KR101915081B1

KR101915081B1 - 멀티-페이스 초전도 케이블의 단자 유닛

Info

Publication number: KR101915081B1
Application number: KR1020120049622A
Authority: KR
Inventors: 니꼴라 라루에
Original assignee: 넥쌍
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2018-11-06
Also published as: KR20120127271A; KR102001972B1; FR2975236B1; EP2523291A1; DK2523290T3; DK2523291T3; US20120289405A1; EP2523291B1; US20120289072A1; FR2975236A1; KR20120127272A; EP2523291B8; EP2523290B1; US8633381B2; EP2523290A1; US8755853B2

Abstract

본 발명은 각각의 페이스에 대해 실린더형 모듈요소(1, 2, 3)를 포함하는 멀티-페이스 초전도체 케이블용 단자 유닛으로서, 상기 모듈요소는 초전도체 케이블 부분(7, 8, 9)을 둘러싸는 열 절연 외피(1A, 2A, 3A)를 포함하고, 상기 초전도체 케이블 부분은 냉각 유체를 함유하는 내피(1B, 2B, 3B)로 둘러싸여 있는, 단자 유닛에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 전기 접속요소(4A, 5A, 6A)를 갖는 각 페이스의 브랜치 요소(4, 5, 6)가 상기 모듈요소 각각의 단부에 배치되어 있고, 상기 브랜치 요소(4, 5, 6)는 각각 대응하는 케이블 부분(7, 8, 9)에 직접 연결되어 있고, 상기 전기 접속요소(4A, 5A, 6A)만 상기 모듈요소(1, 2, 3)로부터 튀어나와 있다.

Description

멀티-페이스 초전도 케이블의 단자 유닛{TERMINATION UNIT FOR MULTI-PHASE SUPERCONDUCTOR CABLE}

본 발명은 중전압 또는 고전압에서 사용되는 멀티-페이스 초전도 케이블용 단자 유닛에 관한 것이다.

멀티-페이스(multi-phase) 초전도체 케이블, 일반적으로는 3-페이스 초전도체 케이블은, 냉각제를 함유하는 열 외피 내부에서 길이방향 축 주위에 중심 지지 코어와 중성 도체의 스크린층을 포함하고 있는데, 상기 중심 코어는 튜브형태로 이루어져 있으며 또한 냉각제를 함유하고 있고 동심으로 배열된 제1 페이스 내지 N번째 페이스의 초전도층이 있다. 각각의 초전도층 사이에는 유전체층이 있다.

국제특허공보 WO 2008/113366에서는 이러한 유형의 초전도 케이블용 단자 유닛에 대해 설명하고 있다.

이 단자는, 각각의 페이스에 대하여, 모듈요소를 포함하고 있고, 이 모듈요소는 내피로 둘러싸인 초전도 케이블 부분을 둘러싸는 열 절연 외피를 포함하고, 상기 내피는 냉각 유체를 함유하며 수직 절연체 부분을 갖고 있고, 수직 절연체 부분은 전기 접속요소의 케이블 단부의 대응하는 페이스의 브랜치 요소를 포함하며 전기장을 관리한다.

본 발명의 목적은 더 간단하고 더 컴팩트한 구조로 이루어진 멀티-페이스 초전도 케이블용 단자 유닛을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 각각의 페이스에 대해 실린더형 모듈요소를 포함하는 멀티-페이스 초전도체 케이블용 단자 유닛으로서, 상기 모듈요소는 초전도체 케이블 부분을 둘러싸는 열 절연 외피를 포함하고, 상기 초전도체 케이블 부분은 냉각 유체를 함유하는 내피로 둘러싸여 있는, 단자 유닛에 있어서, 전기 접속요소를 갖는 각 페이스의 브랜치 요소가 상기 모듈요소의 단부에 배치되어 있고, 상기 브랜치 요소는 각각 대응하는 케이블 부분에 직접 연결되어 있고, 상기 전기 접속요소만 상기 모듈요소로부터 튀어나와 있는 단자 유닛을 제공한다.

바람직한 실시예로서, 상기 브랜치 요소는 인접하는 외피 및 내피에 의해 물리적으로 지지되는 전기 전도체 플레이트로 구성되어 있고, 상기 플레이트는 상기 케이블의 대응하는 페이스에 전기적으로 연결되며 상기 인접하는 내피에 의해 지지되는 내부 링을 포함한다.

바람직하게, 상기 내부 링은 냉각 유체용 통로 개구를 갖고 있다.

상기 내부 링은 외주부분에 가변형 전기 전도체 요소를 구비하고 있고, 상기 전기 전도체 요소는 상기 전기 접속요소를 지지하는 외부 링에 상기 내부 링을 전기가 통하도록 연결시킨다.

상기 가변형 전기 전도체 요소는 다중-접촉 블레이드일 수 있다.

또한, 상기 외부 링은 열 전도 시케인을 형성하는 관통 슬릿을 포함할 수 있다.

상기 가변형 전기 전도체 요소는 상기 내부 링과 상기 외부 링을 물리적으로 연결하는 방사형 블레이드일 수 있다.

상기 가변형 전기 전도체 요소는 또한 상기 내부 링과 상기 외부 링을 열결시키는 편조도체(braided conductor), 예를 들어 구리-편조(copper-braided) 도체일 수 있다.

바람직하게, 상기 내부 링은 다중-접촉 블레이드로 연결된 두 개의 동심 링으로 이루어져 있다.

상기 내피는 열 절연물질로 이루어져 있고, 바람직하게 상기 내피와 상기 외피 사이에는 열 절연 발포물질이 있다.

본 발명에 의하면, 더욱 간단하면서도 더 컴팩트한 구조로 이루어진 멀티-페이스 초전도 케이블용 단자 유닛을 제공할 수 있다.

도면을 참고하여 아래에서 본 발명에 대해 더욱 구체적으로 설명하도록 하며, 이러한 설명은 단지 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하는 것일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 단자 유닛의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 단자 유닛의 길이방향 단면을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 단자 유닛의 길이방향 단면을 상세히 보여주는 사시도이다.
도 4는 면 IV-IV에 따른 본 발명의 단자 유닛의 횡방향 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 상세히 보여주는 사시도이다.

도 1에 도시된 것처럼, 멀티-페이스(multiphase) 초전도 케이블은 각각의 페이스(phase)에 대하여 실린더형 모듈요소(1, 2, 3)를 포함하고 있고, 이 모듈요소는 예를 들어 실리콘 플레이크를 갖는 섬유강화 에폭시와 같은 유전체 물질로 이루어진 열을 절연하는 외피를 포함하고 있고, 또한 예를 들어 알루미늄과 같은 금속성 단부 플렌지를 구비하고 있고, 외피는 냉각 유체를 함유하는 유전체 물질로 이루어진 내피에 포함된 초전도 케이블 부분을 둘러싸고 있다.

각 페이스의 브랜치 요소(4, 5, 6)는 러그 형태의 전기 접속요소(4A, 5A, 6A)를 구비하고 있고, 각 모듈요소(1, 2, 3)의 단부에 배치되어 있으며, 이 전기 접속요소(4A, 5A, 6A)만 모듈요소(1, 2, 3)로부터 튀어나와 있다.

모듈요소와 브랜치 요소는 도 1에서 볼 수 있듯이 겹쳐져 있고 이 경우 단자는 수직으로 되어 있고, 아니면 모듈요소와 브랜치 요소가 서로 나란히 병렬로 배치되고 이 경우 단자는 수평으로 형성될 수 있다.

도 2에서 볼 수 있듯이, 각각의 실린더형 모듈요소(1, 2, 3)는 열 절연 외피(1A, 2A, 3A)를 포함하며, 외피는 예를 들어 액체 질소와 같은 냉각 유체를 함유하는 내피(1B, 2B, 3B)로 둘러싸인 초전도 케이블 부분(7, 8, 9)을 둘러싼다.

내피(1B, 2B, 3B)는 유전체 물질로 이루어져 있고, 바람직하게는 열 절연 물질, 예를 들면 에폭시 수지의 연속하는 유리직물 라미네이트(glass-fabric laminate)와 같은 중합체 물질("G10"이라는 이름으로 알려져 있음)로 이루어져 있고, 열 절연 발포물질, 예를 들어 발포 폴리이소시아누레이트(expanded polyisocyanurate) 또는 유리 발포물질(glass foam)가 내피(1B, 2B, 3B)와 외피(1A, 2A, 3A) 사이에 있다.

제3 페이스에 대응하는 상부 브랜치 요소(6)의 상부에는, 냉각제를 함유하는 내부 캡(10A)과 예를 들어 알루미늄과 같은 금속으로 되어 있는 외부 캡(10B)이 설치되어 있다.

각각의 브랜치 요소(4, 5, 6)는 대응하는 케이블 부분(7, 8, 9)에 직접적으로 전기적으로 접속되어 있다.

도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 실시예에 의하면, 특히 도 3 및 도 4에서 볼 수 있듯이, 각각의 브랜치 요소, 예를 들어 브랜치 요소(4)는 구리 또는 알루미늄으로 이루어진 전기 전도성 플레이트로 구성되고, 이 플레이트는 플레이트와 외피의 대응하는 플렌지를 가로지르는 나사(10.1, 10.2)를 이용하여 인접한 모듈요소의 인접한 외피(1A, 2A)에 의해 물리적으로 지지되고, 또한 플레이트와 내피의 대응하는 플렌지를 가로지르는 나사(11.1, 11.2)를 이용하여 인접하는 모듈요소의 인접하는 내피(1B, 2B)에 의해 물리적으로 지지된다.

각각의 브랜치 요소, 예를 들어 브랜치 요소(4)는 중앙 내부 링(4B)을 포함하고, 이 링은 예를 들어 다중-접촉부에 의해 케이블의 대응하는 페이스에 전기적으로 직접 연결되고, 인접하는 모듈요소의 인접하는 내피(1B, 2B)에 의해 지지된다. 각각의 내부 링(4B)에는 냉각 유체를 위한 페이스 개구(4C)가 있다.

이 내부 링(4B)은 주변부에 가변형 전도성 요소를 갖고 있는데, 이 전도성 요소는 다중-접촉 블레이드(4')이며, 전기 접속요소(4A)를 갖는 외부 링(4D)에 내부 링을 전기적으로 연결시킨다. 이 가변형 요소를 통해서, 냉각제의 온도에 의해 발생하는 수축변형을 흡수하는 상태에서 전기적인 전도가 이루어질 수 있다.

이 외부 링(4D)은 관통 슬릿(4E, 4E', 4E")을 포함하고 있고, 이 관통 슬릿은 외부와 내부 사이에서 열 전도를 최소화하기 위해 열 전도 시케인을 형성한다.

물리적으로 장착하기 위해, 내부 링(4B)은 다중-접촉 블레이드(4F)에 의해 연결된 두 개의 동심 링(4B', 4B")으로 이루어질 수 있다.

도 5에 또 다른 실시예가 도시되어 있는데, 이 경우 내부 링(4B)과 외부 링(4D) 사이의 가변형 전도체 요소들이 서로 다르다.

이러한 가변형 전도체 요소는 내부 링과 외부 링을 연결하는 반경방향의 가요성 요소(4")이다.

도시된 실시예에 의하면, 이러한 가요성 요소는 방사상 블레이드로서 내부 링(4B)과 외부 링(4D)을 연결시키고, 바람직하게는 링(4B, 4D)에서 나사에 의해 결합된다. 이러한 블레이드는 금속, 예를 들어 알루미늄, 구리 또는 황동과 같은 금속으로 되어 있고, 편조도체(braided conductor)로 대체할 수 있다.

이러한 블레이드(4")는 얇고 가요성이 있기 때문에, 냉각 유체의 온도에 의해 발생하는 수축변형을 흡수하면서도 전기적으로 전도가 잘 이루어질 수 있다.

또한, 외부와 내부를 분리하는 공간을 통해서 외부와 내부 사이의 열 전도를 최소로 할 수 있고, 따라서 이 경우에, 외부 링(4D)은 간단한 링으로 이루어져 있다.

도면에 도시하지는 않았지만, 나사(10.1, 10.2, 11.1, 11.2)가 구비되어 있는, 모듈요소와 브랜치 요소 사이의 인터페이스 플렌지에는 밀봉부가 있다.

Claims

각각의 페이스에 대해 실린더형 모듈요소(1, 2, 3)를 포함하는 멀티-페이스 초전도체 케이블용 단자 유닛으로서, 상기 모듈요소는 초전도체 케이블 부분(7, 8, 9)을 둘러싸는 열 절연 외피(1A, 2A, 3A)를 포함하고, 상기 초전도체 케이블 부분은 냉각 유체를 함유하는 내피(1B, 2B, 3B)로 둘러싸여 있는, 단자 유닛에 있어서,
전기 접속요소(4A, 5A, 6A)를 갖는 각각의 페이스의 브랜치 요소(4, 5, 6)가 상기 모듈요소 각각의 단부에 배치되어 있고, 상기 브랜치 요소(4, 5, 6)는 각각 대응하는 케이블 부분(7, 8, 9)에 직접 연결되어 있고, 상기 전기 접속요소(4A, 5A, 6A)만 상기 모듈요소(1, 2, 3)로부터 튀어나와 있는 것을 특징으로 하는 단자 유닛.
제1항에 있어서,
상기 브랜치 요소(4)는 인접하는 외피(1A, 2A) 및 내피(1B, 2B)에 의해 물리적으로 지지되는 전기 전도체 플레이트로 구성되어 있고, 상기 플레이트는 상기 케이블의 대응하는 페이스에 전기적으로 연결되며 상기 인접하는 내피(1B, 2B)에 의해 지지되는 내부 링(4B)을 포함하는 것을 특징으로 하는 단자 유닛.
제2항에 있어서,
상기 내부 링(4B)은 냉각 유체용 통로 개구(4C)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 단자 유닛.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 내부 링(4B)은 외주부분에 형상 변경이 가능한 전기 전도체 요소(4', 4")를 구비하고 있고, 상기 전기 전도체 요소는 상기 전기 접속요소(4A)를 지지하는 외부 링(4D)에 상기 내부 링을 전기가 통하도록 연결시키는 것을 특징으로 하는 단자 유닛.
제4항에 있어서,
상기 형상 변경이 가능한 전기 전도체 요소는 다중-접촉 블레이드(4')인 것을 특징으로 하는 단자 유닛.
제4항에 있어서,
상기 외부 링은 열 전도 시케인을 형성하는 관통 슬릿(4E, 4E', 4E")을 포함하는 것을 특징으로 하는 단자 유닛.
제4항에 있어서,
상기 형상 변경이 가능한 전기 전도체 요소는 상기 내부 링(4B)과 상기 외부 링(4D)을 연결하는 방사형 가요성 요소(4")인 것을 특징으로 하는 단자 유닛.
제2항에 있어서,
상기 내부 링(4B)은 다중-접촉 블레이드로 연결된 두 개의 동심 링(4B', 4B'')으로 이루어진 것을 특징으로 하는 단자 유닛.
제1항에 있어서,
상기 내피(1B, 2B, 3B)는 열 절연물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 단자 유닛.
제1항에 있어서,
상기 내피(1B, 2B, 3B)와 상기 외피(1A, 2A, 3A) 사이에 열 절연 발포물질이 있는 것을 특징으로 하는 단자 유닛.