[논문]Modified DC 리액터 타입 고온초전도전류계한기 동작특성

황종선; 김영민; 최효상; 최창주

Modified DC 리액터 타입 고온초전도전류계한기 동작특성
The Operational Characteristic of Modified DC Reactor Type HTSC Fault Current Limiter 원문보기

황종선 (남도대학) , 김영민 (남도대학) , 최효상 (조선대학교) , 최창주 (조선대학교)

본 논문은 전원단과 부하단사이에 GTO 사이리스터 브리지가 설치된 단상 DC 리액터타입을 적용한 고온초전도 사고전류제한기 동작특성에 대해 분석하였다. GTO 사이리스터 브리지가 설치된 DC 리액터 타입 FCL(Fault Current Limiter)은 평상시에 초전도코일에 전기에너지를 저장한다. 전원단의 사고로 인해 전력공급이 중단되었을 경우 FCL은 부하에 저장된 에너지를 공급할 수 있을 뿐 아니라 부하단 사고로 인한 사고전류 제한기능을 수행하게 되는데 이와 같은 동작은 GTO 사이리스터를 제어함으로서 가능해진다.

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문제 정의

본 논문에서는 다이오드 브리지 대신 GTO 사이리스터 브리지가 설치된 단상 DC 리액터타입을 적용한 고혼초젼도 사고전류제한기 동작특성에 대해 분석하고자 한다. GTO 사이리스터률 제어함으로서 전원단의 사고로 전력공급이 중단되었을 경우 FCL은 부하에 저장퇸 에너지를 공급할 수 있을 뿐 아니라 부하단 사고시에는 사고전류 제한기능을 수행할 수 있음을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.

제안 방법

GTO 사이리스터브리지를 부착한 DC리액터타입 전류제한기의 전원단 사고와 부하단 사고시의 동작특성을 살펴보기 위해 K 1에 주어진 파라미터를 이용하여 단락 시뮬레이션을 수행하였다.
앞의 전원단의 사고시 동작외에 GTO 사이리스터 브리지가 부착된 전류제한기의 부하단에서 3상 지락사고시의 동작특성을 살펴보았고 사고발생후 4~5주기후 동작하는 기존의 차단기를 고려하여 t=2s시간에서 사고를 발생시킨 후 4주기후에 다시 복귀된 후의 고온초전도 코일과 코일양단전압 및 삼상 선로 전류파형을 살펴보았다 (그림 5). 사고후 4~5주기동안 계통에 흐르는 선로전류와 초전도코일의 도통전류를 고려하여 계통에 관련된 보호장치들의 용량을 설정해야 할 것이며 이때 초전도코일의 임계전류값을 넘지 않도록 설계할 필요가 있다.
전원단과 부하단사고시 코일인덕턴스값과 변압기 턴수비에따른 전력공급과 사고전류제한특성을 살펴보았다.

성능/효과

한다. GTO 사이리스터률 제어함으로서 전원단의 사고로 전력공급이 중단되었을 경우 FCL은 부하에 저장퇸 에너지를 공급할 수 있을 뿐 아니라 부하단 사고시에는 사고전류 제한기능을 수행할 수 있음을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.
42A) 보다 4배가량 크게 나타남을 볼 수 있다. 그러나 사고후엔 턴수비가 큰 경우의 도통전류가 1주기, 3주기, 5주기 후에는 각각 13.78A, 7.36A, 2.49A 로 감소되었다가 10주기에는 0A로 완전방전되는 것을 확인할 수 있었다. 턴수비가 인 경우엔 사고후에 오히려 도통전류가 4.
2A 로 점차 감소되었다. 이때 사고 발생전에 788A인 부하전류가 10주기동안 80%인 6.4A로 유지되었으며 이로부터 전원단 사고시 초전도코일에 저장된 에너지를 부하에 공급하는 동작을 수행하였음을 확인하였다.
91A)의 18배가량 증가됨을 볼 수 있다. 이상에서 종합하면 전원단과 부하단 사고시 고일인덕턴스값에 반비례해서 코일전류의 감소와 증가가 이루어졌으며 사고전의 코일도통전류는 턴수비에 비례하며 사고후 도통전류는 반비례해서 증가됨을 확인할 수 있었다. 따라서 초전도코일을 이용한 Modified DC 리액터 전류제한기설계시 위의 결과를 고려하여 설계해야 할 것이다.
코일인덕턴스값에 반비례해서 코일전류의 감소와 증가가 이루어졌으며 사고전의 코일도통전류는 턴수비에 비례하며 사고후 도통전류논 반비례혜서 증가됨을 확인할 수 있었다. 향후 이를 고려하여 Modified DC 리액터 전류제한기의 설계자료로 활용할 계획이다.
49A 로 감소되었다가 10주기에는 0A로 완전방전되는 것을 확인할 수 있었다. 턴수비가 인 경우엔 사고후에 오히려 도통전류가 4.42A, 4.59A, 5.22A, 5.9A, 7.4A 로 증가되는 것을 볼 수 있는데 이는 2차측 커패시터와 공진으로 인해 증가되는 것을 확인할 수 있었으며 적절한 커패시터값 선정이 필요함을 확인할 수 있었다,

후속연구

이상에서 종합하면 전원단과 부하단 사고시 고일인덕턴스값에 반비례해서 코일전류의 감소와 증가가 이루어졌으며 사고전의 코일도통전류는 턴수비에 비례하며 사고후 도통전류는 반비례해서 증가됨을 확인할 수 있었다. 따라서 초전도코일을 이용한 Modified DC 리액터 전류제한기설계시 위의 결과를 고려하여 설계해야 할 것이다.
있었다. 향후 이를 고려하여 Modified DC 리액터 전류제한기의 설계자료로 활용할 계획이다.

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