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[국내논문] 액체질소를 사용하는 초전도 고전압 전력기기의 절연 특성 연구
Analytical and Experimental studies on Dielectric Characteristics of High Voltage Superconducting Machines in Liquid Nitrogen 원문보기

한국초전도·저온공학회논문지 = Superconductivity and cryogenics, v.13 no.1, 2011년, pp.46 - 50  

나진배 (연세대학교 대학원 전기전자공학과) ,  고태국 (연세대학교 전기전자공학부) ,  강형구 (국립 충주대 전기전자공학부) ,  석복렬 (현대중공업 기계전기연구소) ,  김태중 (한국폴리텍1대학 전기과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The electrical insulation design of high voltage superconducting fault current limiters (SFCLs) should be confirmed to be applied for the stabilization of the power grid. This paper describes numerical analysis and AC dielectric experiments for developing high voltage SFCLs. The electric field distr...

Keyword

#AC dielectric experiments   #AC electric field criterion   #electrical insulation design   #high voltage SFCL   #shield ring effect  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 고전압을 인가하는 구 전극의 크기를 변화시키면서 평판 전극간의 거리를 조정함으로써, 초전도 고전압 전력기기의 다양한 형상을 묘사할 수 있기 때문에 본 절연 실험에서는 구대평판 전극을 이용하였다. 본 논문에서는 총 5개의 다양한 직경을 가진 구 전극을 이용하여 AC 전압의 절연 특성 실험을 진행하였다. 다양한 압력조건에서 AC 절연파괴 실험을 통해서 산출된 결과는 통계 프로그램의 와이블 확률 플롯을 이용하여 50 % (Vbd, 50%) 확률을 가지는 AC 절연 파괴 전압을 계산하였다.
  • 본 논문에서는 고전압 초전도 전력기기의 효율적인 절연 설계하기 위해하여 그림 2와 같은 절연 설계 흐름도를 작성하였다. 먼저 고전압 초전도 전력기기에서 절연 설계가 필요한 부분을 결정하고 유한요소 수치해석을 위하여 해석 모델을 그린다.
  • 전압을 유추하는 방법을 설명하였다. 본 논문은 이번 장을 통해서 상위 과정을 통해서 설명한 고전압 초전도 전력기기의 실질적인 절연 설계 사례를 보여주고자 한다.

가설 설정

  • 그림 3을 통해서 구 전극의 직경이 커질수록, 각 구 전극의 평균 전계 값의 차이가 점점 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 또한 X축의 전계 이용율은 최대값이 1임으로 구 전극의 직경이 커질수록 직경 10 mm의 전계 그래프에서 큰 차이를 보이지 않을 것이다. 따라서 극저온용기 내부 압력이 200 kPa인 경우, 구 전극 직경 10 mm의 그래프의 기울기를 통계 프로그램을 이용해서 식 (4)와 같이 도출하였다.
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참고문헌 (6)

  1. S. S. Kalsi, D. Aized, B. Connor, G. Snitchler, J. Campbell, R. E. Schwall, T. Stephanblome, A. Tromm, and J. Kellers, "HTS SMES magnet design and test results," IEEE Transactions Applied Superconductivity, Vol. 7, No. 2, pp. 971-976, 1997. 

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  2. J. A. Waynert, H. J. Boenig, C. H. Mielke, J. O. Willis, and B. L. Burley, "Restoration and testing of an HTS fault current controller," IEEE Transactions Applied Superconductivity, Vol. 13, No. 2, pp. 1984-1987, 2003. 

    상세보기 crossref

  3. J. B. Na, H. Kang, Y. J. Hwang, S. E. Yang, D. K. Park, D. K. Bae, T. K. Ko, "Experimental Study on the Electrical Breakdown Characteristics of Sub-Cooled Liquid Nitrogen for Designing a High Voltage Superconducting Machine," IEEE Transactions Applied Superconductivity, Vol. 20, No. 3, pp. 1662-1666, 2010. 

    상세보기 crossref

  4. O. Kalenderly, E. Onal, O. Altay, "Computing the cornoa onset and the utilization factor of rod-plane electrode by using charge simulation method," Proceeding of the Electrical/Electronic Insulation Conference, pp. 254-456, 2001. 

  5. J. B. Na, H. Kang, K. S. Chang, Y. J. Kim, K. J. Kim, H. G. Lee, T. K. Ko, "Experimental study on the dielectric characteristics of liquid nitrogen with respect to various pressures," Physica C, Vol. 470, No. 20, pp. 1899-1903, 2010. 

    상세보기 crossref

  6. Mladen Banovi, Antun Mikulecky., "Concept for Research of Combined Electric Field at Lightning Impulse Test for HV windings," Proceedings of the International Colloquium Transformer Research and Asset Management, November 2009. 

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