고장유형에 따른 변압기형 초전도 한류기의 동작특성

Abstract

현재 전력계통은 전력수요의 급격한 증가로 인하여 규모가 더욱 커지고 복잡해지고 있다. 이에 따라 사고 발생 시 사고 전류가 크게 증가하여 차단기의 차단용량을 초과하거나 심각한 전압 강하를 초래할 수 있다. 이러한 사고전류를 제한하기 위하여 초전도 한류기를 들 수 있다. 초전도 한류기의 특징은 기존장치들의 문제점들을 해결하여 기존보호기기의 용량증대효과 계통의 신뢰도를 향상 시킬 것으로 예상됩니다. 그래서 본 논문에서는 일체형 변압기형 초전도 한류기와 분리형 변압기형 초전도 한류기에 대하여 사고유형에 따른 동작특성을 비교 연구하였습니다. 재폐로 주기는 5-10-7-20-5주기로 설정하였고, 전압 증가와 중성선 유무에 따른 동작특성과 권선의 비에 따른 동작특성을 비교 분석하였다. 1선 지락사고와 2선, 3선 지락사고 일 때 사고전류제한과 사고선로가 건전선로에 미치는 영향에 대하여 실험을 통해 분석하였다. 일체형 삼상변압기형 초전도 한류기는 분리형 삼상변압기형 초전도 한류기과 달리 하나의 철심에 삼상이 결합되어 있으므로 사고상이 건전상에도 영향을 주게 됩니다. 그에 비해 분리형은 사고상이 건전상에 영향을 전혀 주지 않기 때문에 분리형이 일체형 삼상변압기형 초전도 한류기보다 더 사고전류제한율이 높은 것을 확인하였다. 또한 중성선 유무에 따라 일체형과 분리형 삼상변압기형 초전도 한류기의 사고전류제한율은 큰 차이가 없는 것을 확인 할 수 있었다. 이로부터 재폐로 동작책무에 따라 open주기 동안 초전도 소자의 회복특성은 사고전류제한율이 높은 분리형 초전도 한류기가 보다 짧은 시간에 회복되는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 중성선이 있을 경우 없을 때보다 더 짧은 시간에 회복되는 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 회복시간은 초전도 소자의 소비전력과 관계가 있는 것을 확인 할 수 있었다. 이처럼 일체형 삼상변압기형 초전도 한류기보다 분리형초전도 한류기는 사고전류제한율이 높고 중성선 유무에 따라 회복시간이 짧아지는 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과를 토대로 분리형 초전도 한류기를 전력망에 투입한다면 사고전류를 낮게 제한할 수 있고, 초전도 소자의 회복특성을 통하여 차단기의 역할을 덜어줄 것으로 사료된다.|The current power system is getting larger and larger and more complex with sharp increase in power demand. Therefore, significantly increasing fault current resulting from accidents may result in breakers exceeding their breaking capacity or serious voltage drop. SFCLs are used to limit such fault current. It is expected that characteristics of the SFCLs will solve problems of existing devices to increase the capacity of existing protection devices and improve the reliability of the system. In this essay, the operation characteristics depending on fault types were compared and analyzed for the integrated transformer-type SFCLs and the separated transformer-type SFCLs. The reclosing cycle was set to the cycle of 5-10-7-20-5. Operation characteristics depending on increasing voltage and presence of the neutral wire were compared with operation characteristics depending on the turn ratio for analysis. For single line-to-ground fault, double and triple line-to-ground faults, the limiting effect of fault current and fault lines on the sound lines was analyzed through experiment. Because the 3 phases of the integrated 3-phase transformer type SFCLs are coupled to one iron core unlike the separated 3-phase transformer type SFCLs, the fault phase affects sound phases. As compared to this, because, in the separation type, fault phases never affect sound phases, it was identified that the separated transformer type SFCL showed higher fault current limit ratios than the integrated 3-phase transformer type SFCLs. It was identified that there was not significant difference in the fault current limit ratios between the integrated and the separated 3-phase transformer type SFCLs depending on the presence of the neutral line. From this, it was identified that the separated SFCL of higher fault current limit ratio recovered within even shorter time, with respect to recovery characteristics of superconducting elements during the open cycle depending on reclosing. It was identified that recovery was achieved within shorter time with the neutral line than without the neutral line. It was identified that the recovery time was related to consumed power of the superconducting elements. It was identified that the separated SFCL showed higher fault current limit ratios and shorter recovery time depending on the presence of the neutral line than the integrated 3-phase transformer type SFCL. On the basis of the result described above, if the separated SFCLs are applied to the power grid, fault current would be limited low, and the responsibility of breakers would be reduced through the recovery characteristics of the superconducting elements.