KR20200069967A - 이종 도체 접합구조, 이종 도체 접합방법 및 전력 케이블 중간접속구조 - Google Patents

이종 도체 접합구조, 이종 도체 접합방법 및 전력 케이블 중간접속구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이종 도체의 접합부의 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이종 도체 접합구조, 이종 도체 접합방법 및 전력 케이블의 중간접속구조에 관한 것이다.

Description

이종 도체 접합구조, 이종 도체 접합방법 및 전력 케이블 중간접속구조{Welding Structure Of Different Conductors, Welding Method Of Different Conductors And Connecting Structure Of Power Cable}
본 발명은 이종 도체 접합구조, 이종 도체 접합방법 및 전력 케이블 중간접속구조에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 이종 도체의 접합부의 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이종 도체 접합구조, 이종 도체 접합방법 및 전력 케이블의 중간접속구조에 관한 것이다.
전력 공급을 위한 전력 케이블은 구리 또는 알루미늄 계열의 도체, 절연층, 반도전층 및 외부자켓 등을 포함하여 구성될 수 있다.
전력 전송용 케이블은 도체와 절연체로 구성되어 있으며, 도체는 전기 에너지 손실 최소화를 위해 높은 전기 전도도 특성이 요구된다. 구리와 알루미늄은 전기 전도도가 우수하며, 가격 경쟁력까지 확보된 도체용 소재로 밀도를 제외한 전기적, 기계적 특성에서 구리가 더 우수하여, 전력 전송용 케이블용 도체에는 주로 구리가 적용되고, 경량화 특성이 중요하게 요구되는 가공 송전선 등에만 알루미늄 도체가 제한적으로 적용되어 왔다.,
구리 원자재 가격 상승에 따라 동일 중량의 알루미늄 대비 구리 가격이 4~6배 높게 형성되어, 전력 전송용 케이블에도 알루미늄 도체를 적용하고자 하는 요구가 증가하고 있다. 기존 케이블용 도체에 주로 구리가 적용되어 왔기 때문에, 알루미늄 적용의 확산에 따라 구리 도체와 알루미늄 도체의 직접 접합에 대한 요구도 증가할 것으로 기대된다.
도체의 재료인 구리의 경우 알루미늄에 비해 통전성이 좋으나 가격이 비싸고, 알루미늄은 구리에 비해 통전성이 떨어지지만 가격이 저렴하다는 특징이 있다.
그리고, 전력 케이블의 도체는 유연성 등을 고려하여 원형 또는 평각 형상의 복수 개의 도체소선을 연선한 연선 도체가 주로 사용되며, 이종 도체를 구비한 전력 케이블을 중간 접속하는 경우, 이종 도체의 용접 등의 방법에 의한 도체 접속을 고려할 수 있으나, 용접 과정에서 구리 연선 도체는 공극이 존재하고, 용융점이 더 높고, 고온 용접 환경에서 산화피막이 형성되어, 용접 부위의 품질이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.
이에, 대한민국 등록특허번호 1128106 등에서는 구리 또는 알루미늄 등의 이종 연선 도체를 접합하기 위한 전용 슬리브 부재를 사용하여 도체를 접속하는 방법이 사용되었다. 상기 슬리브 부재는 구리 등으로 구성된 제1 도체를 삽입하는 삽입구 및 알루미늄 계열의 제2 도체가 Mig 또는 Tig 용접되는 접합면이 구비된 접합 금속으로 구성될 수 있다.
이러한 슬리브 부재의 일측 삽입구에 구리 등으로 구성된 제1 도체를 삽입하여 압착하고, 타측 접합면에 알루미늄 도체를 용접 등의 방법으로 접합할 수 있다.
이러한 접합 금속 형태의 슬리브 부재는 비용이 크고 슬리브 부재를 매개로 압착과 용접이라는 2가지 공정이 추가로 요구되므로 비용의 증가와 공정 추가라는 문제를 해결할 수 있는 새로운 방법이 요구된다.
본 발명은 이종 도체 접합부의 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이종 도체 접합구조, 이종 도체 접합방법 및 전력 케이블의 중간접속구조를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제1 전력 케이블을 구성하는 제1 도체 및 제2 전력 케이블을 구성하는 제2 도체가 상호 접합되어 구성되는 이종 도체 접합구조에 있어서, 상기 제1 도체는 복수 개의 도체소선으로 이루어지고, 상기 제1 도체 단부 측면의 점적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공한 도체이며, 상기 제1 도체의 단부 측면과 상기 제2 도체의 단부 측면을 용접으로 접합하여 구성된 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합구조를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 도체의 용융점이 상기 제2 도체의 용융점보다 더 클 수 있다.
그리고, 상기 제2 도체도 복수 개의 도체소선으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 제1 도체는 구리 또는 구리 합금 재질이며, 상기 제2 도체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질일 수 있다.
이 경우, 상기 제1 도체 단부 측면의 점적률은 98% 이상으로 가공될 수 있다.
또한, 상기 제1 도체 단부 측면의 점적률이 미리 결정된 크기 이상이 되도록 한 쌍의 제1 도체의 단부 측면을 용접으로 접합하여 접합부를 형성하고, 상기 접합부를 절단하여 상기 제1 도체 단부 측면의 점적률이 미리 결정된 크기 이상이 되도록 가공될 수 있다.
그리고, 상기 제1 도체의 단부 측면과 상기 제2 도체의 단부 측면을 접합하는 용접 방법은 용융 저항 용접(upset butt welding)일 수 있다.
여기서, 상기 용융 저항 용접은 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체에 전류를 통전시켜 접합부를 용융시킨 후 가압하는 방법으로 수행될 수 있다.
이 경우, 상기 제1 도체와 상기 제2 도체의 용접을 위한 용접 지그에서 제1 도체의 노출 길이가 제2 도체의 노출 길이보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제1 도체의 직경이 상기 제2 도체의 직경보다 작을 수 있다.
그리고, 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 접합부에 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 직경 차이에 의한 단차를 경사면으로 마감하기 위한 외주면이 경사진 O-링이 함께 접합될 수 있다.
여기서, 상기 O-링은 상기 제1 도체가 관통되는 관통구를 구비하고, 상기 관통구에 상기 제1 도체의 단부를 장착한 상태에서 상기 제1 도체, 상기 O-링 및 상기 제2 도체를 접합할 수 있다.
이 경우, 상기 O-링은 제2 금속 재질로 구성되며, 상기 O-링의 접합 방향 측면과 상기 제2 도체의 단부 측면이 접합되고, 상기 O-링의 관통구 내주면은 상기 제1 도체의 외주면과 접합될 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 전술한 이종 도체 접속구조; 상기 제1 전력 케이블과 상기 제2 전력 케이블의 XLPE 절연층의 단부를 연결하며, 상기 이종 도체 접속구조를 감싸는 코로나 실드; 상기 코로나 실드 외측에 장착되며, PMJ(Pre molded Joint) 형태의 탄성 수지 재질로 구성되는 슬리브 부재; 상기 슬리브 부재 외측에 장착되는 외함부재;를 포함하는 이종 도체 전력 케이블의 중간접속구조를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 전력 케이블의 지절연층, 상기 제2 전력 케이블의 지절연층 및 상기 이종 도체 접속구조 외측을 절연지를 감아 형성되는 보강 절연층;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제1 전력 케이블을 구성하는 제1 도체 및 제2 전력 케이블을 구성하는 제2 도체를 상호 접합하는 이종 도체 접합방법에 있어서, 연선으로 구성되는 제1 도체 단부 측면의 점적률을 미리 결정된 크기 이상으로 가공하는 측면 가공단계; 상기 제1 도체의 단부를 미리 결정된 길이(d1) 노출하고, 상기 제1 도체보다 용융점이 낮은 제2 도체를 미리 결정된 길이(d2)로 노출시켜 용접용 지그에 장착하는 도체 장착단계; 상기 도체 장착단계에서 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 단부 측면을 용접으로 접합하는 도체 접합단계;를 포함하는 이종 도체 접합방법을 제공할 수 있다.
상기 제1 도체의 측면 가공단계는 상기 제1 도체 단부 측면의 점적률이 미리 결정된 크기 이상이 되도록 한 쌍의 제1 도체의 단부 측면을 용접으로 접합하여 접합부를 형성하고, 상기 접합부를 절단하여 상기 제1 도체 단부 측면의 점적률이 미리 결정된 크기 이상이 되도록 가공할 수 있다.
그리고, 상기 제1 도체의 측면 가공단계는 상기 제1 도체 단부 측면의 점적률이 98% 이상이 되도록 수행될 수 있다.
여기서, 상기 도체 접합단계는 용융 저항 용접(Upset butt welding)으로 수행될 수 있다.
이 경우, 상기 도체 접합단계의 용융 저항 용접은 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체에 전류를 통전시켜 접합부를 용융시킨 후 가압하는 방법으로 수행될 수 있다.
여기서, 상기 도체 장착단계에서 상기 제1 도체의 단부의 노출 길이(d1)가 상기 제2 도체의 노출 길이(d2)보다 작게 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 이종 도체 접합구조, 이종 도체 접합방법 및 전력 케이블의 중간접속구조에 의하면, 이종 도체의 접합부의 접합 품질을 향상시킬 수 있으며, 이종 및 이경 도체의 접합시에도 접합부의 접합 품질 향상과 전계 집중을 완화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이종 도체 접합구조, 이종 도체 접합방법 및 전력 케이블의 중간접속구조에 의하면, 용융 저항 용접을 적용하여 이종 도체 접합의 작업성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 한 쌍의 제1 도체로서의 구리 연선 도체를 각각 용접 지그에 장착한 상태를 도시한다.
도 2는 한 쌍의 제1 도체의 단부 측면을 저항 용접으로 접합하는 과정을 도시한다.
도 3은 접합된 제1 도체의 접합부에서 버를 제거하고 접합부의 커팅라인을 경계 커팅하는 공정을 도시한다.
도 4는 구리 연선 도체로서의 한 쌍의 제1 도체가 접합된 상태를 도시한다.
도 5는 제1 도체의 접합부에서 버가 제거된 상태를 도시한다.
도 6은 한 쌍의 제1 도체의 접합부가 절단되어 형성된 제1 도체의 새로운 단부 측면을 도시한다.
도 7은 한 쌍의 제1 도체로서의 구리 연선 도체 및 제2 도체로서의 알루미늄 연선 도체를 각각 용접 지그에 장착한 상태를 도시한다.
도 8은 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 단부 측면을 저항 용접으로 접합하는 과정을 도시한다.
도 9는 접합된 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 접합부에서 버를 제거하고 접합이 완료된 상태를 도시한다.
도 10은 단부 측면이 점적률이 높게 가공된 제1 도체와 상기 제1 도체와 접합되는 알루미늄 연선으로 구성된 제2 도체를 도시한다.
도 11은 용융 저항 용접으로 접합된 제1 도체와 제2 도체를 도시한다.
도 12는 접합된 제1 도체와 제2 도체의 접합부에서 버가 제거된 도체 접합구조를 도시한다.
도 13는 본 발명의 제1 도체 및 제2 도체의 이종 도체 접합구조를 길이방향으로 절단하여 접합부에서의 조직의 미세경도 시험의 결과를 도시한다.
도 14은 도 13에 도시된 접합부의 접합면 경계영역에서의 고체 확산 상태의 시험결과를 도시한다.
도 15는 본 발명의 구리 또는 알루미늄 계열의 도체와 XLPE 절연층을 구비한 전력 케이블의 다단 탈피된 사시도를 도시한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블의 중간접속구조의 단면도를 도시한다.
도 17은 도 16에 도시된 전력 케이블의 중간접속구조에 구비된 도체 접합구조의 사시도를 도시한다.
도 18 내지 도 20은 도 17에 도시된 도체 접합구조의 도체 접합과정을 도시한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
전력 케이블은 포설되는 환경(육상 또는 해저 등)에 따라 비용 등을 고려하여 도체의 적합성이 변경될 수 있다. 구간 별로 요구되는 전력 케이블의 도체 특성 등에 따라 전력 케이블을 구성하는 도체의 종류가 다른 경우에도 중간접속이 수행될 수 있다.
중간접속되는 전력 케이블의 도체의 종류가 다른 경우 용융점 등이 다르고 산화 피막 정도의 차이가 발생될 수 있으므로, 통상적인 접합 방법으로는 접합부에서의 접합 품질을 보장하기 어렵다.
따라서, 본 발명은 제1 전력 케이블의 복수 개의 도체소선을 연선한 연선 도체로 구성되는 제1 도체 및 제2 전력 케이블의 복수 개의 도체소선을 연선한 연선 도체로 구성되는 제2 도체의 단부 측면이 접합되어 구성되며, 상기 제1 도체 단부 측면의 점적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공한 후 상기 제1 도체 단부 측면과 제2 도체의 단부 측면을 저항 용접(용융 저항 용접 등)으로 접합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합구조를 제공한다.
도 1 내지 도 6은 제1 도체(10A)로서의 구리 연선 도체의 단부 측면의 점적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 공정의 개념도와 가공 과정에서의 이미지를 도시한다.
상기 제1 도체는 구리 또는 구리합금 재료의 복수 개의 도체소선을 연선한 구리 연선 도체일 수 있고, 후술하는 제2 도체는 상대적으로 용융점이 낮은 알루미늄 연선 도체일 수 있다. 상기 제1 도체와 제2 도체를 저항 용접하는 경우, 제2 도체의 용융점이 낮기 때문에 제1 도체의 용융점과 제2 도체의 용융점 사이의 온도로 용접을 하는 과정에서 제1 도체의 단부 측면에 공극이 존재하고 각각의 공극을 따라 두터운 산화 피막이 형성되므로 접합부의 품질이 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명은 각각 연선 도체로 구성되는 제1 도체와 제2 도체를 저항 용접하기 전에 용융점이 높은 제1 도체(10A)의 단부 측면의 점적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 공정이 수행될 수 있다.
즉, 연선 도체로 구성된 제1 도체의 단부 측면을 공극 등이 제거 또는 최소화된 형태로 제공하여 용접시 발생될 수 있는 산화 피막 등의 발생을 억제하여 용접 등의 방법으로 접합된 접합부의 접합 품질을 향상시킬 수 있다.
여기서, 전력 케이블을 구성하는 도체의 점적률이란 복수 개의 도체소선으로 구성된 도체의 외경에 따른 면적 중 소선의 면적이 차지하는 비율을 의미하는 것으로 점적률이 크면 도체 단면의 빈공간이 적음을 의미하며, 점적률이 100%란 의미는 빈틈없는 상태을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1 도체의 점적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공한다는 의미는 구리 연선 도체로 구성되는 제1 도체의 측면 빈공간 비율을 미리 결정된 크기 이하로 감소시키는 공정을 의미한다.
상기 제1 도체의 단부 측면의 점적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 과정에 대하여 자세하게 설명한다.
도 1은 한 쌍의 제1 도체(10A)로서의 구리 연선 도체를 각각 용접 지그(1)에 장착한 상태를 도시하며, 도 2는 한 쌍의 제1 도체(10A)의 단부 측면을 저항 용접으로 접합하는 과정을 도시하며, 도 3은 접합된 제1 도체(10A)의 접합부(11)에서 버(b)를 제거하고 접합부(11)의 커팅라인(cl)을 경계 커팅하는 공정을 도시한다.
접합대상인 제1 도체와 제2 도체 중 용융점이 높은 제1 도체(10A)의 단부 측면(cs)의 점적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 공정은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 동일 재질의 제1 도체를 저항 용접으로 용접한 후 접합부(11)의 버(b)를 제거하고 접합부(11)를 절단하는 방법이 사용될 수 있다. 상기 한 쌍의 제1 도체(10A)의 단부 측면의 용접은 용융 저항 용접의 방법이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 4는 구리 연선 도체로서의 한 쌍의 제1 도체(10A)가 접합된 상태를 도시하며, 도 5는 제1 도체(10A)의 접합부(11)에서 버(b)가 제거된 상태를 도시하며, 도 6은 한 쌍의 제1 도체(10A)의 접합부(11')가 절단되어 형성된 제1 도체(10A)의 새로운 단부 측면(cs)을 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1 도체(10A)는 용융 저항 용접 등의 방법으로 압축 과정에서 버(b)를 형성하며 용접 및 재결정되고, 재결정된 접합부(11)를 절단하면 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 도체(10A)의 접합부(11)의 절단면은 연선 도체에 존재하는 공극이 거의 발견되지 않은 매끈한 금속 면으로 가공될 수 있다.
이와 같이, 접합대상인 제1 도체와 제2 도체 중 용융점이 높은 제1 도체(10A)의 단부 측면(cs)의 점적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 공정은 접합 영역에서의 연선 도체를 통도체화 하는 공정이라 볼 수 있다.
그리고, 상기 제1 도체(10A)의 단부 측면의 점적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공하는 공정은 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 동일한 한 쌍의 제1 도체(10A)를 접합하고 접합부(11)를 절단하는 방법 이외에도 제1 도체(10A) 단부 측면을 용융점이 제1 도체(10A)보다 높은 가열용 지그 등으로 가열하여 제1 도체(10A) 단부 측면을 재결정시키는 방법 등이 사용될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1 도체(10A)의 접합부(11')가 절단되어 형성된 제1 도체(10A)의 새로운 단부 측면(cs)은 점적률이 거의 100% 정도에 이르는 매끈한 표면을 구성하는 것으로 도시되나, 시험결과 상기 제1 도체(10A)의 새로운 단부 측면의 점적률은 일반적인 연선 도체의 점적률보다 높은 약 98 % 이상이 되면 알루미늄 연선 도체와의 저항 용접에 의한 접합부(11) 품질 문제가 발생되지 않음을 확인할 수 있었다.
도 7 내지 도 14는 단부 측면의 점적률이 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공된 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)로서의 알루미늄 연선 도체의 접합 과정 및 접합 과정에서의 이미지를 도시한다.
도 7은 한 쌍의 제1 도체(10A)로서의 구리 연선 도체 및 제2 도체(10B)로서의 알루미늄 연선 도체를 각각 용접 지그(1)에 장착한 상태를 도시하며, 도 8은 상기 제1 도체(10A) 및 상기 제2 도체(10B)의 단부 측면을 저항 용접으로 접합하는 과정을 도시하며, 도 9는 접합된 상기 제1 도체(10A) 및 상기 제2 도체(10B)의 접합부(11)에서 버(b)를 제거하고 접합이 완료된 상태를 도시한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 각각의 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)를 용접 지그(1)에 장착한 상태에서 접촉시키고 통전시키면 접촉면 근방에서 도체의 용융이 진행되고, 이때 도 8에 도시된 바와 같이, 양 도체를 접촉 방향으로 가압하면 버(b)가 형성되며 접합면 주변에 접합부(11)가 형성될 수 있다.
도 8에 도시된 상기 제1 도체(10A)와 상기 제2 도체(10B)를 접합하는 용접 방법으로 용융 저항 용접(upset butt welding)이 사용될 수 있다. 용융 저항 용접은 전류 통전을 통한 줄열을 이용하여 접합부(11) 가열 및 소재 용융의 직접적인 열원으로 사용하는 접합 방법으로, 본 발명의 용융 저항 용접의 경우 전류 공급을 통한 통전 가열 공정과 접합계면에서 도체가 용융되기 시작하면 압착하는 가압 공정으로 구성될 수 있다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 도체(10A)와 상기 제2 도체(10B)는 각각의 용접 지그(1)에 장착된 상태에서 접합 방향으로 노출된 길이가 서로 다를 수 있다.
용융 저항 용접 방법으로 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)를 접촉시켜 통전시키는 경우, 단부 측면의 점적률을 미리 결정된 크기로 높게 가공된 제1 도체(10A)보다 용융점이 낮은 알루미늄 재질의 제2 도체(10B)를 먼저 또는 더 많이 용융시켜 접합부(11)를 구성하는 것이 접합 품질 향상에 유리할 수 있다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제2 도체(10B)의 노출 길이(d2)가 상기 제1 도체(10A)의 노출 길이(d1)보다 길게 구성되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제2 도체(10B)의 노출 길이(d2)가 상기 제1 도체(10A)의 노출 길이(d1)의 2배 이상, 바람직하게는 10배 이상으로 구성될 수 있다.
상기 제2 도체(10B)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금일 수 있으며, 구리 재질의 제1 도체(10A)보다 용융점이 낮고 용접 지그 노출 길이가 더 크게 구성되므로, 상기 제2 도체(10B)는 연선 도체 상태로 용접되어도 충분히 용융되어 접합부(11)에서 균일하게 접합될 수 있다.
그리고, 도 9에 도시된 바와 같이, 접합이 완료된 후 접합부(11) 외주면의 버(b)를 제거하면 도체 접합구조가 완성될 수 있다.
도 10은 단부 측면의 점적률을 높게 가공된 제1 도체(10A)와 상기 제1 도체(10A)와 접합되는 알루미늄 연선으로 구성된 제2 도체(10B)를 도시하며, 도 11은 용융 저항 용접으로 접합된 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)를 도시하며, 도 12는 접합된 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 접합부(11)에서 버(b)가 제공된 도체 접합구조를 도시한다.
상기 제1 도체(10A)의 경우, 단부 측면의 점적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공된 상태이며 용접 지그(1)에서 접합을 위하여 노출되는 길이가 제2 도체(10B)보다 짧다. 그러나, 상기 제2 도체(10B)는 연선 도체로 구성되고 용접 지그(1)에서의 노출길이가 길어 용융 저항 용접 중 연선 도체의 벌어짐이 발생될 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 도체(10B)의 단부를 알루미늄 와이어(w) 등으로 고정한 상태로 작업이 수행될 수 있다. 상기 와이어(w)는 용융 저항 용접의 압축과정 또는 버(b) 제거과정에서 버(b)와 함께 제거되어 도 12에 도시된 바와 같은 이종 금속 도체 접합구조가 완성될 수 있다.
도 13는 본 발명의 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)의 이종 도체 접합구조를 길이방향으로 절단하여 접합부(11)에서의 조직의 미세경도 시험 결과를 도시한다.
접합부(11)의 경계영역인 접합면을 기준으로 각각 약 40 밀리미터(mm)를 경계로서 미세경도(Hv)가 점진적으로 변화된 결과를 도시한 것으로 미세경도의 변화를 통해 각각의 지점에서의 용융 및 재결정 여부를 확인할 수 있으며, 각각의 도체는 접합면에서 비슷한 범위(거리)까지 재결정 및 접합이 발생되었음을 확인할 수 있다.
즉, 단부 측면이 선가공된 연선으로 구성된 제1 도체(10A)와 연선으로 구성된 제2 도체(10B)를 용융 저항 용접하는 경우, 용융 및 재결정 범위가 유사하게 형성되어 위와 같은 도체 접합방법으로 접합된 접합부(11)의 접합 품질이 양호함을 확인할 수 있었다.
도 14은 도 13에 도시된 접합부(11)의 접합면 경계영역(X)에서의 고체 확산 상태의 시험결과(EDS 프로파일 분석)를 도시한다. 상기 제1 도체(10A)와 상기 제2 도체(10B)의 접합면에서의 고체 확산 현상은 상기 접합면을 기준으로 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)와 다른 화합물이 생성되었음을 의미하는 것으로, 도체 접합된 양도체의 접합면에서의 화합물의 생성 및 성장은 원자의 확산에 의해 지배받으며, 원자의 확산은 아레니우스(Arrhenius) 식을 따르는 것으로 알려져 있다.
또한, 용융 저항 접합 방법으로 형성된 Al-Cu 이종 도체 접합된 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)의 경우, Al-Cu 이종 도체 접합부(11) 가열 방법에 따라 열처리로를 이용하여 간접 가열한 경우와 비교하여, 본 발명에 따른 도체 접합방법에 따라 직류 전기로 직접 가열한 도체 접합된 양도체의 접합면에서의 화합물의 두께가 더 크다는 것을 확인할 수 있다.
즉, 도 14에 도시된 바와 같이, 고체 확산 범위로 규정될 수 있는 접합면에서의 화합물의 두께는 열처리로를 이용하여 200 ℃ 또는 235℃에서 장시간(수십시간) 직접 가열한 경우의 접합면 화합물에서의 두께는 0.7 μm 또는 1.0 μm 정도라고 알려져 있다
반면, 도 14에 도시된 바와 같이 본 발명의 단부 측면이 선가공된 제1 도체와 제2 도체를 전류로 직접 가열한 경우 접합면에서의 화합물의 두께는 2 μm 정도임을 확인할 수 있고, 직접 열을 가하는 종래의 경우보다 접합면에서의 화합물의 두께가 크게 구성됨을 확인할 수 있다.
또한, 이와 같은 도체 접합면에서의 화합물의 두께는 도체 접합시 전력 케이블 도체의 연성/취성 파괴의 임계 두께로 알려져 있는 2.5 μm 보다는 충분히 얇아 접합부의 연성 또는 취성 파괴의 위험이 낮을 수 있을 것으로 예상된다.
도 15는 본 발명의 구리 또는 알루미늄 계열의 도체와 XLPE 절연층을 구비한 전력 케이블의 다단 탈피된 사시도를 도시한다.
도 15를 참조하면, 전력 케이블(100)은 중심부에 도체(10)가 구비된다. 상기 도체(10)는 전류가 흐르는 통로 역할을 하게 되며, 예를 들어 구리 또는 알루미늄(알루미늄 합금 포함) 등으로 구성될 수 있다. 도체(10)는 유연성을 위하여 원형 또는 평각 형상의 복수 개의 도체소선을 연선하여 연선 구조로 구성될 수 있다.
도체(10)는 그 표면이 평활하지 않아 전계가 불균일할 수 있으며, 부분적으로 코로나 방전이 일어나기 쉽다. 또한 도체(10) 표면과 후술하는 절연층(14) 사이에 공극이 생기게 되면 절연성능이 저하될 수 있다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도체(10) 외부를 반도전성 카본지와 같은 반도전성 물질 등으로 구성된 내부반도전층(12)이 구비될 수 있다.
내부반도전층(12)은 도체면의 전하분포를 고르게 하여 전계를 균일하게 하여 후술하는 절연층(14)의 절연내력을 향상시키게 된다. 나아가, 도체(10)와 절연층(14) 간의 간격형성을 방지하여 코로나 방전 및 이온화를 방지하는 기능을 수행할 수 있다.
내부반도전층(12)의 외측에는 절연층(14)이 구비된다. 일반적으로 절연층(14)은 파괴전압이 높고, 절연성능이 장기간 안정적으로 유지될 수 있어야 한다. 나아가, 유전손실이 적으며 내열성 등의 열에 대한 저항 성능을 지니고 있어야 한다.
이러한 전력 케이블의 절연층은 지절연 또는 수지 재질(XLPE 등)이 주로 적용된다.
수지 재질의 절연층(14)은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지가 사용되며, 폴리에틸렌 수지가 바람직하다. 상기 폴리에틸렌 수지는 가교 수지일 수 있으며 가교제로서 실란 또는 유기 과산화물, 예를 들어, 다이큐밀퍼옥사이드(DCP) 등에 의해 제조될 수 있다. 도 15에 도시된 전력 케이블의 절연층(14)은 XLPE 재질로 구성되는 예를 도시한다.
그리고, 절연층(14)의 외측에는 외부반도전층(16)이 구비된다. 상기 외부반도전층(16)은 접지되어 전술한 내부반도전층(12) 과의 사이에 전기력선의 분포를 등전위로 만들어 절연층(14)의 절연내력을 향상시키는 역할을 하게 된다. 또한, 외부반도전층(16)은 케이블에 있어서 절연층(14)의 표면을 평활하게 하여 전계집중을 완화시켜 코로나 방전을 방지할 수 있다.
외부반도전층(16)의 외측에는 케이블의 종류에 따라 금속시스(18) 등이 구비된다. 상기 금속시스(18)는 전기적 차폐 및 단락전류의 귀로로 활용될 수 있으며, 상기 금속시스(18)는 중성선 형태로 구성되는 차폐층으로 대체될 수도 있다.
전력 케이블(100)의 최외측에는 외부자켓(20)이 구비된다. 상기 외부자켓(20)는 케이블(100)의 최외측에 구비되어 전력 케이블(100)의 내부 구성을 보호할 수 있다. 따라서, 상기 외부자켓(20)은 일반적으로 PVC(Polyvinyl chloride; 폴리염화비닐) 또는 PE(Polyethylene: 폴리에틸렌) 등으로 구성될 수 있다.
이러한 전력 케이블(100)의 도체는 전술한 바와 같이 연선 구조를 가질 수 있고, 구리 또는 알루미늄이나 각각의 합금 재질로 구성될 수 있으며, 구리의 경우 통전성이 좋고 알루미늄의 경우 가격이 저렴하다는 장점이 있다. 그리고 전력 케이블을 포설하는 경우 수백 미터 또는 수 킬로미터 간격으로 중간접속이 수행될 수 있다.
도 1 내지 도 12에 도시된 이종 도체 접합구조는 양 전력 케이블의 도체는 이종이지만, 직경은 동일한 경우를 예로 들어 설명하였다. 도체의 직경이 동일하므로, 제1 도체인 구리가 구비된 전력 케이블이 발열이 적고 통전 능력이 크지만, 육지 구간과 해저 구간을 연결하는 케이블 중 해저 구간에서는 발열이 크게 문제가 되지 않으므로, 해저 구간에서는 알루미늄 계열 도체가 적용된 전력 케이블을 배치하고 육지 구간에는 구리 계열의 도체가 적용된 전력 케이블을 배치하고 그 경계영역에서 중간접속되는 경우 비용 감소와 안정성 향상이라는 효과를 모두 얻을 수 있다.
그러나, 위와 같은 특수한 경계 영역 이외에도 한 쌍의 이종 도체를 구비한 양 전력 케이블을 중간 접속할 필요가 있고, 이 경우 통전 능력 또는 발열 차이에 의하여 도체의 직경 및 그에 따른 케이블 직경이 다른 전력 케이블을 중간 접속해야 하는 경우가 있다.
구체적으로, 통전 능력 또는 발열로 인해, 구리 연선 도체인 제1 도체(10A)와 알루미늄 연선 도체인 제2 도체(10B)의 직경은 다를 수 있다.
본 발명은 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 직경이 다른 경우(이경 및 이종 도체)에도 적용이 가능한 도체 접합구조를 제공할 수 있다. 도 16 및 도 17을 참조하여, 이경 및 이종 도체의 접속구조와 이를 포함하는 전력 케이블의 중간접속구조에 대하여 설명한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블의 중간접속구조의 단면도를 도시하며, 도 17은 도 16에 도시된 전력 케이블의 중간접속구조에 구비된 도체 접합구조의 사시도를 도시한다.
도 16에 도시된 실시예에서, 상기 제1 도체(10A)는 구리 연선으로 구성되고, 상기 제2 도체(10B)는 알루미늄 연선으로 구성되는 예를 들어 설명한다.
도 16를 참조하면, 상기 중간접속구조(300)는 한 쌍의 제1 전력 케이블(100A) 및 제2 전력 케이블(100B)의 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B), 상기 제1 도체(10A) 및 상기 제2 도체(10B) 단부에 함께 접합되는 O-링(30), 상기 한 쌍의 제1 전력 케이블(100A) 및 제2 전력 케이블(100B)의 절연층(14A, 14B)과 연결되어 상기 도체 접합구조를 감싸도록 구성되는 코로나 실드(320) 및 상기 한 쌍의 제1 전력 케이블(100A) 및 제2 전력 케이블(100B) 외측을 감싸며 상온에서 수축가능한 탄성 수지 재질로 이루어지며, PMJ(Pre molded Joint) 형태의 슬리브 부재(360)를 포함할 수 있다. 상기 슬리브 부재(360)는 중공형 형태를 가질 수 있다.
상기 코로나 실드(320)는 제1 전력 케이블(100A)의 절연층(14A)에서 제2 전력 케이블(100B)의 절연층(14B)을 향해 연장 형성된다. 이 경우, 상기 코로나 실드(320)는 평평한 외면을 가지고, 상기 O-링(30)을 둘러싸도록 구성되며, 양측의 마주보는 한 쌍의 절연층(14A, 14B)의 표면과의 단차없이 연속적인 면을 형성하여 전계 집중을 방지 또는 완화한다.
또한, O-링(30)에 의해 접속된 한 쌍의 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)와 슬리브 부재(360) 사이에서 발생할 수 있는 코로나 방전을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 서로 직경이 다른 한 쌍의 케이블(100A, 100B)을 연결하게 되므로 코로나 실드(320)도 양쪽의 직경이 다른 구조로 구성되며, 외측은 직경이 상대적으로 큰 제2 전력 케이블(100B)에서 직경이 상대적으로 작은 제1 전력 케이블(100A)을 향해 경사진 구조를 가질 수 있다.
상기 슬리브 부재(360)는 상기 코로나 실드(320)의 외측에 구비되고, 구리 재질로 구성되어 상대적으로 도체의 직경이 작은 제1 전력 케이블(100A)의 단부가 삽입되는 제1 단부(330A)와 알루미늄 재질로 구성되어 상대적으로 직경이 큰 제2 전력 케이블(100B)의 단부가 삽입되는 제2 단부(330B)를 구비하는 제1 전극(330), 상기 제1 전극(330)과 이격되어 대향하도록 구비되는 한 쌍의 제2 전극(340) 및 상기 제1 전극(330), 제2 전극(340) 및 상기 한 쌍의 제1 전력 케이블(100A) 및 제2 전력 케이블(100B)의 절연층(14A, 14B)을 감싸는 슬리브 절연층(350)을 포함할 수 있다. 상기 슬리브 절연층(350)은 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 또는 액상 실리콘 고무(LSR : Liquid Silicon Rubber)로 형성될 수 있다.
상기 제1 전극(330)은 반도전 물질로 이루어지고 전력 케이블의 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)와 전기적으로 연결되어, 소위 고압전극(electrode)의 역할을 한다. 상기 제2 전극(340)도 마찬가지로 반도전 물질로 이루어지며 전력 케이블의 외부반도전층(16A, 16B)과 연결되어 소위 차폐전극(Deflector)의 역할을 하게 된다. 따라서, 상기 중간접속함(300) 내부에서 전계분포는 상기 제1 전극(330)과 상기 제2 전극(340) 사이를 따라 분포되며, 상기 제1 전극(330) 및 제2 전극(340)은 그 사이에서 전계가 국부적으로 집중되지 않고 골고루 퍼지도록 하는 역할을 하게 된다.
구체적으로, 상기 제1 전극(330)은 반도전 물질로 이루어지고 전력 케이블의 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)와 전기적으로 연결되어, 소위 고압전극(electrode)의 역할을 한다. 상기 제2 전극(340)도 마찬가지로 반도전 물질로 이루어지며 전력 케이블의 외부반도전층(16A, 16B)과 연결되어 소위 차폐전극(Deflector)의 역할을 하게 된다. 따라서, 상기 중간접속함(300) 내부에서 전계분포는 상기 제1 전극(330)과 상기 제2 전극(340) 사이를 따라 분포된다.
이때, 상기 제1 전극(330)은 상기 제1 단부(330A) 위치의 케이블 중심에서 외부 표면까지의 거리(D1)와 상기 제2 단부(330B)의 중심에서 외부 표면까지의 거리(D2)는 서로 동일하고, 상기 제1 단부(330A) 및 제2 단부(330B)에서 각 중심에서 내부 표면까지의 각 거리(L1, L2)와 상기 각 제1 전력 케이블(100A) 및 제2 전력 케이블(100B)의 절연층(14A, 14B)의 표면에서 외부 표면까지의 거리(P1, P2)는 서로 상이하게 결정될 수 있다.
상기 제1 도체(100A) 및 상기 제2 도체(100B)는 재질과 직경이 다르고, 그에 따라 케이블 중심으로부터 제1 전력 케이블(100A) 및 제2 전력 케이블(100B)의 절연층(14A, 14B) 외주면까지의 거리가 다르지만 상기 제1 단부(330A) 및 제2 단부(330B)에서 각 중심에서 내부 표면까지의 각 거리(L1, L2)와 상기 각 제1 전력 케이블(100A) 및 제2 전력 케이블(100B)의 절연층(14A, 14B)의 표면에서 외부 표면까지의 거리(P1, P2)를 다르게 하여 상기 제1 전극(330)은 상기 제1 단부(330A) 위치의 케이블 중심에서 외부 표면까지의 거리(D1)와 상기 제2 단부(330B)의 중심에서 외부 표면까지의 거리(D2)를 일치시킬 수 있다.
나아가, 상기 중간접속구조(300)는 상기 슬리브 부재(360)를 감싸는 소위 '코핀박스(coffin box)' 또는 '금속 케이싱(metal casing)'으로 이루어진 외함부재(200)를 구비한다. 이 때, 상기 하우징(200)과 상기 슬리브 부재(360) 사이의 공간에는 방수재(미도시) 등이 충진될 수 있다.
도 16은 이종 및 이경 도체를 구비하는 한 쌍의 전력 케이블의 예로서 XLPE 재질의 절연층을 구비하는 전력 케이블을 접속하는 중간접속구조를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명에 따른 도체 접속구조로 도체가 접속되는 전력 케이블은 지절연 케이블이어도 무방하다.
즉, 도 1 내지 도 14를 참조한 본 발명의 이종 도체 접속구조 및 이종 도체 접속방법은 전술한 동경 도체의 접속, O-링이 함께 접합된 이경 도체의 접속에 적용이 가능하고, 중간접속되는 전력 케이블의 절연층 종류에 따라 도체 접속구조 외측에 코로나 실드와 슬리브 부재가 장착되는 중간접속구조 외에도 도체 접속구조 외측에 절연지를 감아 양 지절연 전력 케이블의 지절연층과 연결되도록 구성되는 보강 절연층을 구비하는 중간접속구조에도 적용이 가능하며, 이러한 지절연 중간접속구조의 경우 외함부재를 구비하는 리지드 중간접속구조(Rigid Joint)나, 외함부재가 생략되고 보강 절연층 외측에 각각의 케이블 층을 복원하는 방식의 유연한 중간접속구조(Flexible Joint)에도 적용이 가능함을 유의해야 한다.
전술한 바와 같이, 구리와 알루미늄 등 이종 도체로 구성된 전력 케이블을 중간 접속하는 경우에 통전 용량 또는 발열 문제를 해소하기 위해서는 도체 및 케이블의 직경이 다르게 구성되어야 한다. 이하, 이경 및 이종 도체로 구성되는 한 쌍의 전력 케이블을 중간 접속하는 방법을 검토한다.
이하 도면을 참조하여 중간접속함(300)에 의해 도체의 직경이 서로 상이한 한 쌍의 제1 전력 케이블(100A) 및 제2 전력 케이블(100B)을 서로 연결하는 순서 및 상기 중간접속구조(300)에 대해서 상세히 살펴보기로 한다.
도 17을 참조하면, 이경 및 이종 도체를 접합하기 위하여 접합부(11)를 감싸도록 O-링(30)이 구비될 수 있다.
상기 O-링(30)은 제1 도체(10A)가 삽입되어 장착되며, 상기 O-링(30)의 최대 외경은 제2 도체(10B)의 외경과 일치되고 최소 외경(관통구 직경)은 제1 도체(10A)의 외경과 일치되도록 구성될 수 있다.
따라서, 상기 O-링(30)이 장착된 상태에서 용융 저항 용접이 완료되면, 상기 O-링(30)의 최대 외경 부위(B) 측면은 상기 제2 도체(10B) 단부 측면에 접합되고, 상기 O-링(30)의 관통구의 내주면은 제1 도체(10A)의 외주면에 접합될 수 있다.
따라서, 상기 O-링(30)의 관통구의 직경은 제1 도체(10A)의 직경에 대응되는 크기로 구성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 구조로, 이경 및 이종 도체인 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 각각의 단부 측면이 접합됨과 동시에 상기 O-링(30)의 관통구 내주면과 단부 측면이 각각 제1 도체(10A)의 외주면과 제2 도체(10B) 단부 측면에 접합되어 일체화될 수 있다.
상기 O-링(30)은 제2 전력 케이블(100B)의 제2 도체(10B)와 제1 전력 케이블의 제1 도체(10A)의 직경 차이를 보상하여, 접합부(11)에서의 단차를 제거하기 위한 목적으로 구비될 수 있다. 따라서, 상기 O-링(30)의 단면은 각각 직각 삼각형 또는 테이퍼 형태로 구성될 수 있다. 상기 O-링(30)은 테이퍼진 외주면을 구비하여 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 접합부(11)에서의 단차를 제거할 수 있고, 단차 등에서의 전계 집중 등을 방지 또는 완화할 수 있다.
상기 O-링(30)의 재질은 제1 제1 도체(10A) 또는 제2 도체(10B)의 재료와 동일하게 구성될 수 있으나, 바람직하게는 용융점이 낮은 제2 도체(10B)의 재질과 동일한 재질로 구성될 수 있다.
도 18 내지 도 20은 도 17에 도시된 도체 접합구조의 도체 접합과정을 도시한다.
도 18 내지 도 20에 도시된 도체 접합구조의 도체 접합 과정은 접합부(11)에서의 전계 집중을 완화하기 위하여 O-링(30)을 적용한다는 점 이외에는 도 7 내지 도 9를 참조한 이종 동경 도체 접합과정과 동일하다. 따라서, 도 7 내지 도 9를 참조한 이종 동경 도체 접합과정과 중복된 설명은 생략한다.
도 18에 도시된 바와 같이, 직경이 다른 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)를 용접 지그(1', 1'')에 장착하는 경우, 상기 제1 도체(10A)의 단부에 O-링(30)을 장착할 수 있다. 따라서, 도 18에 도시된 용접 지그(1')는 O-링(30)이 장착된 제1 도체(10A)를 장착할 수 있도록 O-링(30) 수용부를 포함하는 구조로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 O-링(30)은 용융점이 낮은 제2 도체(10B)인 알루미늄 계열로 구성되어, 도 19에 도시된 바와 같이, 통전 및 가압시 제1 도체(10A) 및 제2 도체(10B)와 함께 용융 및 재결정되어 접합될 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 O-링(30)을 제1 도체(10A)와 동일한 구리 계열 금속으로 구성하는 방법도 가능하지만, 상기 O-링(30)과 상기 O-링(30)의 관통구 내주면과 상기 관통구에 삽입된 제1 도체(10A)의 접합성을 향상시키기 위하여, 상기 O-링(30)을 용융점이 낮은 제2 도체(10B) 재질로 구성하는 것이 바람직하다.
이와 같은 방법으로 접합된 제1 도체(10A), 제2 도체(10B) 및 O-링(30)의 접합부(11)는 도 20에 도시된 바와 같이 제2 도체(10B)에 제1 도체(10A)의 단부가 삽입된 형태로 접합이 완료될 수 있으며, 접합부(11)의 외주면은 O-링(30)의 외주면으로 대체되어 이경 도체임에도 불구하고 단차가 아닌 경사면으로 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 O-링(30)의 외주면의 최소 외경 부위(A)에서의 외경은 상기 제1 도체(10A)의 외경과 일치되고, 상기 최대 외경 부위(B) 에서의 외경은 상기 제2 도체(10B)의 외경과 일치되어 직경이 다른 제1 도체(10A)와 제2 도체(10B)의 직경 차이에 따라 발생될 수 있는 도체 접속구조에서의 단차를 완만한 경사면화하여 전계 집중 등의 문제를 완화할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
10A : 제1 도체
100A : 제1 전력 케이블
10B : 제2 도체
100B : 제2 전력 케이블
30 : O-링
300 : 중간접속구조

Claims (21)

  1. 제1 전력 케이블을 구성하는 제1 도체 및 제2 전력 케이블을 구성하는 제2 도체가 상호 접합되어 구성되는 이종 도체 접합구조에 있어서,
    상기 제1 도체는 복수 개의 도체소선으로 이루어지고, 상기 제1 도체 단부 측면의 점적률을 미리 결정된 크기 이상으로 높게 가공한 도체이며,
    상기 제1 도체의 단부 측면과 상기 제2 도체의 단부 측면을 용접으로 접합하여 구성된 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도체의 용융점이 상기 제2 도체의 용융점보다 더 큰 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도체도 복수 개의 도체소선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도체는 구리 또는 구리 합금 재질이며, 상기 제2 도체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질인 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도체 단부 측면의 점적률은 98% 이상으로 가공된 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도체 단부 측면의 점적률이 미리 결정된 크기 이상이 되도록 한 쌍의 제1 도체의 단부 측면을 용접으로 접합하여 접합부를 형성하고, 상기 접합부를 절단하여 상기 제1 도체 단부 측면의 점적률이 미리 결정된 크기 이상이 되도록 가공하는 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합구조.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도체의 단부 측면과 상기 제2 도체의 단부 측면을 접합하는 용접 방법은 용융 저항 용접(upset butt welding)인 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합구조.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 용융 저항 용접은 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체에 전류를 통전시켜 접합부를 용융시킨 후 가압하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합구조.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 도체와 상기 제2 도체의 용접을 위한 용접 지그에서 제1 도체의 노출 길이가 제2 도체의 노출 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합구조.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도체의 직경이 상기 제2 도체의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합구조.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 접합부에 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 직경 차이에 의한 단차를 경사면으로 마감하기 위한 외주면이 경사진 O-링이 함께 접합되는 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합구조.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 O-링은 상기 제1 도체가 관통되는 관통구를 구비하고, 상기 관통구에 상기 제1 도체의 단부를 장착한 상태에서 상기 제1 도체, 상기 O-링 및 상기 제2 도체를 접합하는 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합구조.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 O-링은 제2 금속 재질로 구성되며, 상기 O-링의 접합 방향 측면과 상기 제2 도체의 단부 측면이 접합되고, 상기 O-링의 관통구 내주면은 상기 제1 도체의 외주면과 접합되는 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합구조.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항의 이종 도체 접속구조;
    상기 제1 전력 케이블과 상기 제2 전력 케이블의 XLPE 절연층의 단부를 연결하며, 상기 이종 도체 접속구조를 감싸는 코로나 실드;
    상기 코로나 실드 외측에 장착되며, PMJ(Pre molded Joint) 형태의 탄성 수지 재질로 구성되는 슬리브 부재;
    상기 슬리브 부재 외측에 장착되는 외함부재;를 포함하는 이종 도체 전력 케이블의 중간접속구조.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항의 이종 도체 접속구조;
    상기 제1 전력 케이블의 지절연층, 상기 제2 전력 케이블의 지절연층 및 상기 이종 도체 접속구조 외측을 절연지를 감아 형성되는 보강 절연층;을 포함하는 이종 도체 전력 케이블의 중간접속구조.
  16. 제1 전력 케이블을 구성하는 제1 도체 및 제2 전력 케이블을 구성하는 제2 도체를 상호 접합하는 이종 도체 접합방법에 있어서,
    연선으로 구성되는 제1 도체 단부 측면의 점적률을 미리 결정된 크기 이상으로 가공하는 측면 가공단계;
    상기 제1 도체의 단부를 미리 결정된 길이(d1) 노출하고, 상기 제1 도체보다 용융점이 낮은 제2 도체를 미리 결정된 길이(d2)로 노출시켜 용접용 지그에 장착하는 도체 장착단계;
    상기 도체 장착단계에서 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 단부 측면을 용접으로 접합하는 도체 접합단계;를 포함하는 이종 도체 접합방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 도체의 측면 가공단계는 상기 제1 도체 단부 측면의 점적률이 미리 결정된 크기 이상이 되도록 한 쌍의 제1 도체의 단부 측면을 용접으로 접합하여 접합부를 형성하고, 상기 접합부를 절단하여 상기 제1 도체 단부 측면의 점적률이 미리 결정된 크기 이상이 되도록 가공하는 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 도체의 측면 가공단계는 상기 제1 도체 단부 측면의 점적률이 98% 이상이 되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 도체 접합단계는 용융 저항 용접(Upset butt welding)으로 수행되는 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 도체 접합단계의 용융 저항 용접은 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체에 전류를 통전시켜 접합부를 용융시킨 후 가압하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 도체 장착단계에서 상기 제1 도체의 단부의 노출 길이(d1)가 상기 제2 도체의 노출 길이(d2)보다 작게 수행되는 것을 특징으로 하는 이종 도체 접합방법.
KR1020180157592A 2018-12-07 2018-12-07 이종 도체 접합부를 포함하는 전력케이블, 이종 도체 접합방법 및 이종 도체 전력케이블 중간접속함 KR102625952B1 (ko)

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