another embodiment of the present invention.
7 is a side view schematically showing a space charge distribution measurement system for a cable according to an embodiment of the present invention.
8 is a plan view schematically showing a spatial charge distribution measurement system for a cable according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and similarities. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, numerals (e.g., first, second, etc.) used in the description of the present invention are merely an identifier for distinguishing one component from another.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, in this specification, when an element is referred to as being "connected" or "connected" with another element, the element may be directly connected or directly connected to the other element, It should be understood that, unless an opposite description is present, it may be connected or connected via another element in the middle.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 초고압 직류 전력케이블의 내부 구성을 도시한 일부 절개 사시도이다.1 is a partially cutaway perspective view showing an internal configuration of an ultra high voltage direct current power cable.

도 1을 참조하면, 전력케이블(10)은 도체(11), 내부반도전층(12), 절연층(14), 외부반도전층(16)을 포함하여, 도체(11)를 따라 케이블 길이 방향으로만 전력을 전송하고, 케이블 반경 방향으로는 전류가 누설되지 않도록 하는 케이블 코어부(10)를 구비한다.1, the power cable 10 includes a conductor 11, an inner semiconductive layer 12, an insulating layer 14, and an outer semiconductive layer 16, and extends along the conductor 11 in the cable longitudinal direction And a cable core portion (10) for transmitting electric power and preventing current from leaking in the cable radial direction.

상기 도체(11)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 이루어질 수 있다.The conductor 11 serves as a passage through which a current flows to transmit electric power and is made of a material having excellent conductivity and strength and flexibility suitable for cable manufacturing and use such as copper or aluminum &Lt; / RTI >

상기 도체(11)는 도 1에 도시된 바와 같이, 원형의 중심소선(11A)과 상기 원형 중심소선(11A)을 감싸도록 연선된 평각소선(11B)으로 이루어진 평각소선층(11C)을 구비하며 전체적으로 원형의 단면을 가지는 평각도체일 수 있으며, 다른 예로서 복수개의 원형소선을 연선하여 원형으로 압축한 원형 압축도체일 수 있다. 상기 평각도체는 원형 압축도체에 비하여 점적율이 상대적으로 높아 케이블 외경을 축소할 수 있는 장점이 있다.1, the conductor 11 has a circular central strand 11A and a rectangular strand 11C composed of a square strand 11B stranded to surround the circular central strand 11A May be a rectangular conductor having an entirely circular cross section, and as another example, it may be a circular compression conductor in which a plurality of circular element wires are twisted and compressed in a circular shape. The rectangular conductor has an advantage that the outer diameter of the cable can be reduced because the dot rate is relatively higher than that of the circular compressed conductor.

상기 도체(11)는 복수개의 소선이 연선되어 형성되므로 그 표면이 평활하지 않아 전계가 불균일할 수 있으며, 부분적으로 코로나 방전이 일어나기 쉽다. 또한, 도체(11) 표면과 후술하는 절연층(14) 사이에 공극이 생기게 되면 절연성능이 저하될 수 있다.Since the conductor 11 is formed by twisting a plurality of elemental wires, the surface of the conductor 11 may not be smooth and the electric field may be uneven, and corona discharge is likely to occur partially. Further, when a gap is formed between the surface of the conductor 11 and the insulating layer 14 described later, the insulating performance may be deteriorated.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 도체(11) 외부에는 내부반도전층(12)이 형성될 수 있다. 상기 내부반도전층(12)은 절연성 물질에 카본블랙, 카본 나노튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등의 도전성 입자가 첨가되어 반도전성을 가질 수 있다.In order to solve the above-mentioned problems, an inner semiconductive layer 12 may be formed outside the conductor 11. The inner semiconductive layer 12 may have semiconducting properties by adding conductive particles such as carbon black, carbon nanotube, carbon nanoplate, or graphite to the insulating material.

상기 내부반도전층(12)은 상기 도체(11)와 후술하는 절연층(14) 사이에서 급격한 전계변화가 발생하는 것을 방지하여 절연성능을 안정화하는 기능을 수행한다. 또한, 도체면의 불균일한 전하분포를 억제함으로써 전계를 균일하게 하고, 도체(11)와 절연층(14) 사이에 간격이 형성되는 것을 방지하여 코로나 방전, 절연파괴 등을 억제하는 역할도 하게 된다.The inner semiconductive layer 12 functions to stabilize the insulation performance by preventing a sudden change in the electric field between the conductor 11 and the insulation layer 14 described later. In addition, by suppressing uneven distribution of charge on the conductor surface, it is possible to uniformize the electric field and prevent a gap from being formed between the conductor 11 and the insulating layer 14, thereby suppressing corona discharge and dielectric breakdown .

상기 절연층(14)은 상기 내부반도전층(12)의 바깥쪽에 구비되어 도체(11)를 따라 흐르는 전류가 외부로 누설되지 않도록 외부와 전기적으로 절연시켜 준다. The insulating layer 14 is provided on the outer side of the inner semiconductive layer 12 to electrically isolate the outer layer 14 from the outside so that a current flowing along the conductor 11 is not leaked to the outside.

상기 절연층(14)은 파괴전압이 높고, 절연성능이 장기간 안정적으로 유지될 수 있어야 하며, 유전손실이 적고 내열성 등의 열에 대한 저항 성능을 지닌 절연 조성물로 구성되며, 상기 절연 조성물은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지, 바람직하게는 폴리에틸렌 수지를 베이스 수지로 사용할 수 있다. The insulating layer 14 is composed of an insulating composition having a high breakdown voltage, an insulating performance that can be stably maintained for a long period of time, a dielectric loss and a resistance against heat such as heat resistance, and the insulating composition includes polyethylene and poly A polyolefin resin such as propylene, preferably a polyethylene resin, may be used as the base resin.

또한, 상기 절연 조성물은 무기 나노 입자 또는 유기 극성물질을 포함할 수 있다. 상기 무기 나노 입자 내지 유기 극성물질은 상기 전력케이블이 통전시 상기 도체(11)로부터 상기 절연층(14)으로 주입되거나 상기 절연층(14)의 가교시 발생하는 부산물에 의해 형성된 공간전하(space charge)를 트랩핑(trapping)함으로써, 상기 공간전하에 의해 상기 도체근방의 전계강도가 상승되고 이로써 상기 절연층의 중첩 임펄스 파괴강도가 저하되는 것을 억제하는 기능을 수행한다.In addition, the insulating composition may include inorganic nanoparticles or organic polar materials. The inorganic nanoparticles or the organic polar material may be injected into the insulation layer 14 from the conductor 11 when the power cable is energized or a space charge formed by the by- ) Trapped by the insulating layer, thereby enhancing the electric field strength in the vicinity of the conductor by the space charge, thereby suppressing the degradation of the superimposed impulse breaking strength of the insulating layer.

뿐만 아니라, 상기 절연 조성물은 상기 무기 나노 입자 이외에 가교제, 산화방지제, 스코치 억제제 등의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 가교제는 상기 절연 조성물의 가교 방식에 따라 상이할 수 있고, 예를 들어, 화학 가교시 디큐밀퍼옥사이드 같은 유기과산화물을 포함할 수 있다. 상기 산화방지제는 상기 절연 조성물로부터 형성되는 절연층의 산화에 의한 열화를 억제하는 기능을 수행하고, 예를 들어, 페놀계, 퀴논계, 아민계 등의 산화방지제를 포함할 수 있다. 상기 스코치 억제제는 상기 절연 조성물의 가교시 가교 특성의 추가 확보와 장기압출에 따른 스코치(scorch)를 억제하는 기능을 수행한다.In addition, the insulating composition may further include other additives such as a crosslinking agent, an antioxidant, and a scorch inhibitor in addition to the inorganic nanoparticles. The crosslinking agent may be different depending on the crosslinking method of the insulating composition, and may include, for example, organic peroxides such as dicumyl peroxide upon chemical crosslinking. The antioxidant functions to suppress the deterioration of the insulating layer formed from the insulating composition due to oxidation, and may include an antioxidant such as phenol, quinone, or amine. The scorch retarder functions to further secure the crosslinking property of the insulating composition during crosslinking and to suppress scorch due to long-term extrusion.

상기 절연층(14)은 상기 절연 조성물을 압출하여 형성할 수 있으며, 상기 내부반도전층 및 후술하는 외부반도전층(16)과 함께 압출함으로써 상기 절연층과 상기 내부반도전층 내지 외부반도전층(16) 간의 계면에 공극이 발생하거나 이물질이 침입하는 것을 방지할 수 있다.The insulating layer 14 may be formed by extruding the insulating composition. The insulating layer 14 may be formed by extruding the insulating composition together with the inner semiconductive layer and the outer semiconductive layer 16 (to be described later) to form the insulating semiconductive layer or the outer semiconductive layer 16, It is possible to prevent the occurrence of voids or foreign matter from entering the interface.

상기 절연층(14)의 외부에는 외부반도전층(16)이 구비될 수 있다. 상기 외부반도전층(16)은 내부반도전층과 같이 절연성 물질에 도전성 입자, 예를 들면 카본블랙, 카본나뉴튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등이 첨가되어 반도전성을 가지는 물질로 형성되어, 상기 절연층(14)과 후술하는 금속시스(22) 사이의 불균일한 전하 분포를 억제하여 절연 성능을 안정화한다. 또한, 상기 외부반도전층(16)은 케이블에 있어서 절연층(14)의 표면을 평활하게 하여 전계집중을 완화시켜 코로나 방전을 방지하며, 상기 절연층(14)을 물리적으로 보호하는 기능도 수행할 수 있다.The outer semiconductive layer 16 may be provided outside the insulating layer 14. The outer semiconductive layer 16 is formed of a material having semiconducting properties by adding conductive particles such as carbon black, carbon nanotube, carbon nanoplate, graphite or the like to an insulating material such as an inner semiconductive layer, Uneven charge distribution between the metal sheath 14 and a metal sheath 22 described later is suppressed to stabilize the insulation performance. The outer semiconductive layer 16 smoothes the surface of the insulating layer 14 in the cable so as to alleviate the concentration of the electric field, thereby preventing corona discharge and also physically protecting the insulating layer 14 .

상기 케이블 코어부(10)는 케이블에 수분이 침투하는 것을 방지하기 위한 수분 흡수부(미도시)를 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 수분 흡수부는 상기 도체(11)의 연선된 소선 사이 및/또는 상기 도체(11)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 수분 흡수부는 급격한 전계 변화를 방지하기 위하여 반도전성을 가질 수 있다.The cable core portion 10 may further include a water absorbing portion (not shown) for preventing water from penetrating into the cable. The moisture absorbing portion can be formed between the stranded strands of the conductor 11 and / or the outside of the conductor 11. The water absorbing portion can absorb the moisture penetrated into the cable at a high speed, Tape, a coating layer or a film including a super absorbent polymer (SAP) so as to prevent moisture from penetrating in the longitudinal direction of the cable. In addition, the water absorbing part may have a semiconductive property to prevent a sudden change in the electric field.

상기 케이블 코어부(10)의 외부에는 케이블 보호부(20)가 구비되며, 해저에 포설되는 전력케이블은 케이블 외장부(30)를 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 케이블 보호부 및 케이블 외장부는 케이블의 전력 전송 성능에 영향을 미칠 수 있는 수분침투, 기계적 외상, 부식 등의 다양한 환경요인으로부터 코어부를 보호한다.A cable protecting portion 20 is provided outside the cable core portion 10 and a power cable installed in the seabed may further include a cable covering portion 30. The cable protector and cable protector protects the core from various environmental factors such as moisture penetration, mechanical trauma, and corrosion which may affect the power transmission performance of the cable.

상기 케이블 보호부(20)는 금속시스(22)와 고분자 시스(24)를 포함하여, 사고전류, 외력 내지 기타 외부환경 요인으로부터 케이블을 보호한다.The cable protection portion 20 includes a metal sheath 22 and a polymer sheath 24 to protect the cable from an accident current, an external force or other external environmental factors.

상기 금속시스(22)는 상기 코어부(10)를 둘러싸도록 형성할 수 있다. 특히, 상기 전력 케이블이 해저와 같은 환경에 포설되는 경우, 수분과 같은 이물질이 상기 케이블 코어부(10)에 침입하는 것을 방지하기 위해 상기 케이블 코어부(10)를 실링하도록 형성할 수 있으며, 상기 케이블 코어부(10) 외부에 용융된 금속을 압출하여 이음새가 없는 연속적인 외면을 가지도록 형성하여 차수성능이 우수하게 할 수 있다. 상기 금속으로는 납(Lead) 또는 알루미늄을 사용하며, 해저에 포설되는 전력 케이블의 경우에는 해수에 대한 내식성이 우수한 납을 사용하는 것이 바람직하고, 기계적 성질을 보완하기 위해 금속 원소를 첨가한 합금연(Lead alloy)을 사용하는 것이더욱 바람직하다. 또한, 상기 금속시스(22)는 전력 케이블 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.The metallic sheath 22 may be formed so as to surround the core portion 10. In particular, when the power cable is installed in an environment such as a seabed, the cable core portion 10 may be sealed to prevent foreign matter such as moisture from entering the cable core portion 10, The melted metal is extruded outside the cable core portion 10 so as to have a continuous outer surface having no seams, so that the order performance can be improved. Lead or aluminum is used as the above metal. In the case of a power cable installed on the seabed, it is preferable to use lead having excellent corrosion resistance against seawater. To compensate for mechanical properties, It is more preferable to use a lead alloy. The metal sheath 22 serves as a passage through which a fault current flows when a ground fault or a short circuit occurs in the ground at a power cable end, protects the cable from external impacts, and prevents an electric field from being discharged to the outside of the cable .

또한, 상기 금속시스(22)는 케이블의 내식성, 차수성 등을 추가로 향상시키고 상기 고분자 시스(24)와의 접착력을 향상시키기 위해 표면에 부식 방지 컴파운드, 예를 들어, 블로운 아스팔트 등이 도포될 수 있다.The metal sheath 22 may be coated with a corrosion inhibiting compound such as a blown asphalt or the like in order to further improve the corrosion resistance, water repellency and the like of the cable and improve the adhesive strength with the polymer sheath 24 .

뿐만 아니라, 상기 금속 시스(22)와 상기 케이블 코어부(10) 사이에는 동선직입 테이프 내지 수분 흡수층(21)이 추가적으로 구비될 수 있다. 상기 동선직입 테이프는 동선(Copper wire)과 부직포 테이프 등으로 구성되어 외부반도전층(16)과 금속시스(22)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 동선직입 테이프와 수분 흡수층은 급격한 전계 변화를 방지하기 위해 반도전성을 가지는 것이 바람직하며, 통전 및 수분흡수 작용을 모두 할 수 있도록, 수분 흡수층에 동 선을 포함시켜 구성할 수도 있다.In addition, a copper wire-directing tape or a moisture absorbing layer 21 may be additionally provided between the metal sheath 22 and the cable core portion 10. The copper wire direct tape is composed of a copper wire and a nonwoven tape and acts to smooth electrical contact between the outer semiconductive layer 16 and the metal sheath 22. The moisture absorbing layer absorbs moisture penetrating the cable A tape, a coating layer or a film including a super absorbent polymer (SAP) excellent in the ability to maintain the absorbent state at a high speed and to prevent moisture from penetrating in the cable longitudinal direction It plays a role. The copper wire-directing tape and the water-absorbing layer preferably have a semiconducting property in order to prevent a sudden change in the electric field, and may include a copper wire in the water-absorbing layer so as to be capable of both energization and water absorption.

상기 고분자 시스(24)는 상기 금속시스(22)의 외부에 형성되어 케이블의 내식성, 차수성 등을 향상시키고, 기계적 외상 및 열, 자외선 등의 기타 외부 환경 요인으로부터 케이블을 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 고분자 시스(24)는 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 등과 같은 수지로 형성될 수 있으며, 해저에 포설되는 전력 케이블의 경우에는 차수성이 우수한 폴리에틸렌 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 난연성이 요구되는 환경에서는 폴리염화비닐 수지를 사용하는 것이 바람직하다.The polymer sheath 24 is formed outside the metal sheath 22 to improve the corrosion resistance and water repellency of the cable and to protect the cable from mechanical damage and other external environmental factors such as heat and ultraviolet rays . The polymer sheath 24 may be formed of a resin such as polyvinyl chloride (PVC), polyethylene or the like. In the case of a power cable installed in the seabed, it is preferable to use a polyethylene resin having excellent water repellency. In the environment, polyvinyl chloride resin is preferably used.

또한, 해저에 포설되는 전력 케이블은 선박의 닻 등에 의해 외상을 입기 쉬우며, 해류나 파랑 등에 의한 굽힘력, 해저면과의 마찰력 등에 의해서도 파손될 수 있으므로 이를 막기 위하여 상기 케이블 보호부의 외부에 케이블 외장부(30)를 추가로 구비할 수 있다.In addition, the power cable installed on the seabed may be easily damaged by an anchor or the like of a ship, and may be damaged by a bending force due to currents or waves, a frictional force with the sea floor, etc. Therefore, (30) may be additionally provided.

상기 케이블 외장부(30)는 아머층(36) 및 써빙층(32,38)을 포함할 수 있다. 상기 아머층(36)은 강철, 아연도금강, 구리, 황동, 청동 등으로 이루어지고 단면 형태가 원형, 평각형 등인 와이어를 횡권하여 적어도 1층 이상으로 구성할 수 있으며, 상기 전력 케이블의 기계적 특성과 성능을 강화하는 기능을 수행할 뿐만 아니라 외력으로부터 케이블을 추가적으로 보호한다.The cable sheath 30 may include an armor layer 36 and a covering layer 32,38. The armor layer 36 may be composed of at least one layer made of steel, zinc-plated steel, copper, brass, bronze or the like and having a circular cross-section and a flat cross- And performance as well as additional protection from external forces.

폴리프로필렌 얀 등으로 구성되는 상기 써빙층(34,38)은 상기 아머층(34)의 상부 및/또는 하부에 1층 이상으로 형성되어 케이블을 보호하며, 최외곽에 형성되는 써빙층(38)은 색상이 다른 2종 이상의 재료로 구성되어 해저에서 포설된 케이블의 가시성을 확보할 수 있다.Polypropylene yarn or the like is formed on at least one layer above and / or below the armor layer 34 to protect the cable, Is composed of two or more kinds of materials having different colors, and it is possible to secure the visibility of cables laid on the seabed.

또한, 상기 케이블 외장부(30)는 상기 아머층(34)의 상부 및/또는 하부에 블로운 아스팔트 등으로 이루어지는 방식층(34)을 적어도 1층 이상 구비하여 케이블의 내식성, 차수성 등을 추가로 향상시키고 상기 아머층과 상기 써빙층의 접착력을 향상시킬 수 있다.In addition, the cable jacket 30 is provided with at least one layer 34 made of a block asphalt or the like on the upper portion and / or the lower portion of the armor layer 34 to add corrosion resistance, And the adhesive strength between the armor layer and the covering layer can be improved.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다.2 is a block diagram schematically showing a spatial charge distribution measurement system for a cable according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템(100)은 공간전하의 비파괴 측정법인 펄스정전 응력법(PEA: pulsed electro-acoustic 법)에 기초한다. 상세하게는 펄스정전 응력법을 이용한 공간전하분포 측정 시스템(100)은 압력파를 외부에서 인가하는 대신 DC 전압 인가부(110)와 펄스 발생부(120)에서 발생하는 고전압 단펄스를 직접 케이블(10)의 유전체인 절연층(14)에 인가하여 절연층(14) 내부에서 발생한 압력파(또는 탄성파)를 음향적으로 검출한다는 점에서 정확도가 높다. 즉, 수 ns의 전압펄스를 케이블(10)에 인가하여 절연층(14) 내부의 공간전하가 받는 변형(Lorentz 힘)에 의해 발생 및 전파하는 압력파 신호를 압전 센서(132a, 132b)에 의해 음향적으로 검출하여 공간전하 분포를 구할 수 있다. The spatial charge distribution measurement system 100 for cables according to an embodiment of the present invention is based on a pulsed electro-acoustic method (PEA) which is a non-destructive measurement method of space charge. The space charge distribution measuring system 100 using the pulse electrostatic stress method can directly apply a high voltage short pulse generated in the DC voltage applying unit 110 and the pulse generating unit 120 to the direct cable (Or elastic wave) generated in the insulating layer 14 by applying the voltage to the insulating layer 14 which is a dielectric of the insulating layer 14 and the insulating layer 14. That is, a voltage pulse signal of several nanoseconds is applied to the cable 10 to generate a pressure wave signal generated and propagated by the strain (Lorentz force) received by the space charge in the insulating layer 14 by the piezoelectric sensors 132a and 132b Acoustic detection can be used to obtain the space charge distribution.

본 발명의 일 실시예에 따른 펄스정전 응력법을 이용한 공간전하분포 측정 시스템(100)은 기존의 다른 음향적인 측정법인 압력파법이나 열펄스 방식에 비해 재현성이 뛰어나고 시스템의 구성이 비교적 간단하다는 장점을 가지고 있다.The spatial charge distribution measurement system 100 using the pulse electrostatic stress method according to an embodiment of the present invention is advantageous in that it has excellent reproducibility and relatively simple structure of the system as compared with the other acoustic measurement methods such as the pressure wave method and the thermal pulse method Have.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템을 개략적으로 나타내는 정면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템을 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템을 개략적으로 나타내는 평면도이다.FIG. 3 is a front view schematically showing a space charge distribution measurement system for a cable according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a side view schematically showing a spatial charge distribution measurement system for a cable according to an embodiment of the present invention, 5 is a plan view schematically showing a spatial charge distribution measurement system for a cable according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템(100)은, 케이블(10)의 절연층에 축적되는 공간전하분포를 측정하는 케이블용 공간전분포 측정 시스템로서, DC 전압을 인가하는 DC 전압 인가부(110)와, 상기 DC 전압을 펄스파 신호로 변환하는 펄스 발생부(120)와, 상기 케이블(10)을 사이에 두고 배치되며 상기 펄스파 신호가 인가됨에 따라 상기 케이블(10)에서 발생하는 압력파 신호를 검출하고 상기 압력파를 전압신호를 변환하는 복수 개의 신호 검출부(130)와, 상기 전압신호를 계측하는 신호 계측부(140)와, 상기 신호 검출부(130)들을 서로 고정시키는 고정부(150)를 구비할 수 있다.2 to 5, a spatial charge distribution measurement system 100 for a cable according to an embodiment of the present invention includes a spatial distribution distribution measurement method for measuring a spatial distribution of electric charges accumulated in an insulation layer of a cable 10, The system includes a DC voltage applying unit 110 for applying a DC voltage, a pulse generating unit 120 for converting the DC voltage into a pulsed wave signal, A plurality of signal detectors 130 for detecting a pressure wave signal generated by the cable 10 and converting the pressure wave into a voltage signal when the voltage signal is applied, a signal measuring unit 140 for measuring the voltage signal, And a fixing unit 150 for fixing the signal detecting units 130 to each other.

DC 전압 인가부(110)는 케이블(10)의 절연체(14)에 인가하는 DC 전압을 발생할 수 있다.The DC voltage application unit 110 may generate a DC voltage to be applied to the insulator 14 of the cable 10.

펄스 발생부(120)는 DC 전압 인가부(110)에서 발생하는 DC 전압을 펄스파 신호로 변환할 수 있다. 펄스 발생부(120)는 유전체인 절연체(14) 내의 공간전하에 변위를 주기 위해 고전압 단(short) 펄스를 발생시킬 수 있다. 일 예로서, 펄스 발생부(120)는 수은 스위치 또는 전력용 반도체 소자로 이루어질 수 있다. 수은 스위치 또는 전력용 반도체 소자로 이루어진 펄스 발생부(120)는 진폭은 0 내지 4kV이고 펄스폭이 5 내지 20ns인 펄스파 신호를 최대 1kHz의 속도로 발생시켜 케이블(10)의 절연체(14)에 인가할 수 있다. The pulse generating unit 120 may convert the DC voltage generated in the DC voltage applying unit 110 into a pulse wave signal. The pulse generating unit 120 may generate a high voltage short pulse to give displacement to the space charge in the insulator 14 which is a dielectric. As an example, the pulse generating unit 120 may be composed of a mercury switch or a power semiconductor device. A pulse generating unit 120 composed of a mercury switch or a power semiconductor device generates a pulse wave signal having an amplitude of 0 to 4 kV and a pulse width of 5 to 20 ns at a speed of 1 kHz .

신호 검출부(130a, 130b)는 상기 케이블(10)에 펄스파 신호가 인가됨에 따라 상기 케이블(10)에서 발생하는 압력파 신호를 검출하고 상기 압력파 신호를 전압신호로 변환할 수 있다.The signal detectors 130a and 130b detect a pressure wave signal generated in the cable 10 as the pulse wave signal is applied to the cable 10 and convert the pressure wave signal into a voltage signal.

신호 검출부(130a, 130b)는 일 예로서 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 제1 신호 검출부(130a)와 제2 신호 검출부(130b)로 이루어질 수 있다. The signal detectors 130a and 130b may include a first signal detector 130a and a second signal detector 130b as shown in FIGS.

제1 신호 검출부(130a)와 제2 신호 검출부(130b)는 각각 상기 케이블(10)의 외측면에 접하면서 상기 케이블(10)을 사이에 두고 배치될 수 있다. 제1 신호 검출부(130a)와 제2 신호 검출부(130b)는 상기 케이블(10)을 두고 서로 대칭이 되도록 배치될 수 있다. The first signal detection unit 130a and the second signal detection unit 130b may be disposed with the cable 10 interposed therebetween while being in contact with the outer surface of the cable 10, respectively. The first signal detector 130a and the second signal detector 130b may be disposed symmetrically with respect to the cable 10.

펄스 발생부(120)에서 발생하는 펄스파 신호는 상기 케이블(10)에 인가되며, 상기 펄스파 신호 인가에 의해 상기 케이블(10)에서는 압력파 신호가 발생하며, 상기 압력파 신호를 제1 신호 검출부(130a)와 제2 신호 검출부(130b)에서 동시에 검출할 수 있다. 즉 케이블(10) 중심에서 그 하부로 진행하는 압력파 신호는 제1 신호 검출부(130a)에서 검출되며, 케이블(10) 중심에서 그 상부로 진행하는 압력 신호는 제2 신호 검출(130b)에서 검출될 수 있다. A pulse wave signal generated in the pulse generating unit 120 is applied to the cable 10 and a pressure wave signal is generated in the cable 10 by application of the pulse wave signal, Can be detected simultaneously by the detection unit 130a and the second signal detection unit 130b. That is, a pressure wave signal traveling from the center of the cable 10 to the lower portion thereof is detected by the first signal detector 130a, and the pressure signal proceeding from the center of the cable 10 to the upper portion thereof is detected by the second signal detector 130b .

제1 신호 검출부(130a)와 제2 신호 검출부(130b)가 각각 케이블(10)의 외측부의 서로 다른 지점에 접하는바, 제1 신호 검출부(130a)와 제2 신호 검출부(130b)가 접하는 지점으로 전파하는 공간전하 신호를 제1 신호 검출부(130a)와 제2 신호 검출부(130b)에서 동시에 검출할 수 있으며, 이에 따라 절연층(14) 내의 서로 다른 부분에서의 공간전하 분포를 비교할 수 있다. The first signal detecting unit 130a and the second signal detecting unit 130b are respectively in contact with different points on the outer side of the cable 10 and the first signal detecting unit 130a and the second signal detecting unit 130b It is possible to simultaneously detect the space charge signal propagated through the first signal detecting unit 130a and the second signal detecting unit 130b and thereby to compare the space charge distribution in different portions in the insulating layer 14. [

또한 서로 다른 지점에서 동시에 압력파 신호를 측정하므로 압력파 신호에 의해 동일한 스트레스를 받은 상태에서의 서로 다른 부위의 공간전하의 분포 특성을 비교할 수 있다. 다시 말하면, 신호 검출부가 한 개로 이루어진 경우 케이블의 한 지점에서 압력파 신호를 측정한 후 케이블의 다른 지점으로 신호 검출부를 이동하여 배치한 후 압력파 신호를 측정하게 되며, 두번째 지점에서 측정한 압력파 신호는 이미 첫번째 지점에서 펄스파가 인가된 후 스트레스를 받은 후에 두번째로 펄스파가 인가된 것인바, 첫번째 지점에서의 압력파 신호는 펄스파 신호가 한 번 인가된 후의 결과이고, 두번째 지점에서의 압력파 신호는 펄스파 신호가 두 번 인가된 후의 결과이므로 첫번째 지점에서의 압력파 신호와 두번째 지점에서의 압력파 신호는 동일한 스트레스를 받은 후의 결과라고 볼 수 없어 이들을 비교하여 케이블의 서로 다른 부위에서의 공간전하 분포 특성 파악의 정확성을 감소시킨다.Also, since the pressure wave signal is measured at different points simultaneously, it is possible to compare the distribution characteristics of space charges at different portions under the same stress by the pressure wave signal. In other words, when the signal detection unit is one, the pressure wave signal is measured at one point of the cable, the signal detection unit is moved to another point of the cable, and then the pressure wave signal is measured. The signal has already been subjected to stress after the pulsewash has been applied at the first point and then the pulse wave is applied the second time, the pressure wave signal at the first point is the result after the pulsed wave signal is applied once, Since the pressure wave signal is the result after the pulse wave signal is applied twice, the pressure wave signal at the first point and the pressure wave signal at the second point can not be regarded as the result after receiving the same stress. The accuracy of the spatial charge distribution characterization is reduced.

이에 반하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이 제1 신호 검출부(130a)와 제2 신호 검출부(130b)는 케이블(10)의 외측부의 서로 다른 지점에 접하면서 제1 신호 검출부(130a)와 제2 신호 검출부(130b)가 접하는 지점으로 전파하는 공간전하 신호를 동시에 검출할 수 있으므로 절연층(14) 내의 서로 다른 부분에서의 공간전하 분포를 동일 조건하에서 비교할 수 있으며, 이에 따라 서로 다른 부위에서의 공간전하 분포 특성을 보다 정확하게 파악할 수 있다. In contrast, according to an embodiment of the present invention, the first signal detecting unit 130a and the second signal detecting unit 130b are connected to different points on the outer side of the cable 10 and the first signal detecting unit 130a ) And the second signal detecting unit 130b can be detected at the same time, it is possible to compare the space charge distribution at different portions in the insulating layer 14 under the same condition, It is possible to more accurately grasp the characteristics of the spatial charge distribution in the region.

제1 신호 검출부(130a)는 케이블(10)의 외주면과 접하는 접지 전극(131a), 상기 케이블(10)에서 발생하는 압력파 신호를 검출하고 상기 압력파 신호를 전압신호로 변환하는 압전 센서(132a), 및 상기 전압신호를 증폭하는 증폭기(133a)를 포함할 수 있으며, 제2 신호 검출부(130b)는 케이블(10)의 외주면과 접하는 접지 전극(131b), 상기 케이블(10)에서 발생하는 압력파 신호를 검출하고 상기 압력파 신호를 전압신호로 변환하는 압전 센서(132b), 및 상기 전압신호를 증폭하는 증폭기(133b)를 포함할 수 있다. The first signal detecting unit 130a includes a ground electrode 131a contacting the outer circumferential surface of the cable 10 and a piezoelectric sensor 132a for detecting a pressure wave signal generated in the cable 10 and converting the pressure wave signal into a voltage signal The second signal detecting unit 130b may include a ground electrode 131b contacting the outer circumferential surface of the cable 10 and a ground electrode 131b contacting the outer surface of the cable 10, A piezoelectric sensor 132b that detects a wave signal and converts the pressure wave signal into a voltage signal, and an amplifier 133b that amplifies the voltage signal.

접지 전극(131a, 131b)은 각각은 서로 이격되어 케이블(10)의 외측부의 서로 다른 지점에 접하도록 배치될 수 있다. 일 예로서 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 케이블(10)을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 접지 전극(131a, 131b)은 고정부(150)에 의해 고정될 수 있다. The grounding electrodes 131a and 131b may be arranged so that they are spaced apart from each other and contact different points on the outer side of the cable 10. As an example, can be arranged to face each other with the cable 10 therebetween as shown in Figs. The ground electrodes 131a and 131b may be fixed by the fixing portion 150. [

고정부(150)는 서로 이격되어 배치된 접지 전극들(131a, 131b)을 연결하는 샤프트(151)과, 상기 샤프트(151)에 치합되어 상기 접지 전극들(131a, 131b)을 서로 고정하는 너트(152)를 포함할 수 있다. The fixing unit 150 includes a shaft 151 connecting the ground electrodes 131a and 131b spaced apart from each other and a nut 151 fixed to the shaft 151 to fix the ground electrodes 131a and 131b to each other. (Not shown).

상기 샤프트(151)는 상기 제1 신호 검출부(130a)의 접지 전극(131a)과 상기 제2 신호 검출부(130b)의 접지 전극(131b)을 관통하며, 상기 너트(152)는 상기 접지 전극(131a, 131b)를 관통하는 상기 샤프트(151)의 일단과 타단에서 치합되어 상기 접지 전극(131a, 131b)을 고정할 수 있다. The shaft 151 passes through the ground electrode 131a of the first signal detecting unit 130a and the ground electrode 131b of the second signal detecting unit 130b and the nut 152 is connected to the ground electrode 131a 131b through the one end of the shaft 151 and the other end thereof to fix the ground electrodes 131a, 131b.

접지 전극(131a, 131b)은 그들이 배치된 위치에서 적어도 1회 압력파 신호를 검출한 후 위치를 변경하여 케이블(10)의 다른 위치에서 압력파 신호를 검출할 수 있다. The ground electrodes 131a and 131b can detect the pressure wave signal at other positions of the cable 10 by changing the position after detecting the pressure wave signal at least once at the position where they are disposed.

압전 센서(132a, 132b)는 PVDF(Polyvinylidene fluoride)로 이루어질 수 있다. 떨림(Ringing) 현상을 방지하기 위하여 PE 계열의 고분자로 이루어진 흡수체(미도시)를 더 구비할 수 있다. 흡수체는 일 예로서 PMMA(Poly(methyl methacrylate))로 이루어질 수 있다. The piezoelectric sensors 132a and 132b may be formed of PVDF (polyvinylidene fluoride). In order to prevent ringing phenomenon, an absorber (not shown) made of a PE-based polymer may be further provided. The absorber may be made of, for example, PMMA (poly (methyl methacrylate)).

증폭기(133a, 133b)는 압전 센서(132a, 132b)에서 변환된 전압신호를 증폭할 수 있다. 즉 상기 전압신호는 매우 미약한 신호로서 증폭기(133a, 133b)를 거치면서 증폭되어 오실로스코프인 신호 계측부(140)에 전달될 수 있다. The amplifiers 133a and 133b can amplify the voltage signals converted by the piezoelectric sensors 132a and 132b. That is, the voltage signal may be amplified while passing through the amplifiers 133a and 133b as a very weak signal, and may be transmitted to the signal measuring unit 140, which is an oscilloscope.

케이블의 절연층(14) 내에서의 공간 전하를 측정함에 있어서는 DC 전압 인가부(10)와 펄스 발생부(120)는 접지 전극(131a, 131b)을 통해 케이블(10)에 직류 전압의 단 펄스를 인가할 수 있다. 케이블(10)의 절연층(14) 내에 공간 전하가 존재할 경우는 정전 전기 응력이 발생하고 압력파가 발생할 수 있다. 상기 압력파는 압전 센서(132a, 132b)에 도달하여 전하가 야기된다. 상기 전하는 압전 센서(132a, 132b)에서 전압신호로 변환되고, 상기 전압신호는 오실로스코프인 신호 계측부(140)에서 계측되고 처리되어 신호 파형으로서 표시된다. The DC voltage applying unit 10 and the pulse generating unit 120 are connected to the cable 10 through the ground electrodes 131a and 131b to measure the space charge in the insulating layer 14 of the cable, Can be applied. When space charge is present in the insulating layer 14 of the cable 10, electrostatic electric stress may be generated and a pressure wave may be generated. The pressure wave reaches the piezoelectric sensors 132a and 132b and charges are generated. The electric charge is converted into a voltage signal by the piezoelectric sensors 132a and 132b, and the voltage signal is measured and processed by the signal measuring unit 140, which is an oscilloscope, and displayed as a signal waveform.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템을 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템을 개략적으로 나타내는 측면도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템을 개략적으로 나타내는 평면도이다. FIG. 6 is a front view schematically showing a space charge distribution measurement system for a cable according to another embodiment of the present invention, FIG. 7 is a side view schematically showing a space charge distribution measurement system for a cable according to an embodiment of the present invention, 8 is a plan view schematically showing a spatial charge distribution measurement system for a cable according to an embodiment of the present invention.

도 6 내지 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템(200)은 신호 검출부(230a, 230b)의 구성에 있어서 도 2 내지 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템(100)과 차이가 있다. 이하에서는 케이블용 공간전하분포 측정 시스템(100)과 차이점에 대하여 설명한다. 6 to 8, a spatial charge distribution measurement system 200 for a cable according to another embodiment of the present invention includes a signal detector 230a and a signal detector 230b. Which is different from the space charge distribution measurement system 100 for cables according to the example. Hereinafter, differences from the space charge distribution measurement system 100 for a cable will be described.

본 발명의 다른 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템(200)는 제1 신호 검출부(230a)와 제2 신호 검출부(230b)를 구비할 수 있다. The spatial charge distribution measurement system for a cable 200 according to another embodiment of the present invention may include a first signal detection unit 230a and a second signal detection unit 230b.

상기 제1 신호 검출부(230a)는 케이블(10)의 외측부와 두 지점에서 접하도록 굴곡된 제1 접지 전극(231a), 상기 케이블(10)의 외측부에 접하는 지점에 대응되는 상기 제1 접지 전극(231a) 상에 배치되는 제1 압전 센서(232a1)와 제2 압전 센서(232a2), 및 상기 제1 압전 센서(232a1)와 제2 압전 센서(232a2) 각각에 연결되는 제1 증폭기(233a1)와 제2 증폭기(233a2)를 포함할 수 있다. The first signal detecting unit 230a includes a first ground electrode 231a curved in contact with an outer side of the cable 10 at two points and a second ground electrode 231b connected to the first ground electrode 231a corresponding to a point contacting the outer side of the cable 10. [ A first piezoelectric sensor 232a1 and a second piezoelectric sensor 232a2 disposed on the first piezoelectric sensor 232a1 and a first amplifier 233a1 connected to the first piezoelectric sensor 232a1 and the second piezoelectric sensor 232a2, And a second amplifier 233a2.

상기 제2 신호 검출부(230b)는 상기 케이블(10)의 외측부와 두 지점에서 접하도록 굴곡된 제2 접지 전극(231b1), 상기 케이블(10)의 외측부에 접하는 지점에 대응되는 상기 제2 접지 전극(231b1) 상에 배치되는 제3 압전 센서(232b1)와 제4 압전 센서(232b2), 및 상기 제3 압전 센서(232b1)와 제4 압전 센서(232b2) 각각에 연결되는 제3 증폭기(233b1)와 제4 증폭기(233b2)를 포함할 수 있다. The second signal detector 230b includes a second ground electrode 231b1 curved in contact with the outer side of the cable 10 at two points and a second ground electrode 231b2 bent in contact with the outer side of the cable 10, A third piezoelectric sensor 232b1 and a fourth piezoelectric sensor 232b2 disposed on the first piezoelectric sensor 232b1 and a third amplifier 233b1 connected to the third piezoelectric sensor 232b1 and the fourth piezoelectric sensor 232b2, And a fourth amplifier 233b2.

상기 제2 신호 검출부(230b)는 상기 제1 신호 검출부(230a)와 케이블(10)를 사이에 두고 대응되도록 배치될 수 있다. The second signal detecting unit 230b may be arranged to correspond to the first signal detecting unit 230a and the cable 10 between the first signal detecting unit 230a and the first signal detecting unit 230a.

상기 제1 신호 검출부(230a)의 제1 접지 전극(231a)은 "ㄱ"로 굴곡되어 제1 접지부(231a1)과 제2 접지부(231a2)로 이루어질 수 있다. 제1 접지부(231a1)과 제2 접지부(231a2)는 서로 수직일 수 있으며, 케이블(10)의 외측부에 각각 접하게 된다. The first ground electrode 231a of the first signal detecting unit 230a may be bent into a first ground portion 231a1 and a second ground portion 231a2. The first grounding portion 231a1 and the second grounding portion 231a2 may be perpendicular to each other and contact the outer side of the cable 10, respectively.

또한 상기 제2 신호 검출부(230b)의 제2 접지 전극(231b) 역시 "ㄱ"로 굴곡되어 제3 접지부(231b1)과 제4 접지부(231b2)로 이루어질 수 있다. 제3 접지부(231b1)과 제4 접지부(231b2)는 서로 수직일 수 있으며, 케이블(10)의 외측부에 각각 접하게 된다. The second grounding electrode 231b of the second signal detecting unit 230b may also be bent to form a third grounding unit 231b1 and a fourth grounding unit 231b2. The third grounding part 231b1 and the fourth grounding part 231b2 may be perpendicular to each other and contact the outer side of the cable 10, respectively.

이에 따라 도 6에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템(200)은 제1 신호 검출부(230a)의 제1 접지 전극(231a)과 제2 신호 검출부(230b)의 제2 접지 전극(231b)에 의해 케이블(10)의 외측부 네 지점에서 접하게 된다. 즉 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이블용 공간전하분포 측정 시스템(200)은 제1 접지 전극(231a)과 제2 접지 전극(231b)이 접하는 케이블(10)의 네 지점에서 동시에 공간전하 신호를 검출하여 절연층(14) 내의 공간전하 분포를 보다 정확하게 파악할 수 있다. 6, the spatial charge distribution measurement system 200 for a cable according to another embodiment of the present invention includes a first ground electrode 231a of the first signal detector 230a and a second ground electrode 231a of the second signal detector 230b. The second ground electrode 231b comes into contact with the outer side of the cable 10 at four points. That is, the spatial charge distribution measurement system 200 for cables according to another embodiment of the present invention simultaneously receives the spatial charge signals at four points of the cable 10 in contact with the first ground electrode 231a and the second ground electrode 231b And the spatial charge distribution in the insulating layer 14 can be grasped more accurately.

제1 신호 검출부(230a)와 제2 신호 검출부(230b)는 그들 각각의 단부(234, 235)에서 케이블(10)을 사이에 두고 서로 맞붙게 되며, 고정부(250)의 샤프트(251)가 서로 맞닿은 단부(234, 235)를 관통하고, 샤프트(251)의 일단과 타단에 너트(252)가 체결되어 제1 신호 검출부(230a)와 제2 신호 검출부(230b)를 서로 고정시킬 수 있다. The first signal detecting unit 230a and the second signal detecting unit 230b are opposed to each other at their respective ends 234 and 235 with the cable 10 interposed therebetween and the shafts 251 of the fixing unit 250 are connected to each other The first signal detecting unit 230a and the second signal detecting unit 230b can be fixed to each other by passing through the end portions 234 and 235 which are abutted to each other and the nut 252 being fastened to one end and the other end of the shaft 251. [

상술한 바와 같이, 제1 신호 검출부(230a)와 제2 신호 검출부(230b)는 케이블(10)의 외측부의 서로 다른 지점에 접하면서 제1 신호 검출부(230a)와 제2 신호 검출부(230b)가 접하는 지점으로 전파하는 공간전하 신호를 동시에 검출할 수 있으므로 절연층(14) 내의 서로 다른 부분에서의 공간전하 분포를 동일 조건하에서 비교할 수 있으며, 이에 따라 서로 다른 부위에서의 공간전하 분포 특성을 보다 정확하게 파악할 수 있다. The first signal detecting unit 230a and the second signal detecting unit 230b are connected to the first signal detecting unit 230a and the second signal detecting unit 230b while being in contact with different points on the outer side of the cable 10 The space charge signals propagating to the tangential point can be detected at the same time, so that the spatial charge distribution in the different portions in the insulating layer 14 can be compared under the same conditions. Thus, .

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

10: 케이블
100: 케이블용 공간전하분포 측정 시스템
110: DC 전압 인가부
120: 펄스 발생부
130: 신호 검출부
140: 신호 계측부
150: 고정부10: Cable
100: Space charge distribution measurement system for cables
110: DC voltage applying unit
120: Pulse generator
130: Signal detection section
140: Signal measurement section
150:

Claims

케이블의 절연층에 축적되는 공간전하분포를 측정하는 케이블용 공간전분포 측정 시스템에 있어서,
DC 전압을 인가하는 DC 전압 인가부;
상기 DC 전압을 펄스파 신호로 변환하는 펄스 발생부;
상기 케이블을 사이에 두고 배치되며, 상기 펄스파 신호가 인가됨에 따라 상기 케이블에서 발생하는 압력파 신호를 검출하고, 상기 압력파를 전압신호를 변환하는 복수 개의 신호 검출부;
상기 전압신호를 계측하는 신호 계측부; 및
상기 신호 검출부들을 서로 고정시키는 고정부; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 케이블용 공간전하분포 측정 시스템.A spatial distribution measuring system for a cable for measuring a space charge distribution accumulated in an insulation layer of a cable,
A DC voltage applying unit for applying a DC voltage;
A pulse generator for converting the DC voltage into a pulse wave signal;
A plurality of signal detectors disposed across the cable for detecting a pressure wave signal generated in the cable as the pulse wave signal is applied and converting the pressure wave into a voltage signal;
A signal measuring unit measuring the voltage signal; And
A fixing unit fixing the signal detecting units to each other; And a capacitance measuring unit for measuring a capacitance of the cable.

제1항에 있어서,
상기 신호 검출부는,
상기 케이블의 외주면과 접하는 접지 전극;
상기 압력파 신호를 검출하고, 상기 압력파 신호를 상기 전압신호로 변환하는 압전 센서; 및
상기 전압신호를 증폭하는 증폭기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블용 공간전하분포 측정 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the signal detecting unit comprises:
A ground electrode contacting the outer circumferential surface of the cable;
A piezoelectric sensor for detecting the pressure wave signal and converting the pressure wave signal into the voltage signal; And
An amplifier for amplifying the voltage signal; And a second space charge distribution measuring system for a cable.

제2항에 있어서,
상기 고정부는,
서로 분리된 접지 전극들을 연결하는 샤프트; 및
상기 샤프트에 치합되어 상기 접지 전극들을 서로 고정하는 너트; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블용 공간전하분포 측정 시스템.3. The method of claim 2,
The fixing unit includes:
A shaft connecting the ground electrodes separated from each other; And
A nut coupled to the shaft to fix the ground electrodes to each other; And a second space charge distribution measuring system for a cable.

제3항에 있어서,
상기 신호 검출부는 제1 신호 검출부와 제2 신호 검출부로 이루어지고,
상기 제1 신호 검출부와 상기 제2 신호 검출부는 상기 케이블을 사이에 두고 상기 케이블의 길이 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 케이블용 공간전하분포 측정 시스템.The method of claim 3,
Wherein the signal detector comprises a first signal detector and a second signal detector,
Wherein the first signal detecting unit and the second signal detecting unit are arranged in the longitudinal direction of the cable with the cable interposed therebetween.

제4항에 있어서,
상기 제1 신호 검출부의 접지 전극과 상기 제2 신호 검출부의 접지 전극은 평활면을 가지며,
상기 제1 신호 검출부의 접지 전극과 상기 제2 신호 검출부의 접지 전극은 상기 케이블을 사이에 두고 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 케이블용 공간전하분포 측정 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the ground electrode of the first signal detector and the ground electrode of the second signal detector have a smooth surface,
Wherein the ground electrode of the first signal detection unit and the ground electrode of the second signal detection unit are arranged parallel to each other with the cable interposed therebetween.

제4항에 있어서,
상기 제1 신호 검출부는,
상기 케이블의 외측부와 두 지점에서 접하도록 굴곡된 제1 접지 전극;
상기 케이블의 외측부에 접하는 지점에 대응되는 상기 제1 접지 전극 상에 배치되는 제1 압전 센서와 제2 압전 센서; 및
상기 제1 압전 센서와 제2 압전 센서 각각에 연결되는 제1 증폭기와 제2 증폭기; 를 포함하며,
상기 제2 신호 검출부는,
상기 케이블의 외측부와 두 지점에서 접하도록 굴곡된 제2 접지 전극;
상기 케이블의 외측부에 접하는 지점에 대응되는 상기 제2 접지 전극 상에 배치되는 제3 압전 센서와 제4 압전 센서; 및
상기 제3 압전 센서와 제4 압전 센서 각각에 연결되는 제3 증폭기와 제4 증폭기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블용 공간전하분포 측정 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the first signal detector comprises:
A first ground electrode bent to contact with an outer side of the cable at two points;
A first piezoelectric sensor and a second piezoelectric sensor disposed on the first ground electrode corresponding to a point contacting the outer side of the cable; And
A first amplifier and a second amplifier connected to the first piezoelectric sensor and the second piezoelectric sensor, respectively; / RTI >
Wherein the second signal detector comprises:
A second ground electrode bent to contact with the outer side of the cable at two points;
A third piezoelectric sensor and a fourth piezoelectric sensor disposed on the second ground electrode corresponding to a point in contact with the outer side of the cable; And
A third amplifier and a fourth amplifier connected to the third piezoelectric sensor and the fourth piezoelectric sensor, respectively; And a second space charge distribution measuring system for a cable.

제4항에 있어서,
상기 샤프트는 상기 제1 신호 검출부의 접지 전극과 상기 제2 신호 검출부의 접지 전극을 관통하고,
상기 너트는 상기 샤프트의 일단과 타단에서 치합되는 것을 특징으로 하는 케이블용 공간전하분포 측정 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the shaft passes through the ground electrode of the first signal detecting unit and the ground electrode of the second signal detecting unit,
Wherein the nut is engaged at one end with the other end of the shaft.