초록 ▼

-24kV급 고압배전반에 주로 사용되는 기체 절연매질인 공기와 dry air, SF6, 등에 대한 절연내력특성에 관한 연구를 진행하고 연구결과를 적용하여 제품설계에 적용할 수 있는 설계법을 개발하였음. 본 연구에서는 기존의 절연설계법을 분석하고 이용률이란 개념을 도입한 새로운 설계법을 제시하였음. 기존의 연구 결과 중, 단순한 절연파괴전압의 특성 분석에 관한 연구는 많이 진행되어져 왔음. 그러나 이러한 연구결과로는 동일한 조건과 환경 하에서만 절연파괴전압을 예측할 수 있으며, 전혀 다른 조건으로는 연구 결과를 응용하는 것이 불가능하

-24kV급 고압배전반에 주로 사용되는 기체 절연매질인 공기와 dry air, SF6, 등에 대한 절연내력특성에 관한 연구를 진행하고 연구결과를 적용하여 제품설계에 적용할 수 있는 설계법을 개발하였음. 본 연구에서는 기존의 절연설계법을 분석하고 이용률이란 개념을 도입한 새로운 설계법을 제시하였음. 기존의 연구 결과 중, 단순한 절연파괴전압의 특성 분석에 관한 연구는 많이 진행되어져 왔음. 그러나 이러한 연구결과로는 동일한 조건과 환경 하에서만 절연파괴전압을 예측할 수 있으며, 전혀 다른 조건으로는 연구 결과를 응용하는 것이 불가능하였음. 본 과제에서는 전극시스템의 전계 이용률과 최대전계 사이의 함수관계를 실험적으로 도출하고, 도출된 함수식을 이용하여 절연파괴전압값을 계산하는 방법을 개발하였음. 이와 같은 전계 이용률과 최대전계 사이의 함수관계를 이용한 절연파괴전압 계산에 관한 연구는 현재까지 발표된 바 없는 새로운 기술이며, 이러한 연구는 기체 절연매질의 종류와 상관없이 절연파괴전압 계산식을 도출함으로서 기체별 절연파괴전압값을 실험없이도 정확하게 계산할 수 있게 될 것임.
-또한, 본 연구에서는 24kV급 고압배전반 개발을 위한 Bus bar의 사이즈 및 이격거리에 따른 전계 특성과 전자기 손실 특성을 비교 및 분석하였음. 또한, Bus bar의 배치기법에 따른 전계 특성과 전자기손실 특성을 분석하고 비교하였으며, Enclosure의 재질 및 두께에 따른 전자기손실 특성을 전자기 시뮬레이션을 통하여 계산 및 분석하였음. Enclosure의 재질 다양화를 통한 배치기법에 의한 전자기손실 특성과 전계특성 분석 및 개선안 제안을 통하여 신뢰성과 효율성 향상을 통한 고압배전반 제품을 제안함. 이론적으로 국한된 한 연구결과가 아니라 실질적인 측면에서 본 연구를 통하여 얻어진 결과를 이용하여 고압배전반 개발에 응용이 가능할 뿐만 아니라 상업적 효과에 기여할 것으로 판단됨.
-위의 연구들을 통해서 24kV급 고압배전반의 최종 설계를 진행하였음. 고압배전반 중 인입 및 부하반에서 사고가 가장 빈번하게 발생하므로, 인입 및 부하반의 연구를 집중적으로 수행하였음. 인입 및 부하반의 시뮬레이션 해석을 위해서 4가지 파트로 나누어 해석을 수행하고 assembly를 통해 최종설계를 진행하였음. 시뮬레이션 해석을 통하여 절연적으로 가장 취약한 부분을 확인하였으며 Bus bar의 접합 부위와 굴절되는 부위, VCB 접합부 부위, 금속구조물의 부위, VCB bushing과 격벽구조 부위에서 전계가 집중되는 것을 확인하고 취약부위를 집중적으로 개선하였음. 본 과제의 최종 설계 목표는 고압배전반의 부피를 20% 축소화 하면서 절연적으로 최대전계값을 감소시키는 것이므로 본 연구에서는 개선된 고압배전반의 부피를 기존 제품 대비 21% 정도 축소화시키는데 성공하였음. 또한 절연적으로 기존의 모델과 비교하였을 때 단락시험 시에 걸리는 최대전계값이 기존 모델보다 약 3kV/mm 낮게 나오는 것을 확인하였음.
-위의 정리한 내용과 같이 고전압 전력기기 개발에 관한 연구를 수행한다면 선진국과의 기술 차이를 좁힐 수 있을 뿐만 아니라 나아가서는 세계적 선도기술을 보유할 수 있게 되어 우리나라의 과학적 위상 제고에도 도움이 될 것임. 또한, 이와 같은 연구결과를 통해 기존 국내기술의 한계를 극복할 수 있는 혁신적인 기술혁신을 이룰 수 있을 것임. 그리고 본 연구의 결과는 다른 어떤 분야보다도 기술의 파급효과가 지대할 뿐만 아니라 기술도입규모도 대단히 클 것으로 보임.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 15
• 5. 연구결과의 활용 계획 ... 15
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 16
• Ⅲ. 연구성과 ... 17