KR101824309B1 - 절연된 전기 고전압 dc 터미네이션 또는 조인트의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
절연된 전기 고 전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법은, 내측 컨덕터 (21), 절연 층 (23) 및 반도체 층 (24) 을 포함하는 폴리머계 절연 시스템 (22-24), 및 외측 접지 층 (25) 을 포함하는 절연된 전기 고전압 DC 케이블 (20) 을 제공하는 단계 (12); 및 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분 (27) 에서 접지 층 및 반도체 층을 제거하여, 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 절연 층을 노출시키는 단계 (13); 불균일한 분포로 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 절연 층에 존재하는 적어도 하나의 물질에 불투과성인 커버에 의해, 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 절연 층을 피복하는 단계 (14); 커버에 의해 커버되고 있는 동안, 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 절연 층에 열처리 절차를 행하여, 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 절연 층에서의 적어도 하나의 물질의 농도를 균일화시키는 단계 (15); 및 커버를 제거하는 단계 (16) 를 포함한다. 불투과성 배리어와 같이 나중에 제거되는 일시적인 커버를 사용하는 대신에, 고 전압 DC 터미네이션 또는 조인트의 제조 동안 DC 케이블의 단부에 장착된 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트가 사용될 수도 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 고전압 전력 장비에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
폴리에틸렌 또는 교차결합된 폴리에틸렌 (XLPE) 에 기초한 압출형 솔리드 절연 (extruded solid insulation) 은 거의 40 년 동안 AC 전송 및 배선 케이블 절연물에 사용되고 있다. 따라서, DC 케이블 절연물을 위한 XLPE 의 사용 가능성이 오랜 세월 동안 연구되고 있다. DC 전송을 위해 이러한 절연물들을 사용한 케이블들은 회로 길이에서 제한을 갖지 않고, 이것들은 또한 더 높은 온도에서 동작되고 있는 동안 전위를 가지며, 이에 따라 전송 부하를 증가시키는 가능성을 제공한다.
그러나, 이 타입의 XLPE 조성은 DC 전계 하에서 공간 전하를 형성하는 강한 경향을 보여서, 이에 따라 DC 케이블들에 대한 절연 시스템들에서 적합하지 않은 것으로 잘 알려져 있다. 그러나, 확장된 디개싱 (degassing), 즉 교차결합된 케이블 절연물이 오랜 기간 동안 고온을 겪는 것은 DC 전압 스트레스 하에서 공간 전하를 축적하는 감소된 경향을 초래할 것으로 알려져 있다. 일반적으로, 열 처리 절차는 이 절연물로부터 과산화물 분해 산물들, 예컨대 아세토페논 및 큐밀 알콜을 제거하여, 이에 의해 공간 전하 축적이 감소되는 것으로 알려져 있다. 그러나, 디개싱은 종이 절연물들의 침투에 비슷한 시간-소비 배치-프로세스이고 따라서 비용이 많이 든다. 따라서, 디개싱에 대한 필요성이 제거되는 것이 유리하다.
EP 2093774 A1 은 폴리머계, 바람직하게는 폴리에틸렌인 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트 또는 절연된 전기 고전압 DC 케이블을 생산하는 방법을 제공하고, DC 전송 및 분배 네트워크들에서의 사용에 적합한 전기 절연 시스템은 케이블 절연물의 높고 일관된 전기 세기 및 안정되고 일관된 유전체 특성들을 보장하기 위해 케이블의 배치-처리 (예를 들어, 열 처리) 를 소모하는데 임의의 긴 시간이 필요 하지 않는 그러한 방식으로 수행되었다. 결과의 케이블 절연물은 또한, 공간 전하 축적에 대한 낮은 경향, 높은 DC 브레이크다운 세기, 및 높은 임펄스 세기 및 높은 절연 저항을 보인다.
방법은 폴리머계 절연 시스템이, 폴리머계 절연 시스템의 외측면이 불균일한 분포로 폴리머계 절연 시스템에 존재하는 적어도 하나의 물질에 불투과성인 커버에 의해 커버되는 동안, 이에 의해 폴리머계 절연 시스템에서 적어도 하나의 물질의 농도를 균일화시키는 열처리 절차를 행하는 것을 포함한다. 방법은, 압출된 폴리머계 절연 시스템의 외측면이 임의의 불투과성 커버에 의해 커버되지 않고, 이에 의해 다른 물질, 예를 들어 교차 결합 후에 폴리머계 절연 시스템에 존재하는 메탄을 제거하면서, DC 케이블에 열 처리를 행한 다음에 DC 케이블에 대해 수행될 수도 있다. 적어도 하나의 물질은 교차결합으로부터의 나머지 또는 부산물, 바람직하게는 과산화물 분해 산물, 및/또는 첨가제, 예를 들어 항산화제를 포함할 수도 있다.
열처리 절차는 50℃ 와 120℃ 사이, 및 가장 바람직하게는 70℃ 와 90℃ 사이의 온도에서 수행되고, 비교적 빠르다.
상기 접근은 고 품질의 고전압 DC 케이블을 제공하였으나, 본 발명자는 그것이 많은 상황들에서 고전압 DC 터미네이션들 및 조인트들에 대해 불충분하다는 것을 지적하였다. 그 제조 동안, 고전압 DC 케이블 단부 부분의 외측 층들은 박리, 즉 제거되어, 고무계 필드 그레이딩 디바이스가 장착되기 전에 폴리머계 절연 시스템을 피복하지 않는다. 접지 층을 포함하는 외측 층들의 박리는 공기 중에서 수행되고, 두꺼운 케이블에 대해 수 시간이 걸릴 수도 있다. 이 동작 동안, 폴리머계 절연 시스템의 노출된 부분, 특히 그 외측면에 가까운 부분에서의 하나 이상의 물질들의 분포는, 폴리머계 절연 시스템의 노출된 면으로의 하나 이상의 물질들의 확산, 다음에 이 면으로부터 주변 공기로의 증발로 인해 변경된다. 이 문제는, 고전압 DC 케이블에서 폴리머계 절연 시스템에서 하나 이상의 물질들의 농도들이 박리 전에 완벽하게 균일화되었더라도 발생하는 것으로 보여지고 있다.
따라서, 목적은 이 문제를 제거하고, 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트에 대해 제공하는 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법을 제공하는 것이며, 여기서 케이블 단부에서 폴리머계 절연 시스템에서의 적어도 하나의 물질의 분포가 개선되고, 이에 의해 폴리머계 절연 시스템 내에서 전도도의 합리적으로 우수한 지름 분포 (radial distribution) 를 달성한다.
일 양태에서, 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법은, (i) 고전압 DC 컨덕터; 고전압 DC 컨덕터를 둘러싸고, 절연 층 및 절연 층을 둘러싸는 반도체 층을 포함하는 폴리머계 절연 시스템; 및 반도체 층을 둘러싸는 접지 층을 포함하는 절연된 전기 고전압 DC 케이블을 제공하는 단계; (ii) 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 접지 층 및 반도체 층을 제거하여, 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 절연 층을 노출시키는 단계; (iii) 불균일한 분포로 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 절연 층에 존재하는 적어도 하나의 물질에 불투과성인 커버에 의해, 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 절연 층을 일시적으로 피복하는 단계; (iv) 커버에 의해 커버되고 있는 동안, 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 절연 층에 열처리 절차를 행하여, 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 절연 층에서의 적어도 하나의 물질의 농도를 균일화시키는 단계; 및 (v) 커버를 제거하는 단계를 포함한다.
이 방법은 바람직하게, 임의의 터미네이션 또는 조인트 어댑터들 또는 바디들이 장착되기 전에, 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 초기 페이즈에서 수행된다.
바람직하게, 커버는 또한, 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 반도체 층의 임의의 노출된 부분들을 피복하고 있어 열 처리 동안 이들 부분들로부터의 확산을 방지한다.
일 실시형태에서, 필드 그레이딩 어댑터 (field grading adapter) 또는 조인트 바디는 사전-균일화된다. 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디는 (필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디가 나중에 장착될) 고전압 DC 케이블의 폴리머계 절연 시스템의 절연 층과 유사한 조성을 갖는 노출된 절연 층을 갖는 케이블 피스의 단부 부분에 장착되어, 케이블 피스의 노출된 절연 층을 커버한다. 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디는 열처리 절차를 받게 되어, 케이블 피스의 절연 층으로부터 하나 이상의 물질이 필드 그레이딩 층으로 확산한다. 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디는 케이블 피스로부터 제거되고, 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디의 내측면은, 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디가 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에 장착될 때까지 필드 그레이딩 층으로 확산된 하나 이상의 물질들에 불투과성인 커버로 일시적으로 커버된다. 상기 프로세스에서, 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디는 고전압 DC 케이블에 장착된 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디로 균일화 후에 획득되는 바와 같이 대략 동일한 분포의 물질들을 획득하도록 준비되지만, 미리 그리고 더 편리한 로케이션에서 이루어질 수 있다.
제 2 양태에서, 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법은, (i) 고전압 DC 컨덕터, 고전압 DC 컨덕터를 둘러싸고 절연층 및 절연 층을 둘러싸는 반도체 층을 포함하는 폴리머계 절연 시스템, 및 반도체 층을 둘러싸는 접지 층을 포함하는 절연된 전기 고전압 DC 케이블을 제공하는 단계; (ii) 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 접지 층 및 반도체 층을 제거하여, 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 절연 층을 노출시키는 단계; (iii) 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에, 바람직하게 필드 그레이딩 재료로서 고무를 포함하는 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디를 장착하여, 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 절연 층을 피복하는 단계로서, 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디는 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트의 부분이고, 적어도 하나의 물질이 불균일한 분포로 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 절연 층에 존재하는, 상기 절연 층을 피복하는 단계; 및 (iv) 장착된 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디에 의해 커버되고 있는 동안, 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 절연층에 열처리 절차를 행하여, 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 절연 층에서의 적어도 하나의 물질의 농도를 균일화시키는 단계를 포함한다.
고전압 DC 케이블 단부가 고무계 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디로 장착되는 경우, 케이블 절연물과 어댑터 또는 바디 사이의 화확물질들의 평형 분포 (equilibrium distribution) 는 아마도 즉시 존재하지 않는다. 절연 층에 존재하는 물질들은 어댑터 또는 바디로 확산할 수도 있고, 어댑터 또는 바디에 존재하는 물질들은 절연 층으로 확산할 수도 있다. 강건한 절연 시스템을 획득하기 위해, 물질들의 분포는 충분히 균일해야 할 필요가 있고, 이것은 상기 열 처리 절차에 의해 획득된다.
일 실시형태에서, 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디는 열처리를 수행하기 전에 불균일한 분포로 고전압 DC 케이블의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 절연 층에 존재하는 적어도 하나의 물질에 불투과성인 커버에 의해 일시적으로 커버되고, 커버는 열처리 후에 제거된다. 이것은 일반적으로, 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디의 층, 예를 들어 고무 층이 통상적으로 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디의 외측면에서 주변으로의 확산이 발생하더라도 너무 두껍기 때문에 요구되지 않고, 이것은 폴리머계 절연 시스템에서 농도 분포에 영향을 주지 않을 것이다.
열 처리 동안, 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 반도체 층의 임의의 노출된 부분들은 절연 또는 반도체 재료에 의해 커버되어, 열 처리 동안 이들 부분들로부터의 확산을 방지 또는 감소시킬 수도 있다.
추가의 실시형태에서, 제 2 절연된 전기 고전압 DC 케이블이 제공되고, 제 2 고전압 DC 케이블은 고전압 DC 컨덕터, 고전압 DC 컨덕터를 둘러싸고, 절연 층 및 절연 층을 둘러싸는 반도체 층을 포함하는 폴리머계 절연 시스템, 및 반도체 층을 둘러싸는 접지 층을 포함하고; 제 2 고전압 DC 케이블의 접지 층 및 반도체 층은 제 2 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 제거되어, 제 2 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 제 2 고전압 DC 케이블의 폴리머계 절연 시스템의 절연 층을 노출시키며; 조인트 바디인, 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디는 제 2 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에 장착되어, 제 2 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 제 2 고전압 DC 케이블의 폴리머계 절연 시스템의 절연 층을 피복하고, 적어도 하나의 물질은 불균일한 분포로 제 2 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 절연 층에 존재하고, 열처리 절차를 행하는 단계는, 장착된 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디에 의해 커버되고 있는 동안, 제 2 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 제 2 고전압 DC 케이블의 폴리머계 절연 시스템의 절연층에 열처리 절차를 행하여, 제 2 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 제 2 고전압 DC 케이블의 폴리머계 절연 시스템의 절연 층에서의 적어도 하나의 물질의 농도를 균일화시키는 단계를 포함한다. 또한, 이 실시형태에서 전체 조인트는 열 처리 절차 동안 상기와 같이 일시적으로 또는 영구적으로 커버될 수 있지만, 이것은 일반적으로 요구되지는 않는다.
열 처리 동안, 제 2 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템의 반도체 층의 임의의 노출된 부분들은 절연 또는 반도체 재료에 의해 커버되어, 열 처리 동안 이들 부분들로부터의 확산을 방지 또는 감소시킬 수도 있다.
특히, 적어도 하나의 물질의 농도는 폴리머계 절연물의 절연 층의 외측면에 인접하여 균일화될 수도 있다.
폴리머계 절연 시스템은 배합된 (compoundeded) 또는 교차결합된 폴리에틸렌 (XLPE) 조성을 포함할 수도 있다. 적어도 하나의 물질은 이러한 경우에서 교차결합 반응들로부터의 나머지 또는 부산물들, 바람직하게는 과산화물 분해물을 포함할 수도 있다.
대안으로, 또는 부가적으로, 폴리머계 절연 시스템은 열가소성 수지를 포함할 수도 있고 적어도 하나의 물질은 하나 이상의 첨가제, 예컨대 항산화제, 폴리머계 절연 시스템에서 사용된 폴리머의 저 분자량 획분 (fraction) 들, 습기, 및/또는 프로세스 화학물질들을 포함할 수도 있다.
필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디의 고무는 교차결합 반응으로부터의 나머지 또는 부산물들, 하나 이상의 항산화제들, 하나 이상의 가소제들, 프로세스 화학물질들, 및/또는 습기를 포함할 수도 있다.
열처리 절차는, 가열 챔버 예컨대 오븐에서, 또는 당해 분야에 알려진 임의의 다른 적합한 가열 디바이스에서 또는 이에 의해 절연 층의 열을 증가시킬 컨덕터에서 열을 생성함으로써, 가열될 부분들 상에 열적 밴드들 또는 가열 밴드들을 적용함으로써 수행될 수도 있다. 열처리 절차는 50℃ 과 120℃ 사이, 및 가장 바람직하게는 70℃ 과 90℃ 사이의 온도에서, 그리고 열 처리 절차가 수행되는 온도에 의존하는 시간 동안 수행될 수도 있다.
일반적으로, 온도 및 시간은 충분히 균일한 물질들의 분포 및 전도도 (conductivity) 를 제공하도록 선택된다. 이것은 물질들, 및 특히 전도도 특성이 우세한 물질들에 의존할 것이다. 일반적으로 매우 낮은 농도들의 물질들, 예를 들어 항산화제들 및 습기를 갖는 시스템에서, 이 물질들의 존재로 인해 전도도에 여전히 많은 영향을 줄 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 열 처리 시간들은 종래 기술의 섹션에서 개시된 바와 같이 물질들의 디개싱에 필요한 시간들 보다 적거나 매우 적다.
고전압 DC 컨덕터, 고전압 DC 컨덕터를 둘러싸는 폴리머계 절연 시스템, 및 폴리머계 절연 시스템을 둘러싸는 접지 층을 포함하는 절연된 전기 고전압 DC 케이블을 제공하는 단계는 다음의 단계들을 포함할 수도 있다. 폴리머계 절연 시스템은 불균일한 분포로 폴리머계 절연 시스템에 존재하는 적어도 하나의 물질에 불투과성인 커버에 의해 커버되고, 폴리머계 절연 시스템은 폴리머계 절연 시스템의 외측면이 커버에 의해 커버되어 유지되는 동안 열처리 절차를 행하여, 폴리머계 절연 시스템에서 적어도 하나의 물질의 농도를 균일화시킨다. 커버는 고전압 DC 케이블의 부분일 수도 있고, 접지 층을 포함하거나 고전압 DC 케이블의 폴리머계 절연 시스템의 열처리 절차 후에 제거되는 일시적인 커버일 수도 있다. 간략히 말하면, 본 발명에 사용된 고전압 DC 케이블은 EP 2093774 A1 에 개시된 원리들에 따라 처리되었고, 그 내용들은 참조로서 여기에 포함되어 있다.
본 발명은 HVDC 시스템들에 대한 고전압 DC 케이블 시스템들의 제조 및/또는 인스톨에 적용될 수 있다. 이에 의해, 더 높은 전압 레벨들에 대한 케이블 시스템들이 더 낮은 총 비용으로 달성될 수 있다.
전기적 요건들을 충족시키는 에지에 있는 케이블 시스템들에 있어서, 본 발명의 사용은 테스팅 또는 동작 동안 브레이크다운의 위험들을 감소시킬 것이다.
본 발명을 적용하여, 절연 시스템의 전도도 특징은 이미 설치 시에, 장 시간 동안 사용되었던 시스템에 대해 획득되는 전도도 특징에 가까울 것이다. 이에 의해, 새로운 설치와 연관된 위험들은 감소될 것이고, 사용자는 더 신뢰할 만한 동작을 기대할 수 있다.
본 발명의 추가의 특징 및 이의 이점들은 본 발명의 실시형태들의 다음의 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다.
도 1 은 일 실시형태에 따른 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제공하는 방법의 개략적 흐름 방식이다.
도 2 는 도 1 에 예시된 방법 동안 고전압 DC 케이블의 단부를 사시도로 개략적으로 예시한다.
도 3 은 일 실시형태에 따른 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제공하는 방법의 개략적 흐름 방식이다.
도 4 는 는 도 3 에 예시된 방법 동안 고전압 DC 케이블의 단부를 사시도로 개략적으로 예시한다.
도 2 는 도 1 에 예시된 방법 동안 고전압 DC 케이블의 단부를 사시도로 개략적으로 예시한다.
도 3 은 일 실시형태에 따른 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제공하는 방법의 개략적 흐름 방식이다.
도 4 는 는 도 3 에 예시된 방법 동안 고전압 DC 케이블의 단부를 사시도로 개략적으로 예시한다.
일 실시형태에 따른 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법이 이제 도 1 및 도 2 로 설명될 것이다. 후자의 도면은 이 방법 동안 절연된 전기 고전압 DC 케이블 (20) 의 단부 부분을 나타내고, 고전압 DC 케이블 (20) 은 고전압 DC 컨덕터 (21) 의 안에서부터 밖으로 반도체 층 (22), 절연 층 (23), 및 추가의 반도체 층 (24) 을 포함하는 폴리머계 절연 시스템 (22-24); 접지 층 (25); 및 외측 커버링 또는 시스 (26) 를 포함한다. 접지 층 (25) 은 얇은 확산 타이트 층 및 구리 와이어들의 조합 또는 리드의 (lead) 압출된 층을 포함할 수도 있다.
폴리머계 절연 시스템 (22-24) 은 임의의 종래의 방식으로, 압출, 몰딩, 또는 제조될 수도 있다. 절연 층 (23) 은 교차결합된 폴리에틸렌 층, 열가소성 수지층, 또는 다른 적합한 재료의 층일 수도 있다.
고전압 DC 케이블 (20) 은 균일화된 고전압 DC 케이블 (20) 을 획득하기 위해 EP 2 093774 A1 에서 개시된 바와 같이 제조될 수도 있다.
절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트의 제조의 초기 페이즈에서 수행되는, 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법은, 단계 12 에서 고전압 DC 케이블을 제공함으로써 시작한다. 다음으로, 외측 커버링 또는 시스 (26), 접지 층 (25) 및 반도체 층 (24) 이, 단계 13 에서 고전압 DC 케이블 (20) 의 일 단부 부분 (27) 에서 제거되고, 이에 의해 고전압 DC 케이블 (20) 의 적어도 하나의 단부 부분 (27) 에서 절연 층 (23) 을 노출시킨다. 그 후, 절연 층 (23) 은 단계 14 에서, 불균일한 분포로 고전압 DC 케이블 (20) 의 단부 부분 (27) 에서 절연 층 (23) 에 존재하는 적어도 하나의 물질에 불투과성인 커버에 의해 고전압 DC 케이블 (20) 의 단부 부분 (27) 에서 일시적으로 커버된다. 고전압 DC 케이블 (20) 의 단부 부분 (27) 에서 절연층 (23) 에는, 단계 15 에서 커버에 의해 커버되고 있는 동안 열처리 절차를 행하고, 이에 의해 고전압 DC 케이블 (20) 의 단부 부분 (27) 에서 폴리머계 절연 시스템 (22-24) 의 절연 층 (23) 에서의 물질의 농도를 균일화시킨다. 마지막으로, 커버는 단계 16 에서 제거되고, 방법은 종료된다. 도 2 는 고전압 DC 케이블 (20) 의 결과의 단부 부분 (27) 을 나타낸다.
바람직하게, 커버는 또한, 고전압 DC 케이블 (20) 의 적어도 하나의 단부 부분 (27) 에서 폴리머계 절연 시스템 (22-24) 의 반도체 층 (24) 의 임의의 노출된 부분들을 피복하고 있어, 열 처리 동안 이들 부분들로부터의 확산을 방지한다.
고전압 DC 케이블 조인트는 제 2 고전압 DC 케이블에 대해 상기 방법을 반복하고, 조인트 바디를 고전압 DC 케이블 단부들에 장착함으로써 제조된다.
고전압 DC 케이블 터미네이션은 고 저압 DC 케이블 (20) 의 단부 부분 (27) 에 필드 그레이딩 어댑터를 장착함으로써 제조된다.
단계 16 에서 커버가 제거된 경우, 폴리머계 절연 시스템 (22-24) 은, 예를 들어 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디를 장착하거나 최종 확산 배리어를 어셈블리함으로써 가능한 한 빨리 커버되어야 하는 것으로 인식될 것이다.
필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디는 고전압 DC 케이블 (20) 의 폴리머계 절연 시스템 (22-24) 의 절연 층 (23) 과 유사한 조성을 갖는 노출된 절연 층을 갖는 케이블 피스의 단부 부분에서 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디를 장착하고, 이에 의해 케이블 피스의 노출된 절연 층을 피복하고, 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디에 열처리 절차를 행하여 케이블 피스의 절연 층으로부터 하나 이상의 물질들이 필드 그레이딩 층으로 확산되게 하며, 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디를 케이블 피스로부터 제거하고 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디의 내측 면을, 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디가 고전압 DC 케이블 (20) 의 단부 부분 (27) 에 장착될 때까지, 필드 그레이딩 층으로 확산된 하나 이상의 물질들에 불투과성인, 커버로 피복하는 것에 의해 사전-균일화될 수도 있다.
도 3 및 도 4 를 참조하면, 다른 실시형태에 따른 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법이 이제 설명될 것이다. 이 방법은, 단계 32 에서 도 1 및 도 2 를 참조하여 개시된 바와 같이 절연된 전기 고전압 DC 케이블 (20), 예를 들어 고전압 DC 케이블 (20) 을 제공하는 것으로 시작한다.
외측 커버링 또는 시스 (26) 및 접지 층 (25) 및 반도체 층 (24) 은 단계 33 에서, 고전압 DC 케이블 (20) 의 적어도 하나의 단부 부분 (27) 에서 제거되고, 이에 의해 폴리머계 절연 시스템 (22-24) 의 절연 층 (23) 을 고전압 DC 케이블 (20) 의 단부 부분 (27) 에서 노출시킨다. 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디 (41)(도 4) 는 단계 34 에서, 고전압 DC 케이블 (20) 의 단부 부분 (27) 에 장착되고, 이에 의해 고전압 DC 케이블 (20) 의 단부 부분 (27) 에서 폴리머계 절연 시스템 (22-24) 의 절연 층 (23) 을 피복하고, 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디 (41) 는 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트의 부분이고 고무계 재료를 포함한다. 마지막으로, 고전압 DC 케이블의 단부 부분에서 폴리머계 절연 시스템 (22-24) 의 절연 층 (23) 에는 단계 35 에서, 장착된 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디 (41) 에 의해 커버되고 있는 동안 열처리 절차를 행하고, 이에 의해 고전압 DC 케이블 (20) 의 단부 부분 (27) 에서 폴리머계 절연 시스템 (22-24) 의 절연 층 (23) 에서 물질의 농도를 균일화시킨다. 도 4 는 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디 (41) 가 장착되는 균일화 후에 고전압 DC 케이블 (20) 의 결과의 단부 부분 (27) 을 나타낸다.
대안으로, 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디 (41) 는 열처리 절차를 수행하기 전에 불균일한 분포로 고전압 DC 케이블 (20) 의 단부 부분 (27) 에서 폴리머계 절연 시스템 (22-24) 의 절연 층 (23) 에 존재하는 물질에 불투과성인 커버에 의해 일시적으로 커버되고, 여기서 커버는 열처리 절차 후에 제거된다.
열 처리 동안, 고전압 DC 케이블 (20) 의 적어도 하나의 단부 부분 (27) 에서 폴리머계 절연 시스템 (22-24) 의 반도체 층 (24) 의 임의의 노출된 부분들은 절연 또는 반도체 재료에 의해 커버되어, 열 처리 동안 이들 부분들로부터의 확산을 방지 또는 감소시킬 수도 있다.
일 실시형태에서, 제 2 절연된 전기 고전압 DC 케이블이 제공되고, 여기서 제 2 고전압 DC 케이블은 제 1 고전압 DC 케이블 (20) 과 동일할 수도 있다. 제 2 고전압 DC 케이블의 외측 커버링 또는 시스, 접지 층, 및 반도체 층은 제 2 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 제거되고, 이에 의해 제 2 고전압 DC 케이블의 단부 부분에서 제 2 고전압 DC 케이블의 절연 층을 노출시킨다. 조인트 바디 (41) 는 또한, 제 2 고전압 DC 케이블의 단부 부분에 장착되고, 이에 의해 제 2 고전압 DC 케이블의 단부 부분에서 제 2 고전압 DC 케이블의 절연 층을 커버한다. 상기 개시된 열처리 절차는 또한, 장착된 조인트 바디 (41) 에 의해 커버되고 있는 동안, 제 2 고전압 DC 케이블의 단부 부분에서 제 2 고전압 DC 케이블의 절연층에 열 처리를 행하고, 이에 의해 또한 제 2 고전압 DC 케이블의 단부 부분에서 제 2 고전압 DC 케이블의 절연 층에서의 물질의 농도를 균일화시키는 것을 포함한다.
폴리머계 절연 시스템 (22-24) 이 배합된 또는 교차결합된 폴리에틸렌 (XLPE) 조성을 포함하면, 물질은 교차결합하는 반응들로부터의 부산물이거나 나머지, 바람직하게는 과산화물 분해 산물일 수도 있다.
폴리머계 절연 시스템 (22-24) 이 열가소성 수지를 포함하면, 물질은 첨가제, 예컨대 항산화제, 폴리머계 절연 시스템에서 사용된 폴리머의 낮은 분자량 획분들, 습기 또는 프로세스 화학물질일 수도 있다.
필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디 (41) 가 고무 재료를 포함하면, 그것은 교차결합 반응으로부터의 나머지 또는 부산물들, 하나 이상의 항산화제, 하나 이상의 가소제들, 프로세스 화학물질들, 및/또는 습기를 포함할 수도 있고, 이들은 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디 (41) 의 장착 후에 폴리머계 절연 시스템 (22-24) 안으로 확산할 수도 있다.
열처리 절차는 50℃ 와 120℃ 사이, 및 가장 바람직하게는 70℃ 와 90℃ 사이의 온도에서, 그리고 열처리 절차가 수행되는 온도 및 고전압 DC 케이블 (20) 의 단부 부분 (27) 의 물질 농도들, 재료들 및 지오메트리에 의존하는 시간 동안 수행될 수도 있다. 일반적으로, 온도 및 시간은 각각의 케이블 및 애플리케이션에 대한 전도도 및 물질들의 충분히 균일한 분포를 제공하도록 선택된다.
Claims (15)
- 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법으로서,
고전압 DC 컨덕터 (21), 상기 고전압 DC 컨덕터를 둘러싸고, 절연 층 (23) 및 상기 절연 층을 둘러싸는 반도체 층 (24) 을 포함하는 폴리머계 절연 시스템 (22-24), 및 상기 반도체 층을 둘러싸는 접지 층 (25) 을 포함하는 절연된 전기 고전압 DC 케이블 (20) 을 제공하는 단계 (12); 및
상기 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분 (27) 에서 상기 접지 층 및 상기 반도체 층을 제거하여, 상기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부 부분에서 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연 층을 노출시키는 단계 (13) 를 포함하고,
불균일한 분포로 상기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부 부분에서 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연 층에 존재하는 적어도 하나의 물질에 불투과성인 커버에 의해, 상기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부 부분에서 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연 층을 일시적으로 피복하는 단계 (14);
상기 커버에 의해 커버되고 있는 동안, 상기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부 부분에서 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연 층에 열처리 절차를 행하여, 상기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부 부분에서 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연 층에서의 상기 적어도 하나의 물질의 농도를 균일화시키는 단계 (15); 및
상기 커버를 제거하는 단계 (16) 를 특징으로 하는 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 방법은 상기 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 초기 페이즈에서 수행되는, 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
필드 그레이딩 (field grading) 어댑터 또는 조인트 바디는,
상기 고전압 DC 케이블의 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연 층과 유사한 조성을 갖는 노출된 절연 층을 갖는 케이블 피스의 단부 부분에 상기 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디를 장착하여, 상기 케이블 피스의 상기 절연 층을 피복하는 것;
상기 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디에 열처리 절차를 행하여 상기 케이블 피스의 상기 절연 층으로부터 하나 이상의 물질이 상기 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디 안으로 확산하는 것; 및
상기 케이블 피스로부터 상기 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디를 제거하고, 상기 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디의 내측면을, 상기 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디가 상기 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에 장착될 때까지 상기 필드 그레이딩 층으로 확산된 상기 하나 이상의 물질들에 불투과성인 커버로 피복하는 것
에 의해 사전-균일화되는, 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법. - 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법으로서,
고전압 DC 컨덕터 (21); 상기 고전압 DC 컨덕터를 둘러싸고 절연층 (23) 및 상기 절연 층을 둘러싸는 반도체 층 (24) 을 포함하는 폴리머계 절연 시스템 (22-24); 및 상기 반도체 층을 둘러싸는 접지 층 (25) 을 포함하는 절연된 전기 고전압 DC 케이블 (20) 을 제공하는 단계 (32);
상기 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분 (27) 에서 상기 접지 층 및 상기 반도체 층을 제거하여, 상기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부 부분에서 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연 층을 노출시키는 단계 (33); 및
상기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부 부분에 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디 (41) 를 장착하여, 상기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부 부분에서 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연 층을 피복하는 단계 (34) 로서, 상기 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디는 상기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트의 부분이고, 적어도 하나의 물질이 불균일한 분포로 상기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부 부분에서 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연 층에 존재하는, 상기 절연 층을 피복하는 단계를 포함하고,
장착된 상기 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디에 의해 커버되고 있는 동안, 상기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부 부분에서 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연층에 열처리 절차를 행하여, 상기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부 부분에서 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연 층에서의 상기 적어도 하나의 물질의 농도를 균일화시키는 단계 (35) 를 특징으로 하는 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 열처리 절차를 행하는 단계를 수행하기 전에, 불균일한 분포로 상기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부 부분에서 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연 층에 존재하는 상기 적어도 하나의 물질에 불투과성인 커버에 의해 상기 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디를 일시적으로 피복하는 단계; 및
상기 열처리 절차를 행하는 단계 후에 상기 커버를 제거하는 단계를 포함하는, 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법. - 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
제 2 절연된 전기 고전압 DC 케이블이 제공되고,
상기 제 2 절연된 전기 고전압 DC 케이블은 고전압 DC 컨덕터; 상기 고전압 DC 컨덕터를 둘러싸고, 절연 층 및 상기 절연 층을 둘러싸는 반도체 층을 포함하는 폴리머계 절연 시스템; 및 상기 반도체 층을 둘러싸는 접지 층을 포함하고,
상기 제 2 절연된 전기 고전압 DC 케이블의 상기 접지 층 및 상기 반도체 층은 상기 제 2 절연된 전기 고전압 DC 케이블의 적어도 하나의 단부 부분에서 제거되어, 상기 제 2 절연된 전기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부 부분에서 상기 제 2 절연된 전기 고전압 DC 케이블의 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연 층을 노출시키고;
조인트 바디인 상기 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디는 상기 제 2 절연된 전기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부 부분에 장착되어, 상기 제 2 절연된 전기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부 부분에서 상기 제 2 절연된 전기 고전압 DC 케이블의 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연 층을 피복하고, 상기 적어도 하나의 물질은 불균일한 분포로 상기 제 2 절연된 전기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부에서 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연 층에 존재하고,
상기 열처리 절차를 행하는 단계는,
상기 장착된 조인트 바디에 의해 커버되고 있는 동안, 상기 제 2 절연된 전기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부 부분에서 상기 제 2 절연된 전기 고전압 DC 케이블의 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연층에 열처리 절차를 행하여, 상기 제 2 절연된 전기 고전압 DC 케이블의 상기 적어도 하나의 단부 부분에서 상기 제 2 절연된 전기 고전압 DC 케이블의 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연 층에서의 상기 적어도 하나의 물질의 농도를 균일화시키는 단계를 포함하는, 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법. - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 필드 그레이딩 어댑터 또는 조인트 바디는 필드 그레이딩 재료로서 고무를 포함하는, 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법. - 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 폴리머계 절연 시스템은 배합된 폴리에틸렌 조성을 포함하는, 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법. - 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 물질의 농도는 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 절연 층의 외측면에 인접하여 균일화되는, 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법. - 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 물질은 교차결합 반응들로부터의 나머지 또는 부산물을 포함하는, 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법. - 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 물질은 첨가제, 항산화제, 상기 폴리머계 절연 시스템에서 사용된 상기 폴리머의 저 분자량 획분들, 습기, 가소제, 및/또는 프로세스 화학물질들을 포함하는, 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법. - 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 열처리 절차는 50℃ 과 120℃ 사이의 온도에서 수행되는, 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법. - 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 열처리 절차는, 상기 열처리 절차가 수행되는 온도에 의존하는 시간 동안 수행되는, 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법. - 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 고전압 DC 컨덕터 (21) 및 상기 고전압 DC 컨덕터를 둘러싸는 폴리머계 절연 시스템 (22-24) 을 포함하는 절연된 전기 고전압 DC 케이블 (20) 을 제공하는 단계 (12) 는,
불균일한 분포로 상기 폴리머계 절연 시스템에 존재하는 상기 적어도 하나의 물질에 불투과성인 커버에 의해 상기 폴리머계 절연 시스템을 피복하는 단계; 및
상기 폴리머계 절연 시스템의 외측면이 상기 커버에 의해 커버되어 유지되는 동안 상기 폴리머계 절연 시스템에 열처리 절차를 행하여, 상기 폴리머계 절연 시스템에서 상기 적어도 하나의 물질의 농도를 균일화시키는 단계를 포함하는, 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 커버는, 상기 고전압 DC 케이블의 부분이고, 상기 접지 층을 포함하거나 상기 고전압 DC 케이블의 상기 폴리머계 절연 시스템의 상기 열처리 절차 후에 제거되는 일시적인 커버인, 절연된 전기 고전압 DC 터미네이션 또는 조인트를 제조하는 방법.
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