초록 ▼

본 연구는 전력 에너지의 안정적 수송을 위하여 저손실 대용량 송전을 위한 전선 개발을 목표로 하고 있다. 전기 에너지의 대용량 송전을 위해서는 전선 도체 단면적이 증가해야 되는데, 이 경우 송전시 전선 온도가 상승하는 문제가 발생하다. 이 온도 상승에 견딜 수 있는 고내열 특성과 고전도 특성의 도체가 필요하다. 또한 송전시 발생하는 와전류 손실을 방지하기 위해서는 비자성 특성을 가지고 있어야 하며, 고강도 특성을 유지해야만 한다.
이상의 조건을 만족시키기 위하여, Al 합금 도체는 Al-Zr 합금을 사용하여 미세 석출물을 매트

본 연구는 전력 에너지의 안정적 수송을 위하여 저손실 대용량 송전을 위한 전선 개발을 목표로 하고 있다. 전기 에너지의 대용량 송전을 위해서는 전선 도체 단면적이 증가해야 되는데, 이 경우 송전시 전선 온도가 상승하는 문제가 발생하다. 이 온도 상승에 견딜 수 있는 고내열 특성과 고전도 특성의 도체가 필요하다. 또한 송전시 발생하는 와전류 손실을 방지하기 위해서는 비자성 특성을 가지고 있어야 하며, 고강도 특성을 유지해야만 한다.
이상의 조건을 만족시키기 위하여, Al 합금 도체는 Al-Zr 합금을 사용하여 미세 석출물을 매트릭스에 균일하게 분산시켜 내열성을 확보함과 동시에 고전도 특성을 유지하고자 하였다. 미세 석출물의 크기는 약 25∼30nm 정도의 크기를 가지는 것이 바람직한 것으로 예상된다. 또한 석출물의 거동에 대한 연구를 진행하였고, 그 제어 기술을 확보하였다.
와전류 손실을 저감하기 위해서는 기존의 강자성 특성을 가지는 강선이 비자성으로 대체되어야 하고, 또한 기존의 강선이 가지고 있는 고강도 특성을 유지해야만 한다. 이러한 조건을 만족시키기 위해, 새롭게 연구되는 강선은 질소의 함량을 매우 증가시켰으며, 그 최대 농도는 약 8,900ppm이었다. 실용화 가능한 조성을 Thermo-calc 프로그램을 사용하여 합금을 설계하였다. 제조된 고질소 비자성 강의 기계적 특성 평가를 통하여 인장강도가 약 1800MPa 이상임을 확인하였다. 또한 자성 특성은 VSM과 low-mu permeability indicator를 통하여 측정한 결과 거의 투자율이 1에 가까운 특성을 나타내었다.
Al 도체와 강선으로 구성되어 있는 송전선의 구조와 형상에 대한 특성이 전선의 성능을 좌우하기 때문에 전선의 형상과 구조 설계를 위한 프로그램을 개발 중이고, 현재 1단계에서는 설계 시 필요한 기초 자료와 알고리즘 구현 및 간단한 형태의 전선에 대하여 설계 프로그램을 개발하였고, 계속적으로 프로그램의 완성도를 높이는 연구가 진행 중이다.

Abstract ▼

Generally the conductor which is called ACSR (aluminium conductor and steel reinforced) consists of Al conductor and steel core. Al conductor is pure Al or Al alloy and core material carbon steel for ACSR adopting for transmission line.
The demand for the electric power is going to increasing mo

Generally the conductor which is called ACSR (aluminium conductor and steel reinforced) consists of Al conductor and steel core. Al conductor is pure Al or Al alloy and core material carbon steel for ACSR adopting for transmission line.
The demand for the electric power is going to increasing more and more under the condition of abnormal increase of energy consumption. To cope with the increase of electric power, the new transmission line is expanded. However, the financial and environmental problem are evoked as the construction of new transmission line. To solve the upper problem the ACSR is substituted with the new conductor which possesses the characteristics of high ampacity and low loss.
The object of this study is development of high conductivity-thereat resistant Al conductor, core material containing high nitrogen and program of conductor design fer low loss. The high ampacity and low-loss during transmission must be considered to improve the performance of conductor. The cross-section of Al conductor had to increased for high ampacity and the conductor had to possesses the characteristics of thermal resistence which can endure the heat generated during transmission. The core needs the non-magnetic properties to reduce the eddy-current loss generated during transmission. Also it is necessary to develop the program for design the structure and shape of conductor.
This study which is first 2 years of 2 steps consists of the technology of high electrically conductive Al conductor, solid solution of high nitrogen and design program for the structure and shape.
To develop the high electrically conductive Al conductor, Al alloy conductors have to contain the solute atom less than 0.1%, the precipitate is controlled as spherical type which its size is about 25∼35nm. The core material is designed by Thermo-Calc program to contain high nitrogen steel, the technology for the solid solution of high nitrogen in melt was developed. The nitrogen was solid-solutionized over than 4,000∼5,000ppm in core material using alloy design and melting technology. Also the conductor design program for the structure and shape of that is progressed. And the flow chart and algorithm for the conductor design program is completed.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...18
• 제 2 장 국내외 기술 개발 현황...28
• 제 3 장 연구 개발 수행 내용 및 결과...31
• 3-1. 고전도 Al 합금 도체...31
• 3-1-1 서 론...31
• 3-1-2 연구 방법...34
• 3-1-3 연구 결과...37
• 3-1-4 결 론...65
• 3-2. 고강도 강심 소재...69
• 3-2-1 이론적 배경...69
• 3-2-2 실험 및 결과·고찰...97
• 3-2-3 결 론...125
• 3-3. 전선 설계 프로그램...126
• 3-3-1 이론적 배경...126
• 3-3-2 실험 및 결과...126
• 3-3-3 증용량 저손실 전선 설계...153
• 제 4 장 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도...167
• 제 5 장 연구개발 결과의 활용계획...171
• 제 6 장 연구개발 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보...172
• 제 7 장 참고문헌...173