KR20220005831A - High voltage power cable - Google Patents

High voltage power cable Download PDF

Info

Publication number
KR20220005831A
KR20220005831A KR1020200083483A KR20200083483A KR20220005831A KR 20220005831 A KR20220005831 A KR 20220005831A KR 1020200083483 A KR1020200083483 A KR 1020200083483A KR 20200083483 A KR20200083483 A KR 20200083483A KR 20220005831 A KR20220005831 A KR 20220005831A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
insulating layer
high voltage
power cable
voltage power
layer
Prior art date
Application number
KR1020200083483A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
조영은
손수진
신여울
Original Assignee
엘에스전선 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스전선 주식회사 filed Critical 엘에스전선 주식회사
Priority to KR1020200083483A priority Critical patent/KR20220005831A/en
Publication of KR20220005831A publication Critical patent/KR20220005831A/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/02—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients
    • H01B9/027—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients composed of semi-conducting layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/06—Polyethene
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/441—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from alkenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02—Disposition of insulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/202—Applications use in electrical or conductive gadgets use in electrical wires or wirecoating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

The present invention relates to a high voltage power cable. Specifically, the high voltage power cable of the present invention has excellent dielectric strength such as breakdown voltage and impulse breakdown strength of an insulating layer. In particular, insulation characteristics can be implemented and maintained even when the temperature of a cable insulator rises due to power transmission, or when a negative impulse or polarity reversal occurs. Mechanical properties such as tensile strength and elongation of the insulating layer and heat resistance are improved.

Description

고전압 전력 케이블{High voltage power cable}High voltage power cable

본 발명은 고전압 전력 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 절연층의 절연파괴전압 및 임펄스 파괴강도 등 절연 내력이 우수하고, 특히 송전이 진행되어 케이블 절연체의 온도가 상승할 때나 부극성 임펄스 또는 극성 반전이 이루어진 경우에도 절연 특성이 구현 및 유지될 수 있으며, 절연층의 인장강도, 신장율 등 기계적 특성과 내열성이 향상되는 고전압 전력 케이블에 관한 것이다.The present invention relates to a high voltage power cable. Specifically, the present invention has excellent dielectric strength such as breakdown voltage and impulse breakdown strength of the insulating layer, and in particular, when the temperature of the cable insulator rises due to power transmission, the insulation characteristics are realized even when a negative impulse or polarity reversal is made And it can be maintained and relates to a high voltage power cable in which mechanical properties such as tensile strength and elongation of the insulating layer and heat resistance are improved.

일반적으로 대용량과 장거리 송전이 요망되는 대형 전력계통에서는 전력손실의 감소, 건설용지 문제, 송전용량 증대 등의 관점에서 송전전압을 높이는 고전압송전이 필수적이라 할 수 있다.In general, in large power systems that require large-capacity and long-distance transmission, high-voltage transmission that increases the transmission voltage is essential from the viewpoint of reducing power loss, problems with construction sites, and increasing transmission capacity.

송전방식은 크게 교류송전방식과 직류송전방식으로 구분될 수 있으며, 구체적으로, 상기 교류송전방식은 송전 쪽의 교류전력을 변환하지 않고 송전하는 방식인 반면, 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. Specifically, the AC transmission method is a method of transmitting AC power without converting the AC power of the transmission side, whereas the DC transmission method is the AC power of the transmission side first It converts power to an appropriate voltage, converts it to DC by a forward converter, and sends it to the receiving side through the transmission line.

특히, 상기 직류전송방식은 대용량의 전력을 장거리 수송하는데 유리하고 비동기 전력계통의 상호 연계가 가능하며 전력 손실이 적고 안정도가 높은 장점이 있는 반면, 상기 교류전송방식은 전압의 승압 및 강압이 용이하고 회전 자계를 쉽게 얻을 수 있으며 일관된 운용을 기할 수 있다는 장점이 있다.In particular, the DC transmission method is advantageous for long-distance transport of large-capacity power, enables interconnection of asynchronous power systems, has low power loss and high stability, whereas the AC transmission method facilitates voltage step-up and step-down and It has the advantage of being able to easily obtain a rotating magnetic field and ensuring consistent operation.

그런데, 이러한 교류송전방식 및 직류송전방식은 모두 고전압 송전 케이블을 이용하여 송전이 진행되어 케이블 절연체의 온도가 상승할 때나 부극성 임펄스 또는 극성 반전이 이루어진 경우에 최초 설계된 절연 파괴전압보다 낮은 전압에서 절연 파괴가 일어나는 등 상기 절연체의 절연 특성이 현저하게 저하되는 현상을 보이는 문제점이 있고, 또한 인장강도, 신장율 등의 기계적 특성이나 내열성이 저하되는 문제점이 있는데, 이는 다양한 원인으로 발생할 수 있으며, 아직 밝혀지지 않은 원인도 있다.However, in both of these AC and DC transmission methods, when transmission is performed using a high-voltage transmission cable and the temperature of the cable insulator rises or when a negative impulse or polarity reversal occurs, insulation at a voltage lower than the originally designed breakdown voltage There is a problem in that the insulating properties of the insulator are significantly deteriorated, such as breakdown, and there is also a problem in that mechanical properties such as tensile strength and elongation or heat resistance are lowered, which may occur due to various reasons, and has not been identified yet. There are also reasons why it is not.

따라서, 절연층의 절연파괴전압 및 임펄스 파괴강도 등 절연 내력이 우수하고, 특히 송전이 진행되어 케이블 절연체의 온도가 상승할 때나 부극성 임펄스 또는 극성 반전이 이루어진 경우에도 절연 특성이 구현 및 유지될 수 있으며, 절연층의 인장강도, 신장율 등 기계적 특성과 내열성이 향상되는 고전압 전력 케이블이 절실히 요구되고 있는 실정이다.Therefore, the dielectric strength such as breakdown voltage and impulse breakdown strength of the insulating layer is excellent, and in particular, when the temperature of the cable insulator rises due to power transmission, or when a negative impulse or polarity reversal occurs, the insulation characteristics can be realized and maintained. In addition, there is an urgent need for a high-voltage power cable with improved mechanical properties such as tensile strength and elongation of the insulating layer and heat resistance.

본 발명은 절연층의 절연파괴전압 및 임펄스 파괴강도 등 절연 내력이 우수하고, 특히 송전이 진행되어 케이블 절연체의 온도가 상승할 때나 부극성 임펄스 또는 극성 반전이 이루어진 경우에도 절연 특성이 구현 및 유지될 수 있는 고전압 전력 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has excellent dielectric strength such as breakdown voltage and impulse breakdown strength of the insulating layer, and in particular, when the temperature of the cable insulator rises due to power transmission, or when a negative impulse or polarity reversal is made, the insulation characteristics can be implemented and maintained. An object of the present invention is to provide a high-voltage power cable that can

또한, 본 발명은 절연층의 인장강도, 신장율 등 기계적 특성과 내열성이 향상되는 고전압 전력 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a high voltage power cable in which mechanical properties such as tensile strength and elongation of an insulating layer and heat resistance are improved.

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

고전압 전력 케이블로서, 도체; 및 상기 도체를 감싸는 절연층을 포함하고, 적외선 분광법(FT-IR)에 의해 측정되고 상기 절연층에 포함되는 베이스 수지에 존재하는 카보닐기의 아래 수학식 1로 정의되는 피크분율이 5.3312 미만인, 고전압 전력 케이블을 제공한다.A high voltage power cable comprising: a conductor; and an insulating layer surrounding the conductor, measured by infrared spectroscopy (FT-IR) and the peak fraction defined by Equation 1 below of the carbonyl group present in the base resin included in the insulating layer is less than 5.3312, high voltage A power cable is provided.

[수학식 1][Equation 1]

카보닐기 피크분율=(카보닐기 피크값/베이스 수지의 총 피크값)×100Carbonyl group peak fraction = (carbonyl group peak value / total peak value of the base resin) x 100

여기서, 상기 도체를 감싸는 내부 반도전층, 상기 내부 반도전층을 감싸는 상기 절연층, 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층, 상기 외부 반도전층을 감싸는 차폐층, 및 상기 차폐층을 감싸는 외피를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 전력 케이블을 제공한다.Here, the inner semiconducting layer surrounding the conductor, the insulating layer surrounding the inner semiconducting layer, the outer semiconducting layer surrounding the insulating layer, a shielding layer surrounding the outer semiconducting layer, and an outer shell surrounding the shielding layer To provide a high voltage power cable.

또한, 상기 절연층은 베이스 수지로서 폴리올레핀 수지를 포함하는 절연 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는, 고전압 전력 케이블을 제공한다.In addition, the insulating layer provides a high voltage power cable, characterized in that formed from an insulating composition comprising a polyolefin resin as a base resin.

여기서, 상기 절연층은 가교 폴리에틸렌(XLPE) 수지로부터 형성된 것을 특징으로 하는, 고전압 전력 케이블을 제공한다.Here, the insulating layer provides a high voltage power cable, characterized in that formed from a crosslinked polyethylene (XLPE) resin.

본 발명에 따른 고전압 전력 케이블은 새로운 방식으로 절연층의 FT-IR 분석시 베이스 수지에 존재하는 특정 작용기의 함량을 정밀하게 설계함으로써 절연층의 절연파괴전압 및 임펄스 파괴강도 등 절연 내력이 우수하고, 특히 송전이 진행되어 케이블 절연체의 온도가 상승할 때나 부극성 임펄스 또는 극성 반전이 이루어진 경우에도 절연 특성이 구현 및 유지될 수 있는 동시에, 인장강도, 신장율 등 기계적 특성과 내열성이 향상되는 우수한 효과를 나타낸다.The high voltage power cable according to the present invention has excellent dielectric strength such as breakdown voltage and impulse breakdown strength of the insulation layer by precisely designing the content of specific functional groups present in the base resin during FT-IR analysis of the insulation layer in a new way, In particular, insulation properties can be realized and maintained even when the temperature of the cable insulator rises due to power transmission or when a negative impulse or polarity reversal occurs, and at the same time, mechanical properties such as tensile strength and elongation rate and heat resistance are improved. .

도 1은 본 발명에 따른 고전압 전력 케이블의 실시예에 관한 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 고전압 전력 케이블의 다른 실시예에 관한 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically shows a cross-sectional structure of an embodiment of a high voltage power cable according to the present invention.
2 schematically shows a cross-sectional structure of another embodiment of a high voltage 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 subject matter may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명에 따른 고전압 전력 케이블의 실시예에 관한 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고전압 전력 케이블(100)은 중심 도체(10), 상기 도체(10)를 감싸는 내부 반도전층(12), 상기 내부 반도전층(12)을 감싸는 절연층(14), 상기 절연층(14)을 감싸는 외부 반도전층(16), 상기 외부 반도전층(16)을 감싸고 금속시스 또는 중성선으로 이루어져 전기적 차폐 및 단락전류의 귀로를 위한 차폐층(18), 상기 차폐층(18)을 감싸는 외피(20) 등을 포함할 수 있다.1 schematically shows a cross-sectional structure of an embodiment of a high voltage power cable according to the present invention. As shown in FIG. 1 , the high voltage power cable 100 according to the present invention has a center conductor 10 , an inner semiconducting layer 12 surrounding the conductor 10 , and an insulating layer surrounding the inner semiconducting layer 12 . (14), an outer semiconducting layer 16 surrounding the insulating layer 14, a shielding layer 18 surrounding the outer semiconducting layer 16 and made of a metal sheath or neutral wire for electrical shielding and return of short-circuit current, the It may include a shell 20 and the like surrounding the shielding layer 18 .

도 2는 본 발명에 따른 고전압 전력 케이블의 다른 실시예에 관한 단면 구조를 개략적으로 도시한 것으로서, 해저케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.2 schematically shows a cross-sectional structure of another embodiment of a high voltage power cable according to the present invention, and schematically shows the cross-sectional structure of the submarine cable.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고전압 전력 케이블(200)은 도체(10), 내부 반도전층(12), 절연층(14) 및 외부 반도전층(16)은 전술한 도 1의 실시예와 유사하므로 반복적인 설명은 생략한다.As shown in FIG. 2 , the high voltage power cable 200 according to the present invention includes a conductor 10 , an inner semiconducting layer 12 , an insulating layer 14 and an outer semiconducting layer 16 according to the embodiment of FIG. 1 described above. Since it is similar to the example, a repetitive description will be omitted.

상기 외부반도전층(16)의 외부에는 외부의 물과 같은 이물질이 침입하게 되면 절연층(14)의 절연성능이 저하되므로 이를 방지하기 위하여 납(lead)으로 된 금속시스(metal sheath), 소위 '연피시스'(30)를 구비한다.When a foreign material such as external water enters the outside of the outer semiconducting layer 16, the insulating performance of the insulating layer 14 is deteriorated. It is provided with a 'soft sheath' (30).

나아가, 상기 연피시스(30)의 외부에 폴리에틸렌(polyethylene) 등과 같은 수지로 구성된 시스(32)와 물과 직접 접촉이 안되도록 베딩층(34)을 구비한다. 상기 베딩층(34)의 위에는 철선외장(40)을 구비할 수 있다. 상기 철선외장(40)은 상기 케이블의 외곽에 구비되어 해저의 외부환경으로부터 케이블을 보호하도록 기계적 강도를 높이는 역할을 하게 된다.Furthermore, a sheath 32 made of a resin such as polyethylene and a bedding layer 34 are provided on the outside of the soft sheath 30 to prevent direct contact with water. An iron wire sheath 40 may be provided on the bedding layer 34 . The iron wire sheath 40 is provided on the outside of the cable to increase the mechanical strength to protect the cable from the external environment of the seabed.

상기 철선외장(40)의 외곽, 즉 케이블의 외곽에는 케이블의 외장으로서 자켓(42)을 구비하게 된다. 자켓(42)은 케이블의 외곽에 구비되어 케이블(200)의 내부 구성을 보호하는 역할을 하게 된다. 특히, 해저케이블의 경우에 자켓(42)은 해수 등과 같은 해저환경에 견딜 수 있는 내후성 및 기계적 강도가 우수한 성질을 갖게 된다. 예를 들어, 상기 자켓(42)은 폴리프로필렌 얀(polypropylene yarn) 등으로 구성될 수 있다.A jacket 42 is provided as an exterior of the cable at the outside of the wire sheath 40, that is, at the outside of the cable. The jacket 42 is provided on the outside of the cable and serves to protect the internal configuration of the cable 200 . In particular, in the case of a submarine cable, the jacket 42 has excellent weather resistance and mechanical strength to withstand a submarine environment such as seawater. For example, the jacket 42 may be made of polypropylene yarn or the like.

상기 중심 도체(10)는 구리, 알루미늄, 바람직하게는 구리로 이루어진 단선 또는 복수의 도선이 연합된 연선에 의해 이루어질 수 있고, 상기 중심 도체(10)의 직경, 연선을 구성하는 소선의 직경 등을 포함하는 규격은 이를 포함하는 전력 케이블의 송전압, 용도 등에 따라 상이할 수 있고, 통상의 기술자에 의해 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 고전압 전력 케이블이 해저 케이블 같이 포설성, 가요성 등이 요구되는 용도로 사용되는 경우, 상기 중심 도체(10)는 단선보다는 유연성이 우수한 연선에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.The central conductor 10 may be made of a single wire made of copper, aluminum, preferably copper, or a stranded wire in which a plurality of conductive wires are combined, and the diameter of the central conductor 10, the diameter of the strands constituting the stranded wire, etc. The included standard may be different depending on the transmission voltage, use, etc. of the power cable including the same, and may be appropriately selected by a person skilled in the art. For example, when the high voltage power cable according to the present invention is used for a purpose that requires layingability, flexibility, etc., such as a submarine cable, the center conductor 10 is preferably made of a stranded wire having excellent flexibility rather than a single wire.

상기 내부 반도전층(12)은 상기 중심 도체(10)와 상기 절연층(14) 사이에 배치되어 상기 중심 도체(10)와 상기 절연층(14)의 층간 들뜸을 유발하는 공기층을 없애주며, 국부적인 전계집중을 완화시켜 주는 등의 기능을 수행한다. 한편, 상기 외부 반도전층(16)은 상기 절연층(14)에 균등한 전계가 걸리도록 하는 기능, 국부적인 전계집중 완화 및 외부로부터 케이블 절연층을 보호하는 기능을 수행한다.The inner semiconducting layer 12 is disposed between the central conductor 10 and the insulating layer 14 to eliminate an air layer causing interlayer lifting of the central conductor 10 and the insulating layer 14, and It performs functions such as alleviating phosphorus electric field concentration. On the other hand, the outer semiconducting layer 16 performs a function of applying an equal electric field to the insulating layer 14 , mitigating local electric field concentration, and protecting the cable insulating layer from the outside.

통상, 상기 내부 반도전층(12) 및 외부 반도전층(16)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 general, in the inner semiconducting layer 12 and the outer semiconducting layer 16, conductive particles such as carbon black, carbon nanotubes, carbon nanoplates, and graphite are dispersed in a base resin, and a crosslinking agent, antioxidant, scorch inhibitor, etc. It is formed by extrusion of an additionally added semiconducting composition.

여기서, 상기 베이스 수지는 상기 반도전층(12,16)과 상기 절연층(14)의 층간 접착력을 위해 상기 절연층(14)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, for interlayer adhesion between the semiconducting layers 12 and 16 and the insulating layer 14, an olefin resin similar to the base resin of the insulating composition forming the insulating layer 14 is used. Preferably, in consideration of compatibility with the conductive particles, olefins and polar monomers, for example, 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), ethylene butyl meta It is preferable to use acrylate (EBMA) or the like.

또한, 상기 가교제는 상기 반도전층(12,16)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-butyl peroxyisopropyl) benzene, 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butyl peroxy)hexane, or an organic peroxide-based crosslinking agent such as di-t-butyl peroxide.

구체적으로, 본 발명에 따른 고전압 전력 케이블에서, 상기 반도전층(12,16)을 형성하는 반도전 조성물은 이의 총 중량을 기준으로 올레핀과 극성 단량체의 공중합 수지의 함량이 약 60 내지 70 중량%이고, 상기 공중합 수지의 총 중량을 기준으로 상기 극성 단량체의 함량이 1 내지 18 중량%, 바람직하게는 1 내지 12 중량%로 정밀하게 조절됨으로써, 상기 반도전층(12,16)의 가교시 생성되는 가교부산물이 상기 반도전층(12,16)과 상기 절연층(14)의 계면을 통해 상기 절연층(14) 내부로 이동하고, 이로써 상기 절연층(14) 내부에 이종전하(heterocharge)를 축적시켜 전계의 왜곡을 가중시킴으로써 상기 절연층(14)의 절연파괴 전압을 저하시키는 문제를 회피하거나 최소화할 수 있다.Specifically, in the high voltage power cable according to the present invention, the semiconducting composition forming the semiconducting layers 12 and 16 contains about 60 to 70% by weight of the copolymer resin of the olefin and the polar monomer based on the total weight thereof. , The content of the polar monomer is precisely controlled to 1 to 18% by weight, preferably 1 to 12% by weight, based on the total weight of the copolymer resin, thereby crosslinking generated during crosslinking of the semiconducting layers 12 and 16 By-products move into the insulating layer 14 through the interface between the semi-conductive layers 12 and 16 and the insulating layer 14, thereby accumulating heterocharges in the insulating layer 14 to generate an electric field. The problem of lowering the breakdown voltage of the insulating layer 14 can be avoided or minimized by increasing the distortion of the insulating layer 14 .

여기서, 상기 극성 단량체의 함량이 18 중량% 초과인 경우 상기 절연층(14)의 공간전하 축적이 크게 가속화되는 반면, 상기 극성 단량체의 함량이 1 중량% 미만인 경우 상기 베이스 수지와 상기 전도성 입자와의 상용성이 저하되어 상기 반도전층(12,16)의 압출성이 저하되고 반도전 특성이 구현되지 않을 수 있다.Here, when the content of the polar monomer is more than 18% by weight, the space charge accumulation in the insulating layer 14 is greatly accelerated, whereas when the content of the polar monomer is less than 1% by weight, the base resin and the conductive particles are separated by weight. The compatibility is lowered, the extrudability of the semiconducting layers 12 and 16 is lowered, and semiconducting properties may not be realized.

또한, 본 발명에 따른 고전압 전력 케이블에서, 상기 반도전층(12,16)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 high voltage power cable according to the present invention, in the semiconducting composition forming the semiconducting layers 12 and 16, the content of the crosslinking agent is 0.1 to 5 parts by weight, preferably 0.1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the base resin thereof. It can be precisely adjusted to 1.5 parts by weight.

여기서, 상기 가교제의 함량이 5 중량부 초과인 경우 상기 반도전 조성물에 포함된 베이스 수지의 가교시 필수적으로 생성되는 가교부산물의 함량이 과다하고, 이러한 가교부산물이 상기 반도전층(12,16)과 상기 절연층(14) 사이의 계면을 통해 상기 절연층(14) 내부로 이동하여 이종전하(heterocharge)를 축적시킴으로써 전계의 왜곡을 가중시켜 상기 절연층(14)의 절연파괴 전압을 저하시키는 문제를 유발할 수 있는 반면, 0.1 중량부 미만인 경우 가교도가 불충분하여 상기 반도전층(12,16)의 기계적 특성, 내열성 등이 불충분할 수 있다.Here, when the content of the cross-linking agent is more than 5 parts by weight, the content of the cross-linking by-products essentially generated during cross-linking of the base resin included in the semi-conductive composition is excessive, and these cross-linking by-products are mixed with the semi-conductive layers 12 and 16 The problem of lowering the breakdown voltage of the insulating layer 14 by aggravating the distortion of the electric field by moving into the insulating layer 14 through the interface between the insulating layers 14 and accumulating heterocharges On the other hand, when the amount is less than 0.1 parts by weight, the degree of crosslinking is insufficient, and thus the mechanical properties and heat resistance of the semiconducting layers 12 and 16 may be insufficient.

그리고, 본 발명에 따른 고전압 전력 케이블에서, 상기 내부 및 외부 반도전층(12,14)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(12,14)의 압출성이 저하되어 표면특성이 저하되거나 케이블의 생산성이 저하되는 문제가 있다.And, in the high voltage power cable according to the present invention, the semiconducting composition forming the inner and outer semiconducting layers 12 and 14 contains 45 to 70 parts by weight of conductive particles such as carbon black based on 100 parts by weight of the base resin thereof. can do. When the content of the conductive particles is less than 45 parts by weight, sufficient semi-conductive properties cannot be realized, whereas when it exceeds 70 parts by weight, the extrudability of the inner and outer semi-conductive layers 12 and 14 is lowered, so that the surface properties are lowered or the cable There is a problem that productivity is lowered.

상기 내부 및 외부 반도전층(12,16)의 두께는 케이블의 송전압에 따라 상이할 수 있고, 예를 들어, 345kV 전력 케이블의 경우, 상기 내부 반도전층(12)의 두께는 1.0 내지 2.5 mm일 수 있고, 상기 외부 반도전층(16)의 두께는 1.0 내지 2.5 mm일 수 있다.The thickness of the inner and outer semiconducting layers 12 and 16 may be different depending on the transmission voltage of the cable. For example, in the case of a 345 kV power cable, the thickness of the inner semiconducting layer 12 is 1.0 to 2.5 mm. The thickness of the outer semiconducting layer 16 may be 1.0 to 2.5 mm.

상기 절연층(14)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 14 may be, for example, a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene as a base resin, and may preferably be formed by extrusion of an insulating composition including 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 ethylene and an α-olefin such as propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, and 1-octene, or a combination thereof.

또한, 상기 절연층(14)을 형성하는 절연 조성물은 가교제를 포함함으로써, 상기 절연층(14)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, the insulating composition forming the insulating layer 14 includes a crosslinking agent, so that the insulating layer 14 is formed by crosslinking polyolefin (XLPO), preferably crosslinked polyethylene (XLPE) during extrusion or after extrusion by a separate crosslinking process. ) can be done. In addition, the insulating composition may further include other additives such as antioxidants, extrudability improvers, and crosslinking aids.

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 포하되는 가교제는 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 5 중량부로 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, depending on the crosslinking method of the polyolefin, a silane-based crosslinking agent or dicumyl peroxide, benzoyl peroxide, lauryl peroxide , t-butyl cumyl peroxide, di(t-butyl peroxyisopropyl)benzene, 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butyl peroxy)hexane, di-t-butyl peroxide It may be a peroxide-based crosslinking agent. Here, the crosslinking agent included in the insulating composition may be included in an amount of 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin.

상기 절연층(14)은 이와 접촉하는 상기 반도전층(12,16)에 포함되는 베이스 수지의 극성 단량체 함량 및 가교제 함량의 정밀한 제어를 통해 상기 절연층(14)과 상기 반도전층(12,16)의 계면에서의 이종전하(heterocharge) 생성을 억제하고 공간전하의 축적을 저감시킬 수 있어, 공간전하 저감을 위한 산화마그네슘 등의 무기 입자를 포함하지 않거나 상기 무기 입자의 함량을 크게 저하시킬 수 있기 때문에, 상기 무기 입자에 의한 절연층(14)의 압출성 저하 및 임펄스 강도 저하를 억제할 수 있다.The insulating layer 14 includes the insulating layer 14 and the semiconducting layers 12 and 16 through precise control of the polar monomer content and the crosslinking agent content of the base resin included in the semiconducting layers 12 and 16 in contact therewith. Since it is possible to suppress the generation of heterocharge at the interface of the , and reduce the accumulation of space charges, it does not contain inorganic particles such as magnesium oxide for space charge reduction or the content of the inorganic particles can be greatly reduced. , it is possible to suppress a decrease in extrudability and a decrease in impulse strength of the insulating layer 14 due to the inorganic particles.

상기 절연층(14)의 두께는 전력 케이블의 송전압에 따라 상이할 수 있고, 예를 들어, 345kV 전력 케이블의 경우, 상기 절연층(14)의 두께는 23.0 내지 31.0 mm일 수 있다.The thickness of the insulating layer 14 may be different depending on the transmission voltage of the power cable. For example, in the case of a 345 kV power cable, the thickness of the insulating layer 14 may be 23.0 to 31.0 mm.

본 발명자들은 상기 절연층(14)을 형성하는 베이스 수지에 존재하는 특정 작용기, 구체적으로 카보닐기(-C(=O)-)의 함량에 따라 상기 절연층(14)의 절연파괴전압 및 임펄스 파괴강도 등 절연 내력이 저하될 수 있고, 특히 송전이 진행되어 케이블 절연체의 온도가 상승할 때나 부극성 임펄스 또는 극성 반전이 이루어진 경우에 절연 특성이 저하될 수 있으며, 절연층의 인장강도, 신장율 등의 기계적 특성 및 내열성이 저하될 수 있음을 실험적으로 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.The present inventors found that the breakdown voltage and impulse breakdown of the insulating layer 14 according to the content of a specific functional group, specifically, a carbonyl group (-C(=O)-), present in the base resin forming the insulating layer 14 . Insulation strength, such as strength, may decrease, and in particular, when the temperature of the cable insulator rises due to power transmission, or when a negative impulse or polarity reversal occurs, the insulation properties may decrease, and the tensile strength, elongation, etc. of the insulation layer The present invention was completed by experimentally confirming that mechanical properties and heat resistance may be reduced.

구체적으로, 상기 절연층(14)을 형성하는 베이스 수지에 존재하는 카보닐기의 함량은 적외선 분광법(FT-IR)에 의해 측정되는 카보닐기의 피크값에 의해 간접적으로 측정할 수 있고, 아래 수학식 1로 정의되는 카보닐기의 피크분율은 5.3312 미만일 수 있다. 여기서, 카보닐기의 피크분율이 5.3312 이상인 경우 상기 절연층(14)의 절연 특성, 기계적 특성, 내열성 등이 크게 저하될 수 있다.Specifically, the content of the carbonyl group present in the base resin forming the insulating layer 14 may be indirectly measured by the peak value of the carbonyl group measured by infrared spectroscopy (FT-IR), and the following formula The peak fraction of the carbonyl group defined as 1 may be less than 5.3312. Here, when the peak fraction of the carbonyl group is 5.3312 or more, insulating properties, mechanical properties, heat resistance, and the like of the insulating layer 14 may be greatly reduced.

[수학식 1][Equation 1]

카보닐기 피크분율=(카보닐기 피크값/베이스 수지의 총 피크값)×100Carbonyl group peak fraction = (carbonyl group peak value / total peak value of the base resin) x 100

상기 수학식 1에서, 피크값은 적외선 분광법(FT-IR)에 의해 측정될 수 있고, 베이스 수지의 경우 피크가 복수개 나타날 수 있으며, 이러한 경우 각각의 피크값을 모두 합한 값을 기준으로 한다.In Equation 1, the peak value may be measured by infrared spectroscopy (FT-IR), and in the case of the base resin, a plurality of peaks may appear. In this case, the sum of all peak values is based.

또한, 상기 절연층(14)은 절연 조성물의 압출->가교->냉각을 통해 형성되고, 상기 절연층(14)을 형성하는 베이스 수지에 존재하는 카보닐기의 함량은 베이스 수지, 가교제 등의 종류 및 함량의 조절 그리고 냉각시 냉각조건으로서 냉각온도, 냉각시간 등의 조절에 의해 통상의 기술자가 조절할 수 있다.In addition, the insulating layer 14 is formed through extrusion->crosslinking->cooling of the insulating composition, and the content of carbonyl groups present in the base resin forming the insulating layer 14 depends on the type of the base resin, crosslinking agent, etc. And it can be adjusted by a person skilled in the art by adjusting the content and cooling temperature, cooling time, etc. as cooling conditions during cooling.

상기 자켓층(20)은 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄 등을 포함할 수 있고, 예를 들어, 폴리에틸렌 수지로 이루어지는 것이 바람직하고, 케이블의 최외곽에 배치되는 층이므로 기계적 강도를 고려할 때, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 자켓층(20)은 상기 전력 케이블의 색상을 구현하기 위해 카본 블랙 등의 첨가제를 소량, 예를 들어, 2 내지 3 중량% 포함할 수 있고, 예를 들어 0.1 내지 8 mm의 두께를 가질 수 있다.The jacket layer 20 may include polyethylene, polyvinyl chloride, polyurethane, etc., for example, is preferably made of polyethylene resin, and is a layer disposed at the outermost part of the cable, so considering the mechanical strength, high density It is more preferably made of polyethylene (HDPE) resin. In addition, the jacket layer 20 may include a small amount, for example, 2 to 3% by weight of an additive such as carbon black, in order to implement the color of the power cable, for example, a thickness of 0.1 to 8 mm can have

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 can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims described below. will be able to carry out Therefore, if the modified implementation basically includes the elements of the claims of the present invention, it should be considered that all of them are included in the technical scope of the present invention.

10 : 도체 12 : 내부 반도전층
14 : 절연층 16 : 외부 반도전층
18 : 차폐층 20 : 외피
30 : 연피시스 32 : 시스
34 : 베딩층 40 : 철선외장
42 : 자켓10: conductor 12: inner semiconducting layer
14: insulating layer 16: outer semiconducting layer
18: shielding layer 20: outer shell
30: soft sheath 32: sheath
34: bed layer 40: iron wire exterior
42 : jacket

Claims (4)

고전압 전력 케이블로서,
도체; 및
상기 도체를 감싸는 절연층을 포함하고,
적외선 분광법(FT-IR)에 의해 측정되고 상기 절연층에 포함되는 베이스 수지에 존재하는 카보닐기의 아래 수학식 1로 정의되는 피크분율이 5.3312 미만인, 고전압 전력 케이블.
[수학식 1]
카보닐기 피크분율=(카보닐기 피크값/베이스 수지의 총 피크값)×100A high voltage power cable comprising:
conductor; and
an insulating layer surrounding the conductor;
High voltage power cable, wherein the peak fraction defined by Equation 1 below of the carbonyl group present in the base resin included in the insulating layer and measured by infrared spectroscopy (FT-IR) is less than 5.3312.
[Equation 1]
Carbonyl group peak fraction = (carbonyl group peak value / total peak value of the base resin) x 100 제1항에 있어서,
상기 도체를 감싸는 내부 반도전층, 상기 내부 반도전층을 감싸는 상기 절연층, 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층, 상기 외부 반도전층을 감싸는 차폐층, 및 상기 차폐층을 감싸는 외피를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 전력 케이블.According to claim 1,
An inner semiconducting layer surrounding the conductor, the insulating layer surrounding the inner semiconducting layer, an outer semiconducting layer surrounding the insulating layer, a shielding layer surrounding the outer semiconducting layer, and an outer shell surrounding the shielding layer , high voltage power cables. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 절연층은 베이스 수지로서 폴리올레핀 수지를 포함하는 절연 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는, 고전압 전력 케이블.3. The method of claim 1 or 2,
The high voltage power cable, characterized in that the insulating layer is formed from an insulating composition comprising a polyolefin resin as a base resin. 제3항에 있어서,
상기 절연층은 가교 폴리에틸렌(XLPE) 수지로부터 형성된 것을 특징으로 하는, 고전압 전력 케이블.4. The method of claim 3,
The high voltage power cable, characterized in that the insulating layer is formed from a crosslinked polyethylene (XLPE) resin.
KR1020200083483A 2020-07-07 2020-07-07 High voltage power cable KR20220005831A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200083483A KR20220005831A (en) 2020-07-07 2020-07-07 High voltage power cable

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200083483A KR20220005831A (en) 2020-07-07 2020-07-07 High voltage power cable

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220005831A true KR20220005831A (en) 2022-01-14

Family

ID=79342984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200083483A KR20220005831A (en) 2020-07-07 2020-07-07 High voltage power cable

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220005831A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102012603B1 (en) High Voltage direct current power cable
JP2022009935A (en) DC power cable
CN110709948B (en) DC power cable
WO2022010244A1 (en) High-voltage power cable
US10749277B2 (en) Intermediate connection system for ultra-high-voltage direct current power cable
US20200185122A1 (en) Insulation composition and direct-current power cable having insulating layer formed from the same
KR102256351B1 (en) High Voltage direct current power cable
KR102256323B1 (en) High Voltage direct current power cable
KR20220005831A (en) High voltage power cable
WO2023090466A1 (en) High-voltage power cable
US11574748B2 (en) Ultra high voltage direct current power cable system
WO2018221803A1 (en) Ultra-high voltage direct current power cable
WO2018221802A1 (en) Ultra-high voltage direct current power cable

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination