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수 트리 저항이 향상된 유연성 있는 전력케이블

전문가 제언: ○ 전력케이블 중 6~36㎸의 중간전압 전력케이블(medium voltage power cable)은 송배전전력케이블 시스템 중 중요한 허리 역할을 하고 있다. 오늘날 약 500㎸ 초고압 전력케이블의 절연시스템까지 가교폴리에틸렌(crosslinked polyethylene: XLPE)과 같은 고절연성의 고분자가 실용화되어 상당한 실적을 쌓고 있다. 우리나라에서는 LS전선(주)이 최초로 XLPE 절연 초고압전력케이블을 개발하여 실용화에 앞섰다.

○ XLPE 절연 전력케이블에서 기본적으로 문제가 되는 것은 고전압 하에서, 즉 고전계(high electric field)에서 물의 존재가 PE 절연체의 수 트리(water tree)라는 나뭇가지 형상의 결점을 형성하는 것이다. 이는 부분방전(partial discharge)을 일으켜 시간경과와 함께 내전압강도를 저하시켜 마침내 케이블 파괴로 이어진다. 트리의 발생은 절연체 내의 불균일성, 보이드(void), 불순물로부터 비롯되는 경우와 반도전층과의 계면으로부터 발생하여 절연층 내로 뻗어나가는 두 종류가 있다.

○ 6㎸ 이상의 전력케이블은 보통 도체 주위에 내부반도전층, 주절연층, 외부반도전층의 3층으로 구성되는 절연심을 가지며 이 위에 금속차폐층, 최외층의 고분자 외피층을 가진다. 중간전압 전력케이블은 설계전계가 상당히 높아 내전압파괴강도, 즉 파괴 시의 전계가 대략 41~60㎸/㎜ 일 것을 요구하고 있다. 따라서 수 트리 발생을 억제하는 기술이 삼십년 이상 연구되어 왔다. 중간전압 전력케이블은 또한 포설 시의 용이한 취급 등을 위한 유연성 향상이 요구되어 왔다.

○ 이 특허에서는 수 트리 억제를 위해 중간전력케이블의 주 절연층이 에틸렌 단량체, 극성기 함유 단량체 그리고 실란기 함유 단량체로 구성되는 유연성 있는 터폴리머 고분자로 이루어지는 기술을 제공하고 있다. 실란기를 함유하지 않는 공중합체에는 과산화물과 같은 가교제를 포함한다. 이 특허의 또 다른 중요 내용은 반도전층이 가교제를 함유하지 않고 압출 후 가교 시에 주절연층으로부터 가교제의 이동확산에 의해 가교되는 공정기술이다. 실험 예에서 이 발명기술은 수 트리 저항과 유연성이 물가교 기술로 상당히 향상되어 그 응용 전망이 밝아 보인다.

저자: Borealis Technology OY
자료유형: 특허정보