[논문]유도형 고온초전도한류기의 DC 리액터 설계를 위한 솔레노이드 특성실험

김민철; 안민철; 이승제; 김영식; 김진기; 고태국

유도형 고온초전도한류기의 DC 리액터 설계를 위한 솔레노이드 특성실험
Characteristics of Prototype Solenoid for Basic Design of DC Reactor Type SFCL 원문보기

김민철 (연세대학교 전기전자공학과) , 안민철 (연세대학교 전기전자공학과) , 이승제 ((주)프리컴시스템) , 김영식 (연세대학교 전기전자공학과) , 김진기 (진광 이앤씨(주)) , 고태국 (연세대학교 전기전자공학과)

This paper deals with the characteristics of a prototype solenoid for basic design of DC reactor type superconducting fault current limiter (SFCL). The prototype high-Tc Super-conducting (HTS) solenoid was manufactured with 4 stacked Bi-2223 tape. The critical currents were measured with respect to the number of stacks. In order to test the safety of HTS solenoid in quenched state, the transport tests of AC over-current were performed. These experimental results could be applied to the basic design of HTS DC reactor for SFCL effectively.

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문제 정의

이 원인은 인덕턴스 차이에 의한 전류분배 현상 때문으로 볼 수 있다. 고온초전도 솔레노이드의 퀜치 상태에서의 안정성을 실험하기 위해서 임계전류 이상의 교류전류를 흘려 보았다. 교류전류는 1402A이며, 이 실험에 의해 전자기장의 힘이 가해졌음에도 불구하고 전기적이나 기계적인 손상을 입지 않았다.
본 논문은 4개의 적층 선재를 감은 prototype 고온초전도 솔레노이드를 만들어 몇 가지 실험을 통해 특성을 조사하였다. 임계전류의 측정과 과전류 통전 실험을 실행하였고, 이 결과는 6.
이 논문은 6.6kV/200A 유도형 고온 초전도 한 류기에서의 DC 리액터를 설계하는데 있어 prototype 솔레노이드의 특성을 조사해 보았다. Prototype 솔레노이드는 4개의 테잎 선재를 적 층하여 제작하였으며 적층한 테잎의 임계전류는 365A로 각각의 임계전류 값들을 합한 것의 76.

제안 방법

6.6kV/200A DC 리액터형 고온초전도 한류기 에 응용하기 위해 4개로 적층한 테잎 선재를 감은 솔레노이드를 제작하였다. 보빈은 2mm 깊이의 홈을 낸 베이클라이트로 만들었고, 선재는 AMSC (American Superconductor) 사■에서 만든 high-strength reinforced Bi-2223 선재를 사용하였다.
지금까지 단척 시료 (short sample)에서 선재 적층 수에 따른 임계전류의 특성 연구는 수행되어 왔지만〔4〕, 솔레노이드 마그넷에서는 연구가 미비했다. 따라서 prototype 솔레노이드를 제작하여 선재의 적층 수에 따른 임계전류 특성을 파악하고, 이를 기초로 적층 수를 결정하였다. 또한, DC 리액터의 인덕턴스가 클수록 사고전류는 큰 폭으로 제한된다.
77K의 온도에서 선재의 임계전류는 약 135A이다. 선재를 4개의 층으로 적층하여 보 빈에 감았으며 선재의 층 사이에는 캡 톤 테잎으 로 절연하였다. 적층한 선재는 보빈의 홈에 따라 감아졌으며 터미널은 구리로 된 전류 리드에 연결하였다.
이 과전류에 의해 마그넷이 손상을 입는지에 대해 알아볼 필요가 있다. 솔레노이드의 안정성을 테스트하기 위해 임계전류보다 큰 교류 전류를 흘려 보았다. 흘린 시간은 약 80ms 정도이고, 실효치 약 1402A의 전류를 흘렸다.

대상 데이터

고온초전도 솔레노이드의 퀜치 상태에서의 안정성을 실험하기 위해서 임계전류 이상의 교류전류를 흘려 보았다. 교류전류는 1402A이며, 이 실험에 의해 전자기장의 힘이 가해졌음에도 불구하고 전기적이나 기계적인 손상을 입지 않았다. 이 실험의 결과로 6.
6kV/200A DC 리액터형 고온초전도 한류기 에 응용하기 위해 4개로 적층한 테잎 선재를 감은 솔레노이드를 제작하였다. 보빈은 2mm 깊이의 홈을 낸 베이클라이트로 만들었고, 선재는 AMSC (American Superconductor) 사■에서 만든 high-strength reinforced Bi-2223 선재를 사용하였다. 이 선재는 4.
마그넷 파워 서플라이를 사용하였으며 전류의 증가율은 lA/s로 하였다. 측정 방법은 4단 자법으로 하였으며 전압 탭 사이의 간격은 3.14m이다. 이 길이는 솔레노이드 선재의 전체 길이에 해당된다.

이론/모형

또한, 솔레노이드에 통전되는 전류에 의해 발생하는 자기장도 분석되어졌 다. 분석은 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 유한요소법에 의해 실행되었다. 솔레노이드의 윗부분과 아랫부분의 선재 표면에서 수직으로 향하는 자속 밀도의 최대값은 약 0.
그림3은 솔레노이드의 I-V 특성을 나타내는 것이다. 우리 는 퀜치 검출을 위해 널리 알려진 l/iV/cm 표준법을 이용했고 전압 탭의 간격을 고려해 봤을 때, 퀜치 전압은 0.314mV이다. 그래프에서 가로 표시 선은 기준 전압을 나타내고 있다.

성능/효과

분석은 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 유한요소법에 의해 실행되었다. 솔레노이드의 윗부분과 아랫부분의 선재 표면에서 수직으로 향하는 자속 밀도의 최대값은 약 0.05T로 나타났다. AMSC 사에서 제공하는 Bi-2223 데이터시트〔5〕를 보면 0.
교류전류는 1402A이며, 이 실험에 의해 전자기장의 힘이 가해졌음에도 불구하고 전기적이나 기계적인 손상을 입지 않았다. 이 실험의 결과로 6.6kV/200A 유도형 고온초전도 한류기에 서의 DC 리액터에 4개 테잎을 적층한 솔레노이드를 응용설계 가능함을 보였다. 적층한 테잎 선 재에서의 전류분배 현상에 대해선 더 많은 연구가 필요할 것이다.

후속연구

본 논문은 4개의 적층 선재를 감은 prototype 고온초전도 솔레노이드를 만들어 몇 가지 실험을 통해 특성을 조사하였다. 임계전류의 측정과 과전류 통전 실험을 실행하였고, 이 결과는 6.6kV/200A 유도형 고온 초전도 한류 기에서의 DC 리액터를 설계하는데 있어 기초 설계로 사용 되어 질 것이다.
6kV/200A 유도형 고온초전도 한류기에 서의 DC 리액터에 4개 테잎을 적층한 솔레노이드를 응용설계 가능함을 보였다. 적층한 테잎 선 재에서의 전류분배 현상에 대해선 더 많은 연구가 필요할 것이다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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