[논문]이중 ?치를 이용한 변압기형 초전도 한류기의 권선전류와 초전도소자 저항에 따른 전력소모 및 누적에너지 분석

한태희; 임성훈

doi:10.4313/jkem.2016.29.10.630

이중 ?치를 이용한 변압기형 초전도 한류기의 권선전류와 초전도소자 저항에 따른 전력소모 및 누적에너지 분석
Analysis on Power Consumption and Accumulated Energy According to Resistance of Superconducting Element and Winding Current of Transformer Type SFCL Using Double Quench 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.29 no.10, 2016년, pp.630 - 634

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we analyzed the power consumption and the accumulated energy in HTSC (high-TC superconducting elements) according to the resistance of HTSC element and the winding current of transformer type SFCL (superconducting fault current limiter) using double quench. For the analysis, two different inductances of the one secondary winding among two secondary windings comprising the transformer type SFCL were selected and the short-circuit tests were carried out. The consumed power and the accumulated energy in HTSC element connected into the secondary winding with larger inductance were analyzed to be larger compared to the one connected into the secondary winding with lower inductance.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 2차 권선의 권선수 변화에 따른 변압기형 초전도 한류기의 고장 발생 시 권선전류와 초전도소자 저항에 따른 소모 전력과 소모 에너지를 비교·분석하였다. 2차 권선의 권선수(N₂)가 15턴인 경우 초전도소자 간 전류 위상차가 발생하며, 저항 폭은 크게 나타났다.

제안 방법

초전도소자가 퀜치되어 저항이 발생할 때 초전도소자 저항을 R_SC1과 R_SC2로 나타냈다. 등가회로를 간략화하기 위해 권선 상호 간의 상호 인덕턴스와 권선저항은 생략하였다.
제안한 변압기형 한류기의 전기적인 등가회로를 그림 2에 보여준다. 변압기 1차 권선의 인덕턴스를 L₁, 변압기 2차 권선의 인덕턴스를 L₂, 변압기 3차 권선의 인덕턴스를 L₃로 나타냈고, 2차 권선의 인덕턴스는 가변 인덕턴스를 나타내고 있다. 초전도소자가 퀜치되어 저항이 발생할 때 초전도소자 저항을 R_SC1과 R_SC2로 나타냈다.

대상 데이터

그림 1은 이중 퀜치 기능을 갖는 변압기형 한류기의 구조를 나타낸다. 초전도소자는 임계온도 87 K의독일 Theva사의 200 nm의 두께로 백금 층을 증착한 Y₁Ba₂Cu₃O_7-x(YBCO) 박막을 사용하였다. 초전도소자의 임계전류는 27 A이었다.

성능/효과

본 논문에서는 2차 권선의 권선수 변화에 따른 변압기형 초전도 한류기의 고장 발생 시 권선전류와 초전도소자 저항에 따른 소모 전력과 소모 에너지를 비교·분석하였다. 2차 권선의 권선수(N₂)가 15턴인 경우 초전도소자 간 전류 위상차가 발생하며, 저항 폭은 크게 나타났다. 고장 발생 시 초전도소자 1의 초기 소모 전력은 0.
35 [kW]를 나타내고 있다. 2차 권선의 권선수(N₂)를 30턴으로 증가한 경우 초전도소자 간 전류 위상차는 감소하며, 저항 폭은 줄어들었다. 초전도소자 1의 소모 전력은 1.
31 [kW]로 적게 나타남을 확인할 수 있다. 고장 발생 시 2차 권선의 변화에 따라 제안한 변압기형 초전도 한류기의 모의단락실험과 고장전류 제한동작 특성 분석을 통해 유용성을 확인할 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	이중 퀜치 기능을 갖는 변압기형 한류기의 기본 동작 원리는?	기본 동작 원리는 초전도소자의 임계전류(IC)를 초과하는 고장전류가 발생하면 각 권선에 연결된 초전도소자는 퀜치 발생 때문에 저항이 발생하게 되고, 고장전류를 제한하게 된다. 이때, 고장전류가 작게 발생할 경우, 변압기 2차 측 권선의 인덕턴스가 큰 권선에서 퀜치가 발생하게 되고 인덕턴스가 작은 권선에서는 퀜치가 발생하지 않게 된다.
	초전도 한류기의 장점은 무엇인가?	초전도 한류기는 정상상태에서는 전력손실이 적고, 인접계통에 영향이 없으며 고장 발생 시 초전도 한류기내 초전도소자를 이용하여 고장 전류검출과 제한 동작을 고속으로 이루어지는 장점이 있어 다양한 초전도 한류기 개발을 진행하고 있다 [4-7].
	고장전류를 극복하는 방안으로 대용량 차단기의 교체방법 이외에 종류 및 한계는?	고장전류를 극복하는 방안으로는 대용량 차단기의 교체방법이 있지만 설치에 따른 경제적 부담과 고장전류 크기는 줄어들지 않고 있다. 그 외에 방안으로는 모선분리, 직렬리액터 도입, 고 임피던스 기기 사용 등이 있지만, 전력의 공급신뢰도 저하와 전압강하 발생 및 계통의 안정도 저하 등의 문제를 수반하고 있다. 또 다른 해결 방안으로는 초전도 고유특성을 이용하여 고장전류를 제한하는 초전도 한류기는 가장 이상적인 요구조건에 근접한 특성이 있어 국내·외에서 다양한 형태로 연구를 진행하고 있다 [1-3].

참고문헌 (13)

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