초록 ▼

극저온 및 고전압에서의 절연 특성연구는 고온초전도 기기의 상용화를 위하여 반드시 선행 연구되어야하는 분야이므로, 본 과제의 개발 연구에서는 22.9kV급 고온초전도 변압기, 케이블 및 한류기의 상용화 연구를 위하여 극저온 및 고전압 환경에서 각 절연물로 사용이 유력한 GFRP, Kapton, Kraft지 및 PPLP 등 액체질소 및 AC, Impulse 전압하에서 절연 데이트베이스화 및 기기의 전기절연 특성에 대하여 연구하였다. 1차년도 고온초전도 기기의 냉매로 사용되는 액체질소와 비등상태를 고려한 기체질소 및 기포의 절연특성과 초

극저온 및 고전압에서의 절연 특성연구는 고온초전도 기기의 상용화를 위하여 반드시 선행 연구되어야하는 분야이므로, 본 과제의 개발 연구에서는 22.9kV급 고온초전도 변압기, 케이블 및 한류기의 상용화 연구를 위하여 극저온 및 고전압 환경에서 각 절연물로 사용이 유력한 GFRP, Kapton, Kraft지 및 PPLP 등 액체질소 및 AC, Impulse 전압하에서 절연 데이트베이스화 및 기기의 전기절연 특성에 대하여 연구하였다. 1차년도 고온초전도 기기의 냉매로 사용되는 액체질소와 비등상태를 고려한 기체질소 및 기포의 절연특성과 초전도 변압기 및 한류기의 절연구성을 분석하여 권선 절연에 대하여 연구하였고, 2차년도 연구는 변압기 한류기의 동작상황을 고려한 설계 변수별 절연 특성과 케이블의 절연향상을 위하여 복합 절연특성에 대하여 연구하여 정보를 관련 연구기관가 공유하였다. 3차년도 연구는 각 기기의 최적 전기절연을 위하여 절연물의 열화특성을 연구하였고, 이를 바탕으로 기기별 최적절연설계방법을 적용하여 모델급 기기를 절연설계하여 절연평가 기준에 맞추어 절연특성을 평가하였다. 22.9kV급 고온초전도 변압기는 더블팬케익(Double pancake) 코일의 교호배치와 교류손실(AC losses)을 고려한 더블팬케익 코일의 동심배치 형태로 개발이 이루어 졌으며, 본 연구에서는 이 두 가지 형태에 대한 턴간, 층간, 권선간(고-고, 저-저, 고-저간) 및 대지간 전기절연 구성을 분석하고 동작상태를 고려하여 구축한 데이터베이스를 활용하여 두 가지 형태에 대한 모델 변압기를 설계 제작 후 절연성능을 평가하여 최적절연 설계를 제시하였다. 22.9kV급 고온초전도 케이블은 상온절연방식과 저온절연방식 중 저온절연방식으로 개발이 이루어짐에 따라 극저온 방전 및 절연파괴 현상에 대한 이론을 검토하고, 냉매의 절연내력 뿐 아니라 LPP의 극저온에서 기계적?전기적 절연특성 분석한 후 AC, Impulse 및 PD 데이터베이스를 이용한 모델 케이블을 제작하여 「한전구매시방서」의 규정에 따라 절연성능시험을 행해였으며 22.9kV급 고온초전도 변압기의 최적 절연설계를 정립하였다. 6.6kV급 고온초전도 한류기의 전기절연 설계 지원을 위해 권선내부의 절연특성 평가에 대하여 협조하였다.

Abstract ▼

Since the discovery of HTS materials in 1986, a considerable number of studies have been made on the application of the materials to extensive areas of research. Many reports related to HTS materials in the field of electrical energy generation, conservation, transmission have also appeared. Also, a

Since the discovery of HTS materials in 1986, a considerable number of studies have been made on the application of the materials to extensive areas of research. Many reports related to HTS materials in the field of electrical energy generation, conservation, transmission have also appeared. Also, according to the recent dramatic increase of energy consumption, the development of HTS power apparatus has been carried out actively around the world. In Korea, Applied Superconductivity Technology of the $21^{st}$ Century Frontier R&D Program is going on since 2001. HTS cable, transformer, fault current limiter, motor, digital devices will be commercialized through 3 step processes for 10 years by 2010. However, in order to realize the HTS power equipment in the electrical power systems, it is necessary to establish the high voltage insulation technique at cryogenic temperature. Electrical insulating systems are various types in the HTS apparatus under practical conditions, and insulating components consist of the vacuum, cryogenic gases and coolants, solid materials. The compound insulation method which consist of minimum tow elements are adopted as the electrical insulation method, and the insulating materials are used under environments of cryogenic temperature, mechanical and thermal stresses associated with high magnetic fields.
Therefor it is important technology for the HTS apparatus that investigate the characteristics of electrical insulation and abnormal voltage under normal operating conditions following the development of excellent dielectric materials and insulating method.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...7
• CONTENTS...9
• 목차...10
• 제1장 연구개발과제의 개요...11
• 제1절 연구개발의 과학기술, 사회경제적 중요성...11
• 제2절 기술적 개발 단계...14
• 제2장 국내외 기술개발 현황...15
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...21
• 제1절 장비구축...21
• 제2절 액체질소 및 기포의 절연특성...30
• 제3절 턴간 절연특성...67
• 제4절 층간 절연특성...89
• 제5절 권선간 절연특성...118
• 제6절 22.9kV급 모델 변압기의 절연성능 평가...129
• 제7절 22.9kV급 모델 케이블의 절연성능 평가...153
• 제8절 기타 초전도 기기의 절연협조...205
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...226
• 제1절 목표달성도...226
• 제2절 관련분야기여도...227
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...228
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...229
• 제1절 고온초전도 변압기...229
• 제2절 고온초전도 케이블...230
• 제3절 고온초전도 한류기...231
• 제7장 참고문헌...234