WO2018182070A1 - 전력 케이블 - Google Patents

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WO2018182070A1
WO2018182070A1 PCT/KR2017/003526 KR2017003526W WO2018182070A1 WO 2018182070 A1 WO2018182070 A1 WO 2018182070A1 KR 2017003526 W KR2017003526 W KR 2017003526W WO 2018182070 A1 WO2018182070 A1 WO 2018182070A1
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WO
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layer
paper
insulating
insulating layer
semiconducting
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PCT/KR2017/003526
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English (en)
French (fr)
Inventor
이인회
남기준
김두기
박우정
Original Assignee
엘에스전선 주식회사
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Publication date
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    • 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
    • H01B3/20—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances liquids, e.g. oils
    • 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
    • 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
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/22—Metal wires or tapes, e.g. made of steel
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to power cables, in particular ultra high voltage underground or submarine cables for long distance direct current transmission.
  • the present invention has a high self-insulation strength of the insulating layer, the electric field applied to the insulating layer is effectively alleviated, and in particular, the voids in which no oil is present in the insulating layer and the like are suppressed from occurring.
  • the present invention relates to a power cable which can prolong the lifespan by effectively suppressing partial discharge, insulation breakdown and the like caused by an electric field concentrated in the field.
  • a power cable using a polymer insulator such as crosslinked polyethylene (XLPE) is used.
  • XLPE crosslinked polyethylene
  • an ultra-high voltage DC power transmission cable is impregnated with insulating oil in a cross winding insulating paper so as to surround a conductor.
  • Paper-insulated cables having an insulating layer are used.
  • the geo-insulated cable includes an OF (Oil Filled) cable for circulating low-viscosity insulating oil, a Mass Impregnated Non Draining (MIND) cable impregnated with high-viscosity or medium viscosity insulating oil, and the OF cable transmits hydraulic pressure for circulation of the insulating oil.
  • OF Oil Filled
  • MIND Mass Impregnated Non Draining
  • MIND cable is commonly used for long distance direct current transmission or subsea high voltage cable.
  • the MIND cable is formed by wrapping insulation paper such as kraft paper, semi-synthetic paper laminated with thermoplastic resin such as kraft paper and polypropylene resin when the insulation layer is formed in a plurality of layers, and an internal semiconducting layer inside and outside the insulation layer and
  • the outer semiconducting layer may be formed by enclosing a semiconducting battery such as carbon black paper in a plurality of layers, and the insulating oil is impregnated in the semisynthetic paper, the semiconducting battery, and the like.
  • the insulating paper which forms the insulating layer and the semiconducting layer by the heat generation of the conductor during the operation thereof, the insulating oil impregnated in the semiconductor battery, and the insulating oil filled in the gap generated when the insulating paper and the semiconductor battery are wound are expanded. While the insulating oil impregnated in the insulating layer is moved to the inside and the outside of the insulating layer, and when the electricity is stopped, the conductor heat is stopped and the internal temperature of the cable begins to decrease, especially in the extreme local underground cable or submarine cable.
  • the insulation strength of the insulation layer is high, and the electric field applied to the insulation layer is effectively alleviated, and in particular, the generation of deoiled voids in which the insulation oil is not present in the insulation layer is suppressed, and thus the electric field concentrated in the pores is prevented.
  • a power cable that can prolong its life by effectively suppressing partial discharge, insulation breakdown, and the like.
  • An object of the present invention is to provide a power cable in which the insulation strength of the insulation layer is high, and the electric field applied to the insulation layer is effectively alleviated to extend the life.
  • the present invention suppresses the occurrence of deoiled voids in which the insulating oil does not exist in the insulating layer by shrinking the insulating oil in a low temperature environment or when energization is turned off, thereby effectively preventing partial discharge, insulation breakdown, etc. due to the electric field concentrated in the voids. It is an object to provide a power cable that can be suppressed.
  • the lower layer is formed by a transverse winding of a metal tape made of metallized paper or a metal material on which a semiconducting battery is stacked on a metal foil
  • the upper layer is formed by a transverse winding of a semiconducting battery.
  • the lower layer provides a power cable, characterized in that the metallized paper or the metal tape being rolled up by being rolled up by a wrap wound so as to overlap with each other (part).
  • the power cable characterized in that the overlap ratio of 20 to 80% of the ratio of the width overlapping each other to the width of the metallized paper or the metal tape is rolled by the wrap winding provides a power cable.
  • the lower layer is formed by being rolled up by the gap winding rolled up with a certain gap (gap) so that the metallized paper or the metal tape to be rolled up does not overlap with each other in the same layer, providing a power cable do.
  • the width of the gap (gap) provides a power cable, characterized in that 5 to 15% of the width of the metallized paper or the metal tape is transversely wound by the gap winding.
  • the metal foil or the metal tape includes copper or aluminum, and provides a power cable, characterized in that hardened.
  • the semiconductor battery provides a power cable, characterized in that it comprises a carbon paper coated with carbon black on insulating paper.
  • the lower layer is formed by winding one to four sheets of the metallized paper or the metal tape
  • the upper layer is formed by four to eight sheets of the semiconducting batteries, and the total thickness of the inner semiconducting layer is about 0.2 to 3.0 mm. It is characterized by providing a power cable.
  • the outer semiconducting layer provides a power cable, characterized in that it comprises a lower layer formed by the transverse winding of the semiconducting battery and an upper layer formed by the empty winding where the semiconducting battery and the metallization paper are alternately transversely wound.
  • the outer semiconducting layer further provides a power cable, characterized in that it further comprises a top layer by a copper wire direct fabric in which at least one copper wire is directly incorporated into the nonwoven fabric.
  • the insulating layer is formed by sequentially stacking an inner insulating layer, an intermediate insulating layer, and an outer insulating layer, and the inner insulating layer and the outer insulating layer are each formed of kraft paper impregnated with insulating oil.
  • the insulating layer is formed of a semi-synthetic paper impregnated with an insulating oil, the semi-synthetic paper includes a plastic film and kraft paper laminated on at least one side of the plastic film, based on the total thickness of the insulating layer, the thickness of the inner insulating layer is 1 To 10%, the thickness of the intermediate insulating layer is 75% or more, the thickness of the outer insulating layer is 5 to 15%, the resistivity of the inner insulating layer and the outer insulating layer is less than the resistivity of the intermediate insulating layer It is characterized by providing a power cable.
  • the thickness of the inner insulation layer is 0.1 to 2.0 mm
  • the thickness of the outer insulation layer is 0.1 to 3.0 mm
  • the thickness of the intermediate insulation layer is 15 to 25 mm. .
  • the insulating oil provides a power cable, characterized in that the kinematic viscosity of 60 °C more than 5 centistokes (Cst).
  • the power cable according to the present invention has an excellent effect of improving the insulation strength by the insulating layer and the semiconducting layer having a specific structure, and at the same time, the electric field applied to the insulating layer is effectively alleviated to extend the life of the cable.
  • the insulation oil in the insulation layer is expanded during the energization of the cable to move to the gap between the conductors to suppress the occurrence of deoiling voids in the insulation layer by It shows an excellent effect of effectively suppressing partial discharge, insulation breakdown and the like caused by an electric field concentrated in the oil-free space.
  • Figure 1 schematically shows the cross-sectional structure of one embodiment of a power cable according to the present invention.
  • FIG. 2 schematically illustrates a longitudinal cross-sectional structure of the power cable shown in FIG. 1.
  • Figure 3 shows a graph schematically showing the process of relaxation of the electric field in the insulating layer of the power cable according to the present invention.
  • FIG. 4 schematically illustrates a cross-sectional structure of a semisynthetic paper forming an intermediate insulation layer of the power cable shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 and 2 schematically show cross-sectional and longitudinal cross-sectional structures of one embodiment of a power cable according to the invention, respectively.
  • the power cable according to the present invention includes a conductor 100, an inner semiconducting layer 200 surrounding the conductor 100, and an insulating layer surrounding the inner semiconducting layer 200 ( 300, an outer semiconducting layer 400 surrounding the insulating layer 300, a metal sheath layer 500 surrounding the outer semiconducting layer 400, and a cable protection layer surrounding the metal sheath layer 500 ( 600) and the like.
  • the conductor 100 is a movement path for electric current for transmission, and has high electrical conductivity to minimize power loss, and has high purity copper (Cu), aluminum (Al), etc. having appropriate strength and flexibility required for use as a conductor of a cable.
  • it may be made of a linkage line having a high elongation and a high conductivity.
  • the cross-sectional area of the conductor 100 may be different depending on the amount of power transmission, the use of the cable.
  • the conductor 100 may be composed of a circular compression conductor compressed by placing a flat element wire in multiple layers on a flat conductor or a circular center line composed of multiple flat angle wires on a circular center line. Since the conductor 100 made of a flat conductor formed by a so-called keystone method has a high conductor area ratio, it is possible to reduce the outer diameter of the cable and to form a large cross-sectional area of each element wire. It is economical to reduce. Moreover, since there are few voids in the conductor 100 and the weight of the insulating oil contained in the conductor 100 can be made small, it is effective.
  • the inner semiconducting layer 200 suppresses electric field distortion and electric field concentration due to surface unevenness of the conductor 100, thereby interfacing the inner semiconducting layer 200 and the insulating layer 300 or inside the insulating layer 300. It functions to suppress partial discharge and insulation breakdown caused by electric field concentrated on.
  • the inner semiconducting layer 200 may include lower layers 210 and 210 'stacked directly on the conductor and upper layers 220 and 220' stacked on the lower layers 210 and 210 '.
  • the lower layers 210 and 210 ' may be formed of a metallized paper 211 on which a semi-conductrive paper 211b is laminated on a metal foil 211a made of an electrically conductive metal material such as copper or aluminum, or electrically conductive such as copper or aluminum. It may be formed by the side wound of a metal tape (hereinafter, referred to as 'metallization paper 211, etc.') made of a metal material, and the upper layers 220 and 220 may be formed by the side wound of the semiconductor battery.
  • a metal tape hereinafter, referred to as 'metallization paper 211, etc.'
  • the semiconducting battery included in the lower layers 210 and 210 'and the upper layers 220 and 220' may be formed of a carbon paper coated with a conductive material such as carbon black on insulating paper, or a film formed from a polymer composite material in which conductive materials such as carbon black are dispersed. It may include, and the metal foil (211a) or the metal tape is hardened by the tensile strength is improved can be easily traversed by a conventional paper winding machine.
  • the power cable according to the present invention is the structure of the semi-conducting layer 200, in particular, the insulating oil between the conductor 100 and the insulating layer 300 through the semi-conductive layer 200 by the metallized paper 211 or the like.
  • the viscosity of the insulating oil impregnated in the insulating layer 300 is lowered and the fluidity is increased due to the temperature increase when the cable is energized, so that the inside of the conductor 100 through the semiconducting layer 200 is increased.
  • the electric current of the cable is stopped and the temperature is lowered, so that the insulating oil impregnated in the insulating layer 300 contracts, thereby effectively suppressing the generation of a deoiling void in which no insulating oil is present in the insulating layer 300.
  • W is effective to suppress the deformation of the structure that the insulating layer (300).
  • the lower layer 210 has a constant gap so that the metallized paper 211, which is horizontally wound, does not overlap with each other in the same layer.
  • the wrap winding is rolled up by the gap winding being rolled up, or as shown in the enlarged cross-sectional view B of FIG. 2, the lower layer 210 'is rolled up so that the metallized paper 211 etc. being rolled up overlap with each other. Can be stomped by.
  • the gap winding is transversely wound so that a predetermined gap is formed between the metallization paper 211 and the like, and the gap is formed on the upper portion of the metallization paper 211 or the like.
  • rolled up it means that it is covered by the new metallized paper 211 or the like and at the same time it is rolled up in a repeating manner so that it is also rolled so that a gap is formed between the new metallized paper 211 and the like.
  • the wrap winding is more advantageous than the gap winding from the viewpoint of blocking the movement of the insulating oil through the semiconducting layer 200, and improves the productivity of the cable through the improvement of the lateral winding efficiency and the metallization paper, the semiconducting battery, etc. when the cable is bent.
  • the gap winding may be advantageous to the wrap winding from the viewpoint of preventing damage or structural change due to a collision.
  • the metal foil 211a is disposed toward the conductor 100 when the metallized paper 211 is a gap winding or a wrap winding, and the metallized paper being rolled up in the same layer when the metallized paper 211 or the like is gap wound.
  • the gap between the 211 and the like may be 5 to 15% of the width of the metallized paper 211, and the like, and when the metallized paper 211 is wrapped, the gap is a ratio of the widths overlapping each other.
  • the overlap rate may be about 20-80%.
  • the metallization paper 211 when the gap is less than 5%, the metallization paper 211, which is transversely wound on the same layer inside the bending radius when the cable is bent, may collide with each other and be damaged, whereas when the gap is greater than 15%, When bending, the metallized paper 211, etc., transversely wound outside the layer through the gap between the metallized paper 211, etc., transversely wound on its upper layer, and again when the cable is bent. The metallized paper 211 may not be returned to its original layer or may be damaged or its structure may be changed.
  • the layer of the metallization paper 211 is rolled in the overlapped portion of the metallization paper 211, such as when the cable repeats bending and bending This can lead to failure to return to the original layer and damage or restructure.
  • the lower layers 210 and 210 ′ may be formed by transversing one to four sheets of the metallized paper 211, and the upper layers 220 and 220 ′ may be formed by transversing four to eight sheets of the semiconducting batteries.
  • the overall thickness of the inner semiconducting layer 200 may be about 0.2 to 3.0 mm.
  • the insulating layer 300 is formed by wrapping the insulating paper in a plurality of layers, and the insulating paper is, for example, using a kraft paper or a semi-synthetic paper in which a thermoplastic resin such as kraft paper and a polypropylene resin is laminated. Can be used.
  • the insulating layer 300 includes an inner insulating layer 310, an intermediate insulating layer 320 and an outer insulating layer 330, the inner insulating layer 310 and the outer
  • the insulating layer 330 is made of a material having a lower resistivity than the intermediate insulating layer 320, whereby the inner insulating layer 310 and the outer insulating layer 330 are each connected to the conductor 100 when the cable is operated.
  • Figure 3 shows a graph schematically showing the process of relaxation of the electric field in the insulating layer of the power cable according to the present invention.
  • a direct current (DC) electric field is relaxed in the inner insulation layer 310 and the outer insulation layer 330 having a relatively low resistivity, so that they are directly above the conductor 100 and directly below the metal sheath layer 500.
  • an internal insulation layer is controlled while controlling the maximum impulse electric field applied to the intermediate insulation layer 320 to 100 kV / mm or less.
  • the impulse electric field means an electric field applied to the cable when an impulse voltage is applied to the cable.
  • the maximum impulse electric field value of the internal insulation layer 310 is designed to be smaller than the maximum impulse electric field value of the intermediate insulation layer 320 so that the high electric field does not act directly on or under the sheath.
  • the maximum impulse electric field applied to the intermediate insulating layer 320 is an inner electric field of the intermediate insulating layer 320, and the inner electric field is the maximum impulse electric field of the intermediate insulating layer 320, for example, 100 kV / mm.
  • the high electric field is suppressed from being applied to the inner insulation layer 310 and the outer insulation layer 330, particularly, a cable connection member vulnerable to an electric field, and further, the performance of the intermediate insulation layer 320 is maximized.
  • the entire insulation layer 300 can be made compact, the deterioration can be suppressed, and the insulation strength and other physical properties of the insulation layer 300 can be suppressed from being lowered.
  • the impulse withstand voltage is higher than that of the cable. Not only can it be done with a cable, but it can also suppress the shortening of the cable life.
  • the inner insulating layer 310 and the outer insulating layer 330 may be formed by transversely kraft paper made of kraft pulp and impregnated with an insulating oil, respectively.
  • the insulating layer 310 and the outer insulating layer 330 may have a lower resistivity and a higher dielectric constant than the intermediate insulating layer 320.
  • the kraft paper can be prepared by washing the kraft pulp with deionized water in order to remove the organic electrolyte in the kraft pulp to obtain good dielectric loss tangent and permittivity.
  • the intermediate insulating layer 320 may be formed by transversely winding a semi-synthetic paper having kraft paper laminated on the surface, the back surface, or both of the plastic film and impregnating insulating oil.
  • the intermediate insulating layer 320 formed as described above has a higher resistivity, lower dielectric constant, higher DC dielectric strength, and impulse breakdown voltage than the inner insulating layer 310 and the outer insulating layer 330 because it includes a plastic film. Due to the high resistivity of the intermediate insulating layer 320, a direct current field is concentrated on the intermediate insulating layer 320 resistant to the DC electric field strength, and an impulse electric field is applied to the intermediate insulating layer 320 resistant to the impulse electric field at a low dielectric constant. By concentrating, the insulating layer 300 as a whole can be made compact, and as a result, the outer diameter of the cable can be reduced.
  • the plastic film is expanded by heat generation during operation of the cable to increase the oil resistance
  • the insulating oil impregnated in the insulating layer 300 is the outer semiconducting layer 400 It is possible to suppress the movement toward the side) to suppress the production of deoiled voids due to the movement of the insulating oil, and consequently to suppress electric field concentration and dielectric breakdown caused by the deoiled voids.
  • the plastic film may be made of a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, polybutylene, fluorine resin such as tetrafluoroethylene-hexafluoro polypropylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, Preferably it may be made of a polypropylene homopolymer resin excellent in heat resistance.
  • a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, polybutylene
  • fluorine resin such as tetrafluoroethylene-hexafluoro polypropylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer
  • ethylene-tetrafluoroethylene copolymer ethylene-tetrafluoroethylene copolymer
  • the semi-synthetic paper may be 40 to 70% of the total thickness of the plastic film.
  • the resistivity of the intermediate insulating layer 320 may be insufficient, so that the outer diameter of the cable may be increased. Difficulties can be made difficult due to lack of distribution of insulating oil, which can be expensive.
  • the inner insulating layer 310 may have a thickness of 1 to 10% of the total thickness of the insulating layer 300, and the outer insulating layer 330 may have a thickness of 1 to 15% of the total thickness of the insulating layer 300.
  • the intermediate insulating layer 320 may have a thickness of 75% or more of the total thickness of the insulating layer 300.
  • the maximum impulse electric field value of the inner insulation layer 310 may be lower than the maximum impulse electric field value of the intermediate insulation layer 320. If the thickness of the inner insulation layer is increased more than necessary, the maximum impulse electric field value of the intermediate insulation layer 310 becomes larger than the allowable maximum impulse electric field value, and in order to alleviate this, the cable outer diameter is increased. Done.
  • the outer insulating layer 330 preferably has a sufficient thickness than the inner insulating layer, which will be described later.
  • the internal insulation layer 310 and the external insulation layer 330 having a small resistivity are provided to prevent the direct current high electric field from being applied directly above the conductor 100 and directly below the metal sheath layer 500.
  • the thickness of the intermediate insulating layer 320 having a high resistivity of 75% or more it is possible to reduce the cable outer diameter while maintaining a sufficient dielectric strength.
  • the inner insulation layer 310, the intermediate insulation layer 320, and the outer insulation layer 330 constituting the insulation layer 300 each have the precisely controlled thickness, so that the insulation layer ( 300 may have a desired dielectric strength while minimizing the outer diameter of the cable.
  • the direct current and the impulse electric field applied to the insulating layer 300 can be most effectively designed on the electric field, and the high electric field of the direct current and the impulse is directly above the conductor 100 and directly below the metal sheath layer 500. It is possible to apply design means that can raise the dielectric strength of the cable connection member, which is particularly susceptible to electric fields, to a sufficient height.
  • the thickness of the outer insulating layer 330 is greater than the thickness of the inner insulating layer 310, for example, in a cable of 500 kV DC, the thickness of the inner insulating layer 310 is 0.1 to 2.0 mm.
  • the thickness of the outer insulating layer 330 may be 0.1 to 3.0 mm, and the thickness of the intermediate insulating layer 320 may be 15 to 25 mm.
  • the heat generated during soft connection for the cable connection according to the present invention is applied to the insulating layer 300 to melt the plastic film of the semi-synthetic paper forming the intermediate insulating layer 320, the plastic from the heat
  • the thickness of the internal insulating layer 310 is preferably 1 to 30 times.
  • the thickness of the sheet of semi-synthetic paper forming the intermediate insulating layer 320 is 70 to 200 ⁇ m
  • the thickness of the kraft paper forming the inner and outer insulating layers 310, 320 may be 50 to 150 ⁇ m.
  • the thickness of the kraft paper forming the inner and outer insulating layers 310 and 320 may be greater than the thickness of the kraft paper constituting the semi-synthetic paper.
  • the thickness of the kraft paper forming the inner and outer insulating layers (310,320) is too thin, the strength is insufficient, can cause mechanical damage when the paper rolls, and the number of side windings for forming the insulating layer of the desired thickness is increased
  • Productivity of the kraft paper may be reduced, and the total volume of the gap between the kraft papers forming the main passage of the insulating oil when the kraft paper is transversely reduced may take a long time when the insulating oil is impregnated, and the content of the insulating oil impregnated is lowered, thereby reducing the desired dielectric strength. It may be difficult to implement.
  • the insulating oil impregnated in the insulating layer 300 is fixed without being circulated in the cable length direction like a low viscosity insulating oil used in a conventional OF cable, an insulating oil having a relatively high viscosity is used.
  • the insulating oil may perform a lubrication role to facilitate the movement of the insulating paper when the cable is bent, as well as the function of implementing the desired dielectric strength of the insulating layer 300.
  • the insulating oil is not particularly limited but may be a medium viscosity insulating oil having a kinematic viscosity of 5 to 500 centistokes (cSt) at 60 ° C., or a high viscosity insulating oil having a kinematic viscosity of 60 ° C. or more at 500 centistokes (cSt) or more.
  • a medium viscosity insulating oil having a kinematic viscosity of 5 to 500 centistokes (cSt) at 60 ° C. or a high viscosity insulating oil having a kinematic viscosity of 60 ° C. or more at 500 centistokes (cSt) or more.
  • one or more insulating oils selected from the group consisting of naphthenic insulating oils, polystyrene insulating oils, mineral oils, alkyl benzene or polybutene synthetic oils, heavy alkylates, and the like can be synthe
  • the kraft paper constituting the inner insulating layer 310, the intermediate insulating layer 320 and the outer insulating layer 330 are formed to a desired thickness, respectively
  • each of the semi-synthetic paper is rolled up a plurality of times, and vacuum dried to remove residual moisture of the insulating layer 300, and then the insulating oil is heated to a high temperature impregnation temperature, for example, 100 to 120 ° C. under a high pressure environment.
  • a high temperature impregnation temperature for example, 100 to 120 ° C. under a high pressure environment.
  • the outer semiconducting layer 400 suppresses non-uniform electric field distribution between the insulating layer 300 and the metal sheath layer 500, mitigates electric field distribution, and removes the insulating layer from the various types of metal sheath layer 500. 300) to physically protect.
  • the outer semiconducting layer 400 may be formed by a transverse winding of a semi-conductive paper, such as, for example, carbon paper treated with conductive carbon black on insulating paper, and preferably formed by the transverse winding of the semiconducting battery.
  • a semi-conductive paper such as, for example, carbon paper treated with conductive carbon black on insulating paper
  • the lower layer and the semiconductor cell and the metallization paper may include an upper layer formed to be transversely wound in a gap winding or an empty winding.
  • the metallization paper and the semiconductor cell may be alternately rolled so as to overlap, for example, about 20 to 80%.
  • the metallized paper may have a structure in which a metal foil such as aluminum tape and aluminum foil is laminated on a base paper such as kraft paper or carbon paper, and the insulating oil easily penetrates into a semiconductor cell, an insulating paper, a semi-synthetic paper, and the like below the metal foil.
  • a plurality of perforations may exist so that the semiconductor cell of the lower layer is in smooth electrical contact with the metal foil of the metallized paper through the semiconductor cell of the upper layer, and as a result, the external semiconducting layer 400 and the As the metal sheath layer 500 is in smooth electrical contact, a uniform electric field distribution may be formed between the insulating layer 300 and the metal sheath layer 500.
  • the outer semiconducting layer 400 may further include a copper wire direct fabric (not shown) between the metal sheath layer 500.
  • the copper wire direct fabric has a structure in which 2 to 8 strands of copper wire are directly inserted into a nonwoven fabric and performs a function of smoothly and electrically contacting the outer semiconducting layer 400 and the metal sheath layer 500 by the copper wire.
  • the wound semi-conductor cell, metallized paper, etc. may perform a function of tightly binding them so as to maintain the above-described structure without being released. As the metal sheath layer 500 moves during bending, damage to the metallized paper or the like may be prevented.
  • the metal sheath layer 500 prevents the insulating oil from leaking to the outside of the cable, and fixes the voltage applied to the cable during direct current transmission between the conductor 100 and the metal sheath layer 500 so as to ground at one end of the cable. It acts as a return of fault current in the event of a ground fault or short circuit of the cable to protect safety, protect the cable from shocks, pressures, etc. outside the cable, and improve cable order and flame retardancy.
  • the metal sheath layer 500 may be formed by, for example, a soft sheath made of pure lead or lead alloy.
  • the soft sheath has a relatively low electric resistance, which serves as a large current collector, and can further improve cable ordering, mechanical strength, and fatigue characteristics when formed as a seamless type. have.
  • the soft psi is a surface of the anti-corrosion compound, for example, in order to further improve the corrosion resistance, water resistance of the cable and the adhesion between the metal sheath layer 500 and the cable protection layer 600, Blown asphalt, or the like.
  • the cable protection layer 600 includes, for example, a metal reinforcement layer 630 and an outer sheath 650, and further includes an inner sheath 610 and bedding layers 620 and 640 disposed above and below the metal reinforcement layer 630. It can be included as.
  • the inner sheath 610 improves the corrosion resistance, the degree of ordering of the cable, and performs a function of protecting the cable from mechanical trauma, heat, fire, ultraviolet rays, insects or animals.
  • the inner sheath 610 is not particularly limited, but may be made of polyethylene having excellent cold resistance, oil resistance, chemical resistance, and the like, or polyvinyl chloride having excellent chemical resistance, flame resistance, and the like.
  • the metal reinforcement layer 630 may be formed of a galvanized steel tape, a stainless steel tape, etc. to perform a function of protecting a cable from mechanical shock and to prevent corrosion, and the galvanized steel tape may have an anti-corrosion compound on its surface. Can be applied.
  • the bedding layers 620 and 640 disposed above and below the metal reinforcing layer 630 may perform a function of alleviating impact, pressure, and the like from the outside, and may be formed by, for example, a nonwoven tape.
  • the metal reinforcement layer 630 may be provided directly on the metal sheath layer 500 or through the bedding layers 620 and 640.
  • the expansion deformation of the metal sheath layer 500 by the high temperature expansion of the insulating oil in the metal reinforcing layer 630 is suppressed to improve the mechanical reliability of the cable and at the same time, the insulating layer 300 and the metal sheath layer 500.
  • the portion of the semiconducting layers 200 and 400 is intrinsically pressured to improve the dielectric strength.
  • the outer sheath 650 has substantially the same functions and characteristics as the inner sheath 610, and fires in submarine tunnels, land tunnel sections, etc. are used in the region because they are dangerous factors that greatly affect the safety of personnel or facilities.
  • the outer sheath of the cable is applied to polyvinyl chloride excellent in flame retardant properties, the cable outer sheath of the pipe section can be applied to polyethylene with excellent mechanical strength and cold resistance.
  • the metal sheath 500 may be provided with a metal reinforcing layer 630 immediately omitted, and a bedding layer may be provided inside and outside the metal reinforcing layer 630 as necessary.
  • the metal sheath layer may be formed to be provided with a bedding layer, a metal reinforcing layer, a bedding layer and an outer sheath sequentially.
  • the metal reinforcing layer 630 allows deformation of the metal sheath 500, but suppresses the change in the outer circumference, it is preferable in view of the fatigue characteristics of the metal sheath 500, and the cable insulation layer in the metal sheath 500 during cable energization Increasing the hydraulic pressure of (300) and, on the contrary, compensates for the lowering of the hydraulic pressure due to shrinkage of the insulating oil due to the temperature drop when the cable is turned off, and the hydraulic pressure is rapidly increased as in the inner semiconducting layer 200 in the high hydraulic pressure portion. It is desirable to have the effect of replenishing the oil by moving the oil to the down portion.
  • the cable protection layer 600 may further include, for example, an outer serving layer 670 made of an iron sheath 660 and polypropylene yarn.
  • the outer wire sheath 660, the outer serving layer 670 may perform a function of additionally protecting the cable from the sea current, reefs and the like.

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Abstract

본 발명은 전력 케이블, 특히 장거리 직류송전용 초고압 지중 또는 해저 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 절연층의 자체적인 절연내력이 높고, 상기 절연층에 인가되는 전계가 효과적으로 완화되며, 특히 절연층 등에 절연유가 존재하지 않은 탈유 공극(void)이 발생하는 것을 억제하여 상기 공극에 집중된 전계에 의한 부분방전, 절연파괴 등을 효과적으로 억제함으로써 수명이 연장될 수 있는 전력 케이블에 관한 것이다.

Description

전력 케이블
본 발명은 전력 케이블, 특히 장거리 직류송전용 초고압 지중 또는 해저 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 절연층의 자체적인 절연내력이 높고, 상기 절연층에 인가되는 전계가 효과적으로 완화되며, 특히 절연층 등에 절연유가 존재하지 않은 탈유 공극(void)이 발생하는 것을 억제하여 상기 공극에 집중된 전계에 의한 부분방전, 절연파괴 등을 효과적으로 억제함으로써 수명이 연장될 수 있는 전력 케이블에 관한 것이다.
절연층으로서 가교 폴리에틸렌(XLPE) 등의 고분자 절연체를 이용한 전력 케이블이 사용되고 있지만, 직류 고전계에서 공간 전하가 형성되는 문제 때문에, 초고압 직류 송전 케이블은 도체 등을 감싸도록 횡권한 절연지에 절연유를 함침시켜 절연층을 형성한 지절연 케이블(Paper-insulated Cable)이 사용되고 있다.
상기 지절연 케이블에는 저점도 절연유를 순환시키는 OF(Oil Filled) 케이블, 고점도 또는 중점도 절연유가 함침된 MIND(Mass Impregnated Non Draining) 케이블 등이 있고, 상기 OF 케이블은 절연유의 순환을 위한 유압의 전달길이에 한계가 있어 장거리 송전용 케이블에는 부적합하고, 특히 해저에는 절연유 순환 설비를 설치하기 곤란한 문제가 있어 해저 케이블에도 부적합하다.
따라서, 장거리 직류 송전용 또는 해저용 초고압 케이블은 MIND 케이블이 흔히 사용되고 있다.
이러한 MIND 케이블은 절연층 형성시 크래프트지(Kraft paper), 크래프트지와 폴리프로필렌 수지 등과 같은 열가소성 수지가 적층된 반합성지 등의 절연지를 복수의 층으로 감싸서 형성되며, 절연층 내외부의 내부반도전층 및 외부반도전층은 카본 블랙지(Carbon black paper) 등의 반도전지를 복수의 층으로 감싸서 형성될 수 있고, 상기 반합성지, 반도전지 등에 절연유가 함침된다.
그런데, 종래 MIND 케이블은 이의 운용시 도체의 발열에 의해 절연층과 반도전층을 형성하는 절연지와 반도전지에 함침된 절연유 및 상기 절연지와 반도전지를 감았을 시에 발생하는 갭에 충진되는 절연유가 팽창하면서 절연층에 함침된 절연유가 상기 절연층의 내외측으로 이동하게 되고, 그 후 통전을 멈췄을 때 도체 발열이 멈추어 케이블 내부 온도가 내려가기 시작하면, 특히 극한 지방의 지중 케이블 또는 해저 케이블로서 저온 환경하에 포설되는 경우, 상기 절연유가 수축하기 때문에 절연층에 절연유가 부재하는 복수개의 탈유 공극(void)이 형성되며, 상기 탈유 공극에 집중된 전계에 의해 부분방전이 발생하여 절연파괴 등이 일어나는 문제가 있다.
따라서, 절연층의 자체적인 절연내력이 높고, 상기 절연층에 인가되는 전계가 효과적으로 완화되며, 특히 절연층 등에 절연유가 존재하지 않은 탈유 공극(void)이 발생하는 것을 억제하여 상기 공극에 집중된 전계에 의한 부분방전, 절연파괴 등을 효과적으로 억제함으로써 수명이 연장될 수 있는 전력 케이블이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 본 발명은 절연층의 자체적인 절연내력이 높고, 상기 절연층에 인가되는 전계가 효과적으로 완화되어 수명이 연장될 수 있는 전력 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 저온 환경하 또는 통전 off시 절연유 수축에 의해 절연층에 절연유가 존재하지 않는 탈유 공극(void)이 발생하는 것을 억제하여 상기 공극에 집중된 전계에 의한 부분방전, 절연파괴 등을 효과적으로 억제할 수 있는 전력 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
도체; 상기 도체를 둘러싸는 내부 반도전층; 상기 내부 반도전층을 둘러싸고 절연유가 함침된 절연층; 상기 절연층을 둘러싸는 외부 반도전층; 상기 외부 반도전층을 둘러싸는 금속시스층; 및 상기 금속시스층을 둘러싸는 케이블보호층을 포함하고, 상기 절연층은 절연지가 횡권되고 절연유가 함침되어 형성되며, 상기 내부 반도전층은 상기 도체 위에 적층된 하부층 및 상기 하부층 위에 적층된 상부층을 포함하고, 상기 하부층은 금속박 위에 반도전지가 적층된 금속화지 또는 금속 소재로 이루어진 금속테이프의 횡권에 의해 형성되고, 상기 상부층은 반도전지의 횡권에 의해 형성되는, 전력 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 하부층은 횡권되는 상기 금속화지 또는 상기 금속테이프가 일정 부분 서로 오버랩(overlap)되도록 횡권되는 랩권에 의해 횡권됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
또한, 상기 랩권에 의해 횡권되는 상기 금속화지 또는 상기 금속테이프의 폭 대비 서로 오버랩되는 폭의 비율인 오버랩율이 20 내지 80%인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
한편, 상기 하부층은 횡권되는 상기 금속화지 또는 상기 금속테이프가 같은 층에서 서로 오버랩(overlap)되지 않도록 일정한 갭(gap)을 두고 횡권되는 갭권에 의해 횡권됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 갭(gap)의 폭이 갭권에 의해 횡권되는 상기 금속화지 또는 상기 금속테이프의 폭의 5 내지 15%인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
나아가, 상기 금속박 또는 상기 금속테이프는 구리 또는 알루미늄을 포함하고, 경화처리된 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
또한, 상기 반도전지는 절연지에 카본 블랙이 도포된 카본지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
그리고, 상기 하부층은 상기 금속화지 또는 상기 금속테이프 1 내지 4매가 횡권되어 형성되고, 상기 상부층은 상기 반도전지 4 내지 8매가 횡권되어 형성되며, 상기 내부 반도전층의 전체 두께는 약 0.2 내지 3.0 mm인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
한편, 상기 외부 반도전층은 반도전지의 횡권에 의해 형성되는 하부층 및 반도전지와 금속화지가 서로 교대로 횡권되는 공권에 의해 형성되는 상부층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 외부 반도전층은 부직포에 하나 이상의 구리 와이어가 직입된 동선직입포에 의한 최상층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
한편, 상기 절연층은 내부 절연층, 중간 절연층 및 외부 절연층이 순차적으로 적층되어 형성되고, 상기 내부 절연층 및 상기 외부 절연층은 각각 절연유가 함침된 크라프트(kraft)지로 형성되고, 상기 중간 절연층은 절연유가 함침된 반합성지로 형성되며, 상기 반합성지는 플라스틱 필름 및 상기 플라스틱 필름의 적어도 한면에 적층된 크라프트지를 포함하고, 상기 절연층의 전체 두께를 기준으로, 상기 내부 절연층의 두께는 1 내지 10%이고, 상기 중간 절연층의 두께는 75% 이상이며, 상기 외부 절연층의 두께는 5 내지 15%이고, 상기 내부 절연층 및 상기 외부 절연층의 저항율이 상기 중간 절연층의 저항율보다 작은 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
그리고, 상기 내부 절연층의 두께는 0.1 내지 2.0 mm이고, 상기 외부 절연층의 두께는 0.1 내지 3.0 mm이며, 상기 중간 절연층의 두께는 15 내지 25 mm인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
나아가, 상기 절연유는 60℃의 동점도가 5 센티스토크스(Cst) 이상인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
본 발명에 따른 전력 케이블은 특정 구조의 절연층 및 반도전층에 의해 절연내력이 향상되는 동시에 절연층에 인가되는 전계가 효과적으로 완화되어 케이블의 수명이 연장되는 우수한 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 전력 케이블은 내부 반도전층의 특정 구조에 의해 케이블의 통전시 절연층 내부의 절연유가 팽창하여 도체 사이의 간극으로 이동함으로써 상기 절연층 내부에 탈유 공극이 발생하는 것을 억제함으로써 상기 탈유 공극에 집중된 전계에 의한 부분방전, 절연파괴 등을 효과적으로 억제할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 전력 케이블의 일실시예의 횡단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 전력 케이블의 종단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 전력 케이블의 절연층 내부에서 전계가 완화되는 과정을 개략적으로 나타내는 그래프를 도시한 것이다.
도 4는 도 1에 도시된 전력 케이블 중 중간 절연층을 형성하는 반합성지의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
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.
도 1 및 2는 본 발명에 따른 전력 케이블의 일실시예의 횡단면 및 종단면 구조를 개략적으로 각각 도시한 것이다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 케이블은 도체(100), 상기 도체(100)를 둘러싸는 내부 반도전층(200), 상기 내부 반도전층(200)을 둘러싸는 절연층(300), 상기 절연층(300)을 둘러싸는 외부 반도전층(400), 상기 외부 반도전층(400)을 둘러싸는 금속시스층(500), 상기 금속시스층(500)을 둘러싸는 케이블보호층(600) 등을 포함할 수 있다.
상기 도체(100)는 송전을 위한 전류의 이동 통로로서 전력 손실이 최소화되도록 도전율이 우수하고 케이블의 도체로 사용하기 위해 요구되는 적절한 강도와 유연성을 갖는 고순도의 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등, 특히 신장율이 크고 도전율이 높은 연동선으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 도체(100)의 단면적은 케이블의 송전량, 용도 등에 따라 상이할 수 있다.
바람직하게는, 상기 도체(100)는 원형 중심선 위에 평각 소선을 다층으로 얹어 구성시킨 평각도체 또는 원형 중심선 위에 원형 소선을 다층으로 얹은 후 압축한 원형압축도체로 이루어질 수 있다. 소위 키스톤(keystone) 방식에 의해 형성된 평각도체로 이루어진 상기 도체(100)는 도체의 점적율이 높아 케이블의 외경을 축소할 수 있는 동시에 각 소선의 단면적을 크게 성형하는 것이 가능하므로 전체 소선의 수를 줄일 수 있어 경제적이다. 또한, 도체(100) 내부에 공극이 적고, 도체(100) 내부에 포함되는 절연유의 중량을 작게할 수 있기 때문에 효과적이다.
상기 내부 반도전층(200)은 상기 도체(100)의 표면 불균일에 의한 전계왜곡 및 전계집중을 억제함으로써 상기 내부 반도전층(200)과 상기 절연층(300)의 계면 또는 상기 절연층(300) 내부에 집중된 전계에 의한 부분방전, 절연파괴 등을 억제하는 기능을 수행한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 내부 반도전층(200)은 도체 직상에 적층된 하부층(210,210') 및 상기 하부층(210,210') 위에 적층된 상부층(220,220')을 포함할 수 있다. 또한, 상기 하부층(210,210')은 구리, 알루미늄 등 전기 전도성 금속 소재로 이루어진 금속박(211a) 위에 반도전지(semi-conductrive paper)(211b)가 적층된 금속화지(211) 또는 구리, 알루미늄 등 전기 전도성 금속 소재로 이루어진 금속 테이프(이하에서는, '금속화지(211) 등'이라 칭함)의 횡권에 의해 형성될 수 있고, 상기 상부층(220,220')은 반도전지의 횡권에 의해 형성될 수 있다.
여기서, 상기 하부층(210,210') 및 상기 상부층(220,220')에 포함되는 반도전지는 절연지에 카본 블랙 등의 도전성 물질이 도포된 카본지, 카본 블랙 등의 도전성 물질이 분산된 고분자 복합소재로부터 형성된 필름 등을 포함할 수 있고, 상기 금속박(211a) 또는 상기 금속 테이프는 경화처리됨으로써 인장강도가 향상되어 용이하게 종래의 지권기에 의해 횡권될 수 있다.
이로써, 본 발명에 따른 전력 케이블은 상기 반도전층(200)의 구조, 특히 상기 금속화지(211) 등에 의해 반도전층(200)을 통한 상기 도체(100)와 상기 절연층(300) 사이의 절연유의 이동을 원천적으로 차단함으로써, 상기 케이블의 통전시 온도 상승에 의해 상기 절연층(300)에 함침된 절연유의 점도가 낮아지고 유동성이 증가해 상기 반도전층(200)을 통해 상기 도체(100) 내부의 간극으로 이동한 후 상기 케이블의 통전이 중단되어 온도 하강에 의해 상기 절연층(300)에 함침된 절연유가 수축하여 상기 절연층(300) 내부에 절연유가 존재하지 않는 탈유 공극이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있고, 결과적으로 상기 탈유 공극에 의해 이를 기점으로 부분방전에 의한 절연파괴가 발생하는 것을 억제하는 동시에 이를 기점으로 상기 절연층(300) 내부에 음압이 발생하여 상기 절연층(300)의 구조가 변형되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
구체적으로, 도 2 중 확대단면도(A)에 도시된 바와 같이, 상기 하부층(210)은 횡권되는 상기 금속화지(211) 등이 같은 층에서 서로 오버랩(overlap)되지 않도록 일정한 갭(gap)을 두고 횡권되는 갭권에 의해 횡권되거나, 도 2 중 확대단면도(B)에 도시된 바와 같이, 상기 하부층(210')은 횡권되는 상기 금속화지(211) 등이 일정 부분 서로 오버랩(overlap)되도록 횡권되는 랩권에 의해 횡권될 수 있다.
여기서, 상기 갭권은 상기 금속화지(211) 등의 사이 사이에 일정한 갭(gap)이 형성되도록 횡권되고 상기 갭(gap)은 상기 금속화지(211) 등의 상부에 새로운 금속화지(211) 등이 횡권될 때에 상기 새로운 금속화지(211) 등에 의해 덮혀지면서 동시에 상기 새로운 금속화지(211) 등의 사이 사이에 또한 갭(gap)이 형성되도록 횡권되는 것이 계속하여 반복되는 방식으로 횡권되는 것을 의미한다.
상기 반도전층(200)을 통한 절연유의 이동을 차단하는 관점에서는 상기 갭권에 비해 상기 랩권이 더욱 유리하며, 횡권 효율의 향상을 통한 케이블의 생산성을 향상시키고 케이블의 굴곡시 금속화지, 반도전지 등의 충돌에 의한 파손이나 구조변경을 방지하는 관점에서는 상기 랩권에 비해 상기 갭권이 유리할 수 있다.
상기 금속화지(211)가 갭권 또는 랩권되는 경우 모두 상기 금속박(211a)이 상기 도체(100) 쪽으로 배치되는 것이 바람직하고, 상기 금속화지(211) 등이 갭권되는 경우 같은 층에서 횡권되는 상기 금속화지(211) 등 사이의 갭(gap)은 상기 금속화지(211) 등의 폭의 5 내지 15%일 수 있으며, 상기 금속화지(211) 등이 랩권되는 경우 이의 폭 대비 서로 오버랩되는 폭의 비율인 오버랩율이 약 20 내지 80%일 수 있다.
여기서, 상기 갭(gap)이 5% 미만인 경우 상기 케이블의 굴곡시 굴곡 반경 내측에서 같은 층에 횡권된 상기 금속화지(211) 등이 서로 충돌하여 파손될 수 있는 반면, 15% 초과인 경우 상기 케이블의 굴곡시 굴곡 반경 외측에서 횡권된 상기 금속화지(211) 등이 이의 상층에 횡권된 상기 금속화지(211) 등의 사이의 갭(gap)을 통해 층을 이탈하고 다시 상기 케이블의 굴곡핌시 상기 이탈된 금속화지(211) 등이 원래 층으로 돌아오지 못하고 손상되거나 구조가 변경될 수 있다.
한편, 상기 오버랩율이 약 20% 미만이거나 약 80% 초과인 경우 상기 케이블이 굴곡과 굴곡핌을 반복할 때 상기 금속화지(211) 등의 오버랩된 부분에서 상기 금속화지(211)가 횡권된 층을 이탈하여 원래 층으로 돌아오지 못하고 손상되거나 구조가 변경될 수 있다.
상기 내부 반도전층(200)에서 상기 하부층(210,210')은 상기 금속화지(211) 등 1 내지 4매가 횡권되어 형성되고, 상기 상부층(220,220')은 상기 반도전지 4 내지 8매가 횡권되어 형성될 수 있으며, 상기 내부 반도전층(200)의 전체 두께는 약 0.2 내지 3.0 mm일 수 있다.
상기 절연층(300)은 절연지를 복수의 층으로 감싸서 형성되며, 절연지로는 예를 들어 크래프트지(Kraft paper)를 사용하거나 크래프트지와 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지 등과 같은 열가소성 수지가 적층된 반합성지를 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 절연층(300)은 내부 절연층(310), 중간 절연층(320) 및 외부 절연층(330)을 포함하고, 상기 내부 절연층(310) 및 상기 외부 절연층(330)은 상기 중간 절연층(320)에 비해 저항율이 낮은 소재로 이루어지며, 이로써 상기 내부 절연층(310) 및 상기 외부 절연층(330)은 각각 상기 케이블의 운용시 상기 도체(100)에 인가되어 형성되는 높은 전계가 상기 도체(100) 직상 또는 상기 금속시스층(500) 직하에 인가되는 것을 억제하는 전계 완화 작용을 하고, 나아가, 상기 중간 절연층(320)의 열화를 억제하기 위한 작용을 한다.
도 3은 본 발명에 따른 전력 케이블의 절연층 내부에서 전계가 완화되는 과정을 개략적으로 나타내는 그래프를 도시한 것이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 상대적으로 저항율이 낮은 내부 절연층(310) 및 외부 절연층(330)에서 직류(DC) 전계가 완화됨으로써 상기 도체(100) 직상 및 상기 금속 시스층(500) 직하에 통상 직류 케이블에서 발생하는 높은 전계가 인가되는 것을 효과적으로 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 임펄스인 경우에도 상기 중간 절연층(320)에 인가되는 최대 임펄스 전계를 100 kV/mm 이하로 제어하면서 내부 절연층에 걸리는 높은 임펄스 전계를 낮추어 내부절연층(310)의 열화를 억제하기 때문에, 함께 상기 중간 절연층(320)의 열화도 억제할 수 있다. 여기서, 상기 임펄스 전계란 케이블에 임펄스 전압이 인가되었을 때 케이블에 걸리는 전계를 의미한다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부 절연층(310)의 최대 임펄스 전계값이 중간 절연층(320)의 최대 임펄스 전계값보다 작도록 설계함으로써 고전계가 도체 직상, 시스 직하에 작용하지 않도록 하며, 상기 중간 절연층(320)에 인가되는 최대 임펄스 전계는 상기 중간 절연층(320)의 내측 전계이고, 상기 내측 전계가 중간절연층(320)의 최대 임펄스 전계, 예를 들면, 100 kV/mm 이하로 제어됨으로써 상기 중간 절연층(320)의 열화를 억제할 수 있다.
따라서, 상기 내부 절연층(310) 및 상기 외부 절연층(330), 특히 전계에 취약한 케이블 접속부재 등에 고전계가 인가되는 것을 억제하고, 나아가 상기 중간 절연층(320)이 가진 성능을 최대한으로 이끌어 내는 것으로 절연층(300) 전체를 컴팩트화 할 수 있으며, 그 열화를 억제하여, 상기 절연층(300)의 절연 내력, 기타 물성이 저하되는 것을 억제할 수 있고, 결과적으로 케이블보다 높은 임펄스 내압의 컴팩트 케이블로 할 수 있을 뿐만 아니라 케이블의 수명 단축을 억제할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 내부 절연층(310) 및 상기 외부 절연층(330)은 각각 크라프트 펄프를 원료로 하는 크라프트(kraft)지를 횡권하고 절연유를 함침시킴으로써 형성할 수 있고, 이로써 상기 내부 절연층(310) 및 상기 외부 절연층(330)은 중간 절연층(320)에 비해 낮은 저항율 및 높은 유전율을 가질 수 있다. 상기 크라프트지는 크라프트 펄프 중의 유기 전해질을 제거하여 우수한 유전정접 및 유전율을 얻기 위해 크라프트 펄프를 탈 이온수로 수세처리함으로써 제조될 수 있다.
상기 중간 절연층(320)은 플라스틱 필름의 표면, 이면, 또는 이들 모두에 크라프트지가 적층된 반합성지를 횡권하고 절연유를 함침시킴으로써 형성할 수 있다. 이렇게 형성된 중간 절연층(320)은 플라스틱 필름을 포함하고 있으므로 상기 내부 절연층(310) 및 상기 외부 절연층(330)에 비해 높은 저항율, 낮은 유전율, 높은 직류절연내력 및 임펄스 파괴내압을 지니고 있으며, 상기 중간 절연층(320)의 높은 저항율에 의해 직류전계를 직류 내전계 강도에 강한 상기 중간 절연층(320)에 집중시키고, 또한 낮은 유전율로 임펄스 전계에 강한 중간 절연층(320)에 임펄스 전계를 집중시키는 것으로 전체로써의 절연층(300)을 컴팩트하게 하여, 그 결과, 상기 케이블의 외경을 축소하는 것이 가능해진다.
상기 중간 절연층(320)을 형성하는 반합성지에서 상기 플라스틱 필름은 상기 케이블의 운용시 발열에 의해 팽창하여 유류저항을 증가시키는 것으로 상기 절연층(300)에 함침된 절연유가 상기 외부 반도전층(400) 쪽으로 이동하는 것을 억제하여 상기 절연유의 이동에 의한 탈유 보이드의 생성을 억제하고, 결과적으로 상기 탈유 보이드에 의한 전계 집중 및 절연 파괴를 억제할 수 있다. 여기서, 상기 플라스틱 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등의 폴리올레핀계 수지나 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로 폴리프로필렌 공중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체 등의 불소 수지로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 내열성이 우수한 폴리프로필렌 단독중합체 수지로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 반합성지는 상기 플라스틱 필름의 두께가 전체 두께의 40 내지 70%일 수 있다. 상기 플라스틱 필름의 두께가 상기 반합성지 전체 두께의 40% 미만인 경우 상기 중간 절연층(320)의 저항율이 불충분하여 케이블의 외경이 증가할 수 있는 반면, 70% 초과인 경우 반합성지의 가공, 즉 제조가 어려워지며 절연유의 유통로 부족으로 함침이 어려워질 수 있고, 고가가 될 가능성이 있다.
상기 내부 절연층(310)은 상기 절연층(300) 전체 두께의 1 내지 10%의 두께를 가질 수 있고, 상기 외부 절연층(330)은 상기 절연층(300) 전체 두께의 1 내지 15%의 두께를 가질 수 있고, 상기 중간 절연층(320)은 상기 절연층(300) 전체 두께의 75% 이상의 두께를 가질 수 있다. 이로써, 상기 내부 절연층(310)의 최대 임펄스 전계 값이 상기 중간 절연층(320)의 최대 임펄스 전계 값보다 낮을 수 있다. 만약 내부 절연층의 두께가 필요 이상으로 증가될 경우, 중간 절연층(310)의 최대 임펄스 전계 값이 허용 최대 임펄스 전계 값보다 커지게 되며, 이를 완화하기 위해선 역으로 케이블 외경이 증가되는 문제점이 발생하게 된다. 그리고, 외부 절연층(330)은 내부 절연층보다 두께를 충분히 확보하는 것이 바람직한데, 이에 대해서는 후술한다.
그리고, 본 발명에서는 저항율이 작은 내부 절연층(310)과 외부 절연층(330)을 구비함으로써, 직류 고전계가 상기 도체(100)의 직상 및 상기 금속시스층(500)의 직하에 인가되는 것을 억제하면서도, 저항율이 높은 중간 절연층(320)의 두께를 75% 이상으로 설계함으로써, 충분한 절연 내력을 유지하면서 케이블 외경을 축소하는 것이 가능해진다.
이와 같이, 상기 절연층(300)을 구성하는 상기 내부 절연층(310), 상기 중간 절연층(320) 및 상기 외부 절연층(330)이 각각 정밀하게 제어된 상기 두께를 가짐으로써 상기 절연층(300)이 목적한 절연 내력을 가질 수 있는 동시에 케이블의 외경이 최소화될 수 있다. 또한, 상기 절연층(300)에 인가되는 직류 및 임펄스전계를 내전계상 가장 가장 유효하게 설계할 수 있으며, 직류와 임펄스의 고전계가 상기 도체(100)의 직상 및 상기 금속시스층(500)의 직하에 인가되는 것을 억제하여, 특히 전계에 취약한 케이블 접속부재의 절연 내력을 충분한 높이까지 상승시킬 수 있는 설계 수단을 적용할 수 있게 한다.
바람직하게는, 상기 외부 절연층(330)의 두께가 상기 내부 절연층(310)의 두께보다 크고, 예를 들어, 직류 500 kV의 케이블에선 상기 내부 절연층(310)의 두께는 0.1 내지 2.0 mm이고, 상기 외부 절연층(330)의 두께는 0.1 내지 3.0 mm이며, 상기 중간 절연층(320)의 두께는 15 내지 25 mm일 수 있다.
본 발명에 따른 케이블의 접속을 위한 연공 접속시 발생하는 열이 상기 절연층(300)에 인가되어 상기 중간 절연층(320)을 형성하는 반합성지의 플라스틱 필름이 녹을 수 있기 때문에, 상기 열로부터 상기 플라스틱 필름을 보호하기 위해 상기 외부 절연층(330)의 두께를 충분히 확보하는 것이 필요하고, 상기 내부 절연층(310)의 두께에 비해 두껍게 형성되는 것이 바람직하며, 상기 외부 절연층(330)의 두께는 상기 내부 절연층(310) 두께의 1 내지 30배로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 중간 절연층(320)을 형성하는 반합성지의 시트의 두께는 70 내지 200 ㎛이고, 상기 내부 및 외부 절연층(310,320)을 형성하는 크라프트지의 두께는 50 내지 150 ㎛일 수 있다. 그리고, 상기 내부 및 외부 절연층(310,320)을 형성하는 크라프트지의 두께는 상기 반합성지를 구성하는 크라프트지의 두께보다 크도록 형성할 수 있다.
상기 내부 및 외부 절연층(310,320)을 형성하는 크라프트지의 두께가 과도하게 얇은 경우 강도가 불충분하여 지권시 기계적 손상을 줄 수 있고 목적한 두께의 절연층을 형성하기 위한 횡권의 횟수가 증가하게 되어 케이블의 생산성이 저하될 수 있으며, 상기 크라프트지의 횡권시 절연유의 주된 통로를 이루는 크라프트지 사이의 간극의 전체 체적이 감소하여 절연유 함침시 장시간이 소요될 수 있고 함침되는 절연유의 함량이 저하되어 목적한 절연 내력을 구현하기 곤란할 수 있다.
상기 절연층(300)에 함침되는 절연유는 종래 OF 케이블에 사용되는 저점도 절연유와 같이 케이블 길이 방향으로 순환되지 않고 고정되므로 상대적으로 높은 점도를 갖는 절연유를 사용한다. 상기 절연유는 상기 절연층(300)의 목적한 절연 내력을 구현하는 작용 뿐만 아니라 케이블의 굴곡시 절연지의 운동이 용이하도록 윤활 역할을 함께 수행할 수 있다.
상기 절연유는 특별히 제한되지 않지만 60℃의 동점도가 5 내지 500 센티스토크스(cSt)인 중점도 절연유를 사용하거나, 60℃의 동점도가 500 센티스토크스(cSt) 이상인 고점도 절연유를 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어 나프텐계 절연유, 폴리스틸렌계 절연유, 광유, 알킬 벤젠이나 폴리부텐계 합성유, 중질 알킬레이트 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 절연유를 합성하여 사용할 수 있다.
상기 절연층(300)에 절연유를 함침시키는 공정은 상기 내부 절연층(310), 상기 중간 절연층(320) 및 상기 외부 절연층(330)이 각각 목적한 두께로 형성되도록 이들을 구성하는 상기 크라프트지 및 상기 반합성지를 각각 복수회 횡권하고, 진공 건조되어 상기 절연층(300)의 잔존 수분을 제거하고, 그 후, 절연유를 고압 환경 하에서 고온함침온도를 예를 들어, 100~120℃로 가열된 상기 절연유를 탱크에 주입하여 그 조건으로 일정 시간 동안 절연유를 절연층(300)에 함침시킨 후, 서서히 냉각됨으로써 수행될 수 있다.
상기 외부 반도전층(400)은 상기 절연층(300)과 상기 금속시스층(500) 사이의 불균일한 전계 분포를 억제하고 전계분포를 완화시키며 다양한 형태의 금속시스층(500)으로부터 상기 절연층(300)을 물리적으로 보호하는 기능을 수행한다.
상기 외부 반도전층(400)은 예를 들어 절연지에 도전성 카본 블랙을 처리한 카본지 등 반도전지(semi-conductive paper)의 횡권에 의해 형성될 수 있고, 바람직하게는 상기 반도전지의 횡권에 의해 형성되는 하부층 및 상기 반도전지와 금속화지가 갭권 또는 공권으로 횡권되어 형성되는 상부층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 상부층에서 상기 반도전지와 상기 금속화지가 공권되는 경우 상기 금속화지와 상기 반도전지가 일정 부분 예를 들어 약 20 내지 80% 오버랩(overlap)되도록 교대로 횡권될 수 있다.
여기서, 상기 금속화지는 크라프트지, 카본지 등의 베이스 종이 위에 알루미늄 테이프, 알루미늄박 같은 금속박이 적층된 구조를 가질 수 있고, 상기 금속박에는 그 하부의 반도전지, 절연지, 반합성지 등에 절연유가 용이하게 침투할 수 있도록 복수개의 천공이 존재할 수 있으며, 이로써 상기 하부층의 반도전지가 상기 상부층의 반도전지를 통해 상기 금속화지의 금속박까지 원활하게 전기적으로 접촉하게 되고, 결과적으로 상기 외부 반도전층(400)과 상기 금속시스층(500)이 원활하게 전기적으로 접촉하게 됨으로써 상기 절연층(300)과 상기 금속시스층(500) 사이에 균일한 전계 분포가 형성될 수 있다.
또한, 상기 외부 반도전층(400)은 상기 금속시스층(500)과의 사이에 동선직입포(미도시)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 동선직입포는 부직포에 구리 와이어 2 내지 8 가닥이 직입된 구조로 상기 동선에 의해 상기 외부 반도전층(400)과 상기 금속시스층(500)을 원활하게 전기적으로 접촉시키는 기능을 수행하고, 추가로 상기 외부 반도전층(400)을 형성하기 위해 권취된 반도전지, 금속화지 등이 풀어지지 않고 앞서 기술한 구조를 유지할 수 있도록 이들을 견고하게 묶어주는 기능을 수행할 수 있으며, 열신축에 의한 케이블의 굴곡시 금속시스층(500)의 움직임에 따라 상기 금속화지 등이 찢어지는 등의 손상을 방지할 수 있다.
상기 금속시스층(500)은 케이블 내부에서 절연유가 외부로 새지 않게 하고, 직류 송전시의 케이블에 걸리는 전압을 도체(100)와 상기 금속시스층(500) 사이에 고정하여 케이블 일말단에서의 접지를 통해 케이블의 지락 또는 단락 사고 발생시 고장전류의 귀로로서 작용하여 안전을 도모하고, 케이블 외부의 충격, 압력 등으로부터 케이블을 보호하고, 케이블의 차수성, 난연성 등을 향상시키는 작용을 한다.
상기 금속시스층(500)은 예를 들어 순연 내지 합금연(lead alloy)으로 이루어진 연피시스에 의해 형성될 수 있다. 상기 금속시스층(500)으로서 상기 연피시스는 전기저항이 비교적 낮아 대전류통전체 기능을 겸하고, 심리스 타입(seamless type)으로 형성시 케이블의 차수성, 기계적 강도, 피로특성 등을 추가로 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 연피시스는 케이블의 내식성, 차수성 등을 추가로 향상시키고 상기 금속시스층(500)과 상기 케이블보호층(600) 사이의 접착력을 향상시키기 위해 표면이 부식 방지 컴파운드, 예를 들어, 블로운 아스팔트 등으로 도포될 수 있다.
상기 케이블보호층(600)은 예를 들어 금속보강층(630) 및 외부시스(650)를 포함하고, 내부시스(610), 상기 금속보강층(630) 상하에 배치된 베딩층(620,640) 등을 추가로 포함할 수 있다. 여기서, 상기 내부시스(610)는 케이블의 내식성, 차수성 등을 향상시키고, 기계적 외상, 열, 화재, 자외선, 곤충이나 동물로부터 케이블을 보호하는 기능을 수행한다. 상기 내부시스(610)는 특별히 제한되지 않지만 내한성, 내유성, 내약품성 등이 우수한 폴리에틸렌이나, 내약품성, 난연성 등이 우수한 폴리염화비닐 등으로 이루어질 수 있다.
상기 금속보강층(630)은 기계적 충격으로부터 케이블을 보호하는 기능을 수행하고, 부식을 방지하기 위해 아연 도금 강철 테이프, 스테인레스강 테이프 등으로 형성될 수 있고, 상기 아연 도금 강철 테이프는 표면에 부식 방지 컴파운드가 도포될 수 있다. 또한, 상기 금속보강층(630) 상하에 배치된 베딩층(620,640)은 외부로부터의 충격, 압력 등을 완화하는 기능을 수행하고, 예를 들어, 부직포 테이프에 의해 형성될 수 있다.
또한, 상기 금속보강층(630)은 상기 금속시스층(500)의 직상에 직접 또는 베딩층(620,640)을 통해 설치하는 것도 가능하다. 이러한 경우 상기 금속보강층(630) 내의 절연유의 고온 팽창에 의한 상기 금속시스층(500)의 팽창 변형을 억제하여 케이블의 기계적 신뢰성을 향상시킴과 동시에 금속시스층(500) 내의 절연층(300)과 반도전층(200,400)의 부분을 고유압화하여 절연내력을 향상시키는 효과가 있다.
상기 외부시스(650)는 상기 내부시스(610)와 실질적으로 동일한 기능 및 특성을 갖고, 해저터널, 육상터널구간 등에서의 화재는 인력 또는 설비 안전에 큰 영향을 주는 위험요소이므로 해당 지역에서 사용되는 케이블의 외부시스는 난연 특성이 우수한 폴리염화비닐을 적용하고, 관로구간의 케이블 외부시스는 기계적 강도, 내한성이 우수한 폴리에틸렌을 적용할 수 있다.
또한, 여기에선 도시하지 않았지만 금속시스(500)의 위에 내부시스(610)를 생략하고 바로 금속보강층(630)을 설치할 수 있으며, 금속보강층(630) 내측과 외측에는 필요에 따라 베딩층을 설치할 수 있다. 즉, 상기 금속시스층에서 외측을 향해 순차적으로 베딩층, 금속보강층, 베딩층 및 외부시스가 구비되도록 형성할 수 있다. 이 경우는 금속보강층(630)이 금속시스(500)의 변형은 허용해도 외주의 변화는 억제하기 때문에, 금속시스(500)의 피로특성상 바람직하며 케이블 통전시의 금속시스(500) 내의 케이블 절연층(300)의 유압을 높히고, 반대로 케이블 통전을 off했을 시의 온도 하강에 의한 절연유의 수축에 따른 유압의 하강을 보상하며, 유압이 높은 부분에서 내부반도전층(200)에서와 같이 급격하게 유압이 내려가는 부분에 유압차로 기름을 이동시켜 보충하는 효과가 발생하여 바람직하다.
또한, 상기 케이블이 해저케이블인 경우 상기 케이블보호층(600)은 예를 들어 철선외장(660)과 폴리프로필렌 얀 등으로 이루어진 외부 써빙층(670) 등을 추가로 포함할 수 있다. 상기 철선외장(660), 외부 써빙층(670) 등은 해저의 해류, 암초 등으로부터 케이블을 추가적으로 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

Claims (13)

  1. 도체;
    상기 도체를 둘러싸는 내부 반도전층;
    상기 내부 반도전층을 둘러싸고 절연유가 함침된 절연층;
    상기 절연층을 둘러싸는 외부 반도전층;
    상기 외부 반도전층을 둘러싸는 금속시스층; 및
    상기 금속시스층을 둘러싸는 케이블보호층을 포함하고,
    상기 절연층은 절연지가 횡권되고 절연유가 함침되어 형성되며,
    상기 내부 반도전층은 상기 도체 위에 적층된 하부층 및 상기 하부층 위에 적층된 상부층을 포함하고, 상기 하부층은 금속박 위에 반도전지가 적층된 금속화지 또는 금속 소재로 이루어진 금속테이프의 횡권에 의해 형성되고, 상기 상부층은 반도전지의 횡권에 의해 형성되는, 전력 케이블.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부층은 횡권되는 상기 금속화지 또는 상기 금속테이프가 일정 부분 서로 오버랩(overlap)되도록 횡권되는 랩권에 의해 횡권됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 랩권에 의해 횡권되는 상기 금속화지 또는 상기 금속테이프의 폭 대비 서로 오버랩되는 폭의 비율인 오버랩율이 20 내지 80%인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하부층은 횡권되는 상기 금속화지 또는 상기 금속테이프가 같은 층에서 서로 오버랩(overlap)되지 않도록 일정한 갭(gap)을 두고 횡권되는 갭권에 의해 횡권됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 갭(gap)의 폭이 갭권에 의해 횡권되는 상기 금속화지 또는 상기 금속테이프의 폭의 5 내지 15%인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속박 또는 상기 금속테이프는 구리 또는 알루미늄을 포함하고, 경화처리된 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도전지는 절연지에 카본 블랙이 도포된 카본지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부층은 상기 금속화지 또는 상기 금속테이프 1 내지 4매가 횡권되어 형성되고, 상기 상부층은 상기 반도전지 4 내지 8매가 횡권되어 형성되며, 상기 내부 반도전층의 전체 두께는 약 0.2 내지 3.0 mm인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 반도전층은 반도전지의 횡권에 의해 형성되는 하부층 및 반도전지와 금속화지가 서로 교대로 횡권되는 공권에 의해 형성되는 상부층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 외부 반도전층은 부직포에 하나 이상의 구리 와이어가 직입된 동선직입포에 의한 최상층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연층은 내부 절연층, 중간 절연층 및 외부 절연층이 순차적으로 적층되어 형성되고,
    상기 내부 절연층 및 상기 외부 절연층은 각각 절연유가 함침된 크라프트(kraft)지로 형성되고, 상기 중간 절연층은 절연유가 함침된 반합성지로 형성되며,
    상기 반합성지는 플라스틱 필름 및 상기 플라스틱 필름의 적어도 한면에 적층된 크라프트지를 포함하고,
    상기 절연층의 전체 두께를 기준으로, 상기 내부 절연층의 두께는 1 내지 10%이고, 상기 중간 절연층의 두께는 75% 이상이며, 상기 외부 절연층의 두께는 5 내지 15%이고,
    상기 내부 절연층 및 상기 외부 절연층의 저항율이 상기 중간 절연층의 저항율보다 작은 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 내부 절연층의 두께는 0.1 내지 2.0 mm이고, 상기 외부 절연층의 두께는 0.1 내지 3.0 mm이며, 상기 중간 절연층의 두께는 15 내지 25 mm인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연유는 60℃의 동점도가 5 센티스토크스(Cst) 이상인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
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