초록 ▼

1. 연구목표: 삼상 22.9 kV급 초전도 한류기 개발
2. 연구결과
○초전도 소자의 특성 연구
- 초전도 소자의 ？치 특성을 측정하고, 열 해석을 통하여 정량적으로 분석,
- 초전도 소자들의 교류 손실 비교 및 손실 저감 방안 제시.
- AE 소자를 사용하여 초전도체의 안정성 평가 방안 제시. 소자의 소손 예측 가능.
- 초전도체의 회복 특성 측정 및 과냉 조건 등을 이용한 회복시간 저감 방안 제시.
○ BSCCO 한류기 개발
BSCCO monofilar coil 소자

1. 연구목표: 삼상 22.9 kV급 초전도 한류기 개발
2. 연구결과
○초전도 소자의 특성 연구
- 초전도 소자의 ？치 특성을 측정하고, 열 해석을 통하여 정량적으로 분석,
- 초전도 소자들의 교류 손실 비교 및 손실 저감 방안 제시.
- AE 소자를 사용하여 초전도체의 안정성 평가 방안 제시. 소자의 소손 예측 가능.
- 초전도체의 회복 특성 측정 및 과냉 조건 등을 이용한 회복시간 저감 방안 제시.
○ BSCCO 한류기 개발
BSCCO monofilar coil 소자 개발: Trigger coil 형 및 금속션트 형 개발.
- 한류기용 Bi2212 초전도 튜브 제조. 소자 직렬연결에서 동시？치 구현.
- 단상 14 kV BSCCO 초전도 한류기 제작 및 시험.
비대칭 및 대칭 25$ kA_r_m_s $사고에 대하여 효과적으로 한류. 재현성 입증.
○배전급 초전도 한류기 용 냉각시스템 개발
- 배전급 한류기 용 냉각조, 전류리드 및 냉각시스템 제어장치 개발.
- 과냉각 액체질소(77 K, 3 bar) 냉각 운용.
- 냉각방식 결정, 열손실 계산, 절연 거리, 3상 소자 배치 등을 고려하여 체계적으로 설계.
○ 배전급 하이브리드 초전도 한류기 개발
- 선로변경식 하이브리드 초전도 한류기(superconductor-triggered fault current limiter, STFCL) 창안
- 초전도체 사용을 최소화하여 도체 및 냉각비용 절감. 초전도 한류기의 경제성 확보.
- 단상 14 kV 하이브리드 초전도 한류기 제작 및 시험
반주기 내 한류 형 및 반주기 후 한류 형 제작 시험. 각각 효과적으로 사고전류를 한류함을 입증.
- 삼상 22.9 kV/630 A급(25 MVA) 하이브리드 초전도 한류기 제작 및 시험
첫 반주기에 27 kAp를 18 $kA_p $이내로, 사고 후 5주기에는 8 $kA_p $이내로 한류.
○초전도 한류기 활용 연구: 실계통 적용 해석 및 규격 확립을 위한 관련 자료 검토

Abstract ▼

1. Project goal: Development of three-phase 22.9 kV SFCLs
2. Project scope
1st year
- Fabrication of SFCL components with monofilar-coil type.
- Short-circuit and quench experiment of Bi-2212 bulk components at 77 K. Secured cryogenic temperature control technique (77 K - 65 K).
- C

1. Project goal: Development of three-phase 22.9 kV SFCLs
2. Project scope
1st year
- Fabrication of SFCL components with monofilar-coil type.
- Short-circuit and quench experiment of Bi-2212 bulk components at 77 K. Secured cryogenic temperature control technique (77 K - 65 K).
- Characterization of liquid-gas nitrogen surface interface and of distribution-class bushings. EM analysis for arrangement of threes-phase SFCL modules.
- Chose cooling method. Completed concept design for a cryostat for 22.9 kV SFCLs and its control system.
2nd year
- SFCL components: designed the shunt-coil, improved mechanical strength, and set specifications.
- Short-circuit test of components up to 25 kArms.
- Serial connection of components. Simultaneous quench achieved.
- Completed design of a cryostat for 3φ 22.9 kV SFCLs. Designed and fabricated current leads.
- Designed and fabricated a cryostat control system.
- Completed design for SFCL modules and an arrangement plan for 1φ and 3φ SFCL modules.
3rd year
- Development of Bi2212/CuNiMn monofilar coils
- Fabrication and successful test of 1φ 14 kV/630 A Bi2212 SFCLs.
- Proposed a novel concept of line-commutation type hybrid SFCLs.
- Completed design and fabtication of the cooling system for 22.9 kV SFCLs.
- Fabrication and successful test of 3φ 22.9 kV/630 A hybrid SFCLs
- Study on application of SFCLs to power systems. Surveyed testing items for evaluation of SFCLs

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...4
• 요약문...6
• SUMMARY...16
• CONTENTS...26
• 목차 ...28
• 제1장 연구개발과제의 개요...30
• 제1절 연구개발의 필요...30
• 1. 국내 전력계통의 현황...30
• 2. 고장전류 대처 방안에 대한 비교 분석...34
• 3. 초전도 한류기 연구개발의 필요성...36
• 제2절 연구개발의 범위...41
• 1. 연구개발의 목표...41
• 2. 연구개발 내용 및 범위...41
• 제2장 국내외 기술개발 현황...43
• 제1절 저항형 고온초전도 한류기 기술의 변화...43
• 제2절 국내외 초전도 한류기 기술 개발 동향...45
• 1. 국외 기술개발 동향...45
• 2. 국내 기술개발 동향...50
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...51
• 제1절 초전도 소자 특성 연구...51
• 1. 퀀치특성 연구...51
• 2. 초전도체의 교류 손실...85
• 3. 초전도 안정성 평가 연구...111
• 4. YBCO 회복 특성...126
• 5. 연구 인프라 구축...146
• 제2절 BSCCO한류기 개발...155
• 1. BSCCO 한류소자 개발...155
• 2. BSCCO 한류기 개발...196
• 제3절 냉각 시스템 개발...210
• 1. 냉각시스템 개요...210
• 2. 초전도 한류소자 특성...211
• 3. 배전급 한류기용 냉각시스템 개발...218
• 4. 배전급 한류기용 전류리드 개발...228
• 5. 냉각시스템 제어장치 개발...239
• 6. LN2 용기구성 및 최적형상...245
• 7. 한류기용 전류도입선 설계...250
• 8. 과냉 LN2 자연 순환 루프 해석 및 실험...255
• 제4절 배전급 하이브리드 초전도 한류기 개발...264
• 1. 하이브리드 초전도 한류기 개념 정립...265
• 2. Hybrid 한류기 구성 요소 설계제작...270
• 3. 배전급 hybrid 한류기 제작시험...294
• 제5절 초전도 한류기 활용연구...308
• 1. 한류기 적용 비교 연구...308
• 2. 초전도 한류기 규격 확립을 위한 자료수립 및 검토...314
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...319
• 제1절 연구개발 목표 달성도...319
• 제2절 관련 분야에의 기여도...330
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...332
• 제1절 초전도 한류기 활용 계획...332
• 제2절 추가연구의 필요성...333
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...339
• 1. 초전도 전력기기의 실계통 적용에 관한 주요 발표논문...339
• 2. 초전도 선재에 관한 주요 발표논문...340
• 제7장 참고문헌...341