KR100662754B1

KR100662754B1 - 초전도 저항형 한류기

Info

Publication number: KR100662754B1
Application number: KR1020050117237A
Authority: KR
Inventors: 박권배; 이방욱
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2007-01-02
Also published as: JP4620637B2; US7558030B2; CN1976161A; JP2007158292A; ES2322216B2; ES2322216A1; US20070127171A1; CN100514791C

Abstract

본 발명은 초전도 저항형 한류기에 관한 것으로, 종래에는 한류기 소자를 이루는 초전도체에 자기장이 큰 영향을 미쳐 정상 동작시 교류 손실을 증가시키고, 사고 동작시 균일한 켄치를 이루기 어려운 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 감안한 본 발명의 초전도체 저항형 한류기는, 초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 한류소자부와; 초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 직렬코일부로서, 상기 한류소자부와 전기적으로 직렬로 연결되어 상기 한류소자부에 도통되는 전류와 반대방향인 전류를 도통시키도록 구성되고, 상기 원통형 헬리컬 코일은 상기 한류소자부의 외측에서 상기 한류소자부의 권선수와 동일한 권선수를 가지고 초전도체 박판의 넓은 면이 상기 한류소자부의 초전도체 박판의 넓은 면과 서로 마주보도록 권선되는 직렬코일부와; 상전도체로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 병렬도체부로서, 상기 한류소자부와 전기적으로 병렬로 연결되는 병렬도체부를 포함하여 구성되어, 정상 동작시에 초전도체에 미치는 자기장의 영향을 최소화하도록 하여 교류 손실을 저감시키고, 사고 동작시에 한류소자가 균일하게 켄치되도록 하여 한류소자의 전계 강도를 향상시킬 수 있도록 한 초전도 저항형 한류기를 제공하는 효과가 있다.

Description

초전도 저항형 한류기{RESISTIVE TYPE SUPERCONDUCTING FAULT CURRENT LIMITER}

도 1은 종래의 초전도 저항형 한류기 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 초전도 저항형 한류기 구조도.

도 3은 본 발명에 따른 초전도 저항형 한류기 회로도.

도 4a는 도 3의 초전도 저항형 한류기의 정상 동작 회로도.

도 4b는 도 3의 초전도 저항형 한류기의 정상 동작시 전류 및 자기장 방향 설명도.

도 5a는 도 3의 초전도 저항형 한류기의 사고 동작 회로도.

도 5b는 도 3의 초전도 저항형 한류기의 사고 동작시 전류 및 자기장 방향 설명도.

도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초전도 저항형 한류기의 사고 동작 회로도.

도 6b는 도 6a의 초전도 저항형 한류기의 사고 동작시 전류 및 자기장 방향 설명도.

도 7은 도 3의 초전도 저항형 한류기의 직렬 연결 예시도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

31: 한류소자부 코일 32: 직렬코일부 코일

33: 병렬도체부 코일

본 발명은 초전도 저항형 한류기에 관한 것으로, 특히 정상 동작시에 초전도체에 미치는 자기장의 영향을 최소화하여 초전도 한류소자부의 교류손실을 저감하며, 사고 동작시에 초전도 한류소자부의 균일한 켄치를 보장하여 할 수 있도록 하는 초전도 저항형 한류기에 관한 것이다.

전력 계통에서의 한류기(fault current limiter)는 계통 사고로 인한 사고 전류 발생시 계통의 부스바, 애자. 차단기 등에 가해지는 기계적, 열적, 전기적 스트레스를 제한하는 역할을 한다.

초전도 한류기는 초전도체가 임계 전류를 초과하는 사고 전류에 의해서 켄치되는 특성을 이용한 것으로서, 전력 계통 사고에 의해 한류기 소자에 사고 전류가 도통하면 고임피던스를 발생시켜 사고 전류를 억제하도록 동작한다.

일반적으로 초전도 상태에서 비저항이 0인 초전도체는 전류 또는 자계의 존재, 및 온도 특성에 의해서 비저항이 0이 아닌 상태, 즉 상전도 상태로의 전이를 하게 되는데, 이와 같이 초전도체가 초전도 성질을 잃어버리는 현상을 켄치(quench)라고 한다.

이러한 초전도 한류기는 크게 유도형과 저항형으로 나눌 수 있는데, 유도형 은 사고 전류 도통시 초전도 한류기에 의해 고 리액턴스가 발생하도록 하여 사고 전류를 제한하도록 동작하고, 저항형은 사고 전류 도통시 초전도 한류기에 의해 고 저항이 발생하도록 하여 사고 전류를 제한하도록 동작한다.

정상 동작시, 상기 2 가지 한류기 모두 전류를 초전도체를 통해 도통시키거나 초전도체의 완전 반자성 성질을 이용하여 임피던스를 0으로 만들어서, 전류 도통에 의한 손실을 최소화하도록 동작한다.

초전도 유도형 한류기는 사고감지 동작- 스위칭 동작은 초전도체가 감당하고, 리액턴스 발생은 코일(초전도 혹은 상전도)에 의해 이루어진다. 이러한 유도형 한류기는 다양한 디자인이 가능하고, 저항 성분이 없어 열 발생이 적으며, 한류 초기에 열 충격이 적고, 초전도체 제작이 저항형에 비해 용이하다는 장점이 있다. 반면, 리액터로 인해 부피가 커지고, 추가 리액턴스 때문에 파형 변형이 있을 수 있다는 점이 단점으로 꼽힌다.

초전도 저항형 한류기는 초전도 한류기 개념을 가장 적절하게 응용한 형태로서, 사고감지 동작- 스위칭 동작 - 한류 동작이 모두 초전도체에서 이루어진다. 초전도 저항형 한류기의 가장 큰 특징은 구조가 간단하며, 유도형에 비해 무게 및 비용 면에서 유리하다는 것이다. 다만, 한류 작용시 열점(hot spot) 발생 문제, 초전도체 제작 기술이 뒷받침돼야 하는 문제가 상존한다.

전자식/유도형을 복합한 한류기도 개발되고 있는데, 이는 반도체 다이오드(혹은 SCR) 브리지 내부에 초전도 리액터와 직류전원을 두어 전류를 제한하는 방식이다. 정상 동작시에는 다이오드를 통해 외부전류가 흐르지만, 사고시 외부전류가 내부 직류전류를 초과하면 코일을 통과하게 되어 그 리액턴스로 전류를 제한한다.

이 방식에서는 초전도 소자의 켄치가 없고, 사고전류가 초기부터 제한되며, 변형모델에서는 한류기의 전류-전압을 선로와 분리하여 운전할 수 있다는 이점이 있는 반면, 전력전자에 의한 손실과 저저항 내부전원 제작 문제가 있다. 이 방식의 변종으로서 내부 직류전원이 없는 방식, 혹은 1개의 리액터로 3상을 감당하는 방식 등이 많이 연구되고 있다.

또한, 고속 스위치와 임피던스 소자, PTC 소자를 초전도 저항형 한류기와 복합적으로 구성하여 사용하는 하이브리드형 초전도 한류기도 연구되고 있다

일반적으로 전술한 모든 종류의 초전도 한류기에 있어서, 초전도 도체에 교류전류가 통전되면 자기-자계 손실(self-field loss)이 발생하고 외부자기장의 영향으로 자화 손실(magnetization loss)이 발생된다. 이것은 초전도 도체의 물성이 자성체이기 때문에 발생되는 손실이다.

이와 같은 교류 손실을 줄이기 위해서는 초전도 도체에 미치는 자기장을 최소화하기 위한 구조를 가져야 한다. 특히, 초전도 저항형 한류소자는 고전압화를 위해서 솔레노이드 코일(solenoid coil)형태와 같은 헬리컬(helical) 구조로 초전도 선재를 권선하거나, 초전도체 벌크(예를 들어 Bi2212 벌크)를 튜브 형상을 가공하여 통전 경로 길이를 증가시킨다.

도 1은 종래의 초전도 저항형 한류기의 구성도인데, 이에 도시된 바와 같이,

저항형 소자로서 비금속성 저온용기(14) 속에 함침되는 초전도 소자(12)와, 액체 질소와 같은 냉매로 채워져 상기 초전도 소자(12)를 초전도 상태로 유지시키 는 저온용기(14)와, 상기 초전도 소자(12)에 균일한 자기장을 인가하는 선형 권선(16)과, 상기 초전도 소자(12)와 선형 권선(16)을 직렬로 연결하는 전류 리드(13, 15)로 구성된다.

초전도 소자(12)는 저항형 소자로서 비금속성 저온용기(14)속에 함침되며, 저온용기(14)는 초전도 소자(12)를 냉각하기 위하여 액체질소와 같은 냉매로 채워져 초전도 소자(12)를 초전도 상태로 유지시킨다.

저온용기(14)는 포일 권선으로 구성된 선형 권선(16)내에 위치하고, 선형 권선(16)은 초전도 소자(12)와 직렬로 연결되며, 이는 다시 선형 권선(16)과 전류 리드(13, 15)로 연결된다. 수직 방향의 두 전류 리드(13, 15)는 서로 반대방향으로 전류를 수송하고, 선형 권선(16)에 의해 초전도 소자(12)에 균일한 자기장을 우선적으로 인가하게 구성된다. 여기에서, 선형 권선(16)은 구리나 알루미늄으로 구성된 포일 권선이고, 초전도 소자(12)에 수평 자계를 공급하며, 정상 전류 통전시에는 낮은 인덕턴스와 낮은 자기장을 갖도록 구성된다.

이와 같은 종래의 초전도 한류기(10)는 계통에 단락 사고 발생시, 선형 권선(16)에 흐르는 전류의 증가에 따라 선형 권선(16)에서는 자기장이 발생하여 초전도 소자(12)에 수평하게 인가되고, 인가된 자기장은 초전도 소자(12)의 임계치를 초과하게 된다. 선형 권선(16)에 의하여 발생한 자계와 초전도 소자(12)에 흐르는 전류의 증가에 의해 초전도 소자(12)는 저항 상태로 전이하게 된다. 선형 권선(16)에 의해 발생한 자기장은 균일한 형태를 띠고, 초전도 소자(12)에 수평하게 작용하므로, 초전도 소자(12)의 균일한 켄치를 유발하게 한다.

이와 같은 균일한 켄치 발생에 의해 국부적인 열발생과 기계적인 사고 발생을 방지할 수가 있다. 또한, 균일한 수평자기장을 인가함으로써 초전도 소자(12)의 저항발생률 증가가 가능하고, 따라서 응답속도가 빠른 초전도 저항형 한류기 개발이 가능하다.

금속 산화 바리스터(18)은 초전도 한류기(10)와 병렬 연결되어, 과도 발생 과전압을 억제하는 역할을 한다.

여기에서 종래 초전도 저항형 한류기의 동시 켄치를 유발하여 열에 의한 초전도 소자(12)의 소손을 방지하기 위한 기술은 저온용기(14) 외부에 선형 권선(16)을 설치하고, 이 선형권선(16)을 초전도 소자(12)와 직렬로 연결하고 전력계통에 직접적으로 투입하는 방식을 사용한다.

전력계통의 한 지점에 단락사고 발생시 고장전류가 초전도 저항형 한류기에 유입되면, 선형권선(16)에서 발생하는 자기장을 초전도 소자(12)에 인가하여 초전도 소자(12)의 임계 전류밀도 및 임계 자계밀도를 초과하도록 하고, 이에 따라 초전도체 소자에 균일하게 켄치가 발생되도록 하여 필요 저항이 얻어지는 방식을 취하고 있다.

종래 기술에 있어서 초전도 소자(12)의 균일한 켄치 및 소자 간 직렬 연결시 동시 켄치를 유발하기 위하여 선형권선(16)을 계통에 직접적으로 연결되어 있는 초전도 소자(12)와 직렬로 연결하여 자기장을 발생하는 방식은, 전력 계통에 사고전류 발생시 유입되는 큰 고장전류에 의해 큰 자기장을 발생하여 초전도 소자(12)의 동시 켄치를 유발할 수 있다는 장점이 있지만, 통상 전류로 운전시에도 전력계통에 연결되어 있음으로써 초전도 소자의 운전 전류를 낮출 수 있으므로, 초전도 저항형 한류기의 크기 및 필요 초전도 소자(12)의 개수가 더 많아질 소지가 있다. 이와 같은 문제점은 초전도 한류기가 고전압 대용량화됨으로써 더 큰 문제로 대두된다.

또한, 전술한 종래 기술은 평상 운전시에도 선형 권선(16)에 전류가 도통되어 발생하는 자기장 및 리액턴스 성분으로 인해 계통 안정도에 악영향을 주게 된다. 즉 정상전류 통전시 발생하는 자기장의 값을 조절하기가 어려워 항상 초전도 한류 소자에 영향을 주게 된다. 그리고 상시 통전으로 인해 선형 권선(16)의 과도한 열발생으로 인한 절연 문제가 대두되며, 초전도 저항형 한류기가 대용량화될수록 선형 권선(16)의 크기 및 권선수도 더 커져야 하므로 경제성 및 운용 면에서 불리하다.

나아가, 전술한 종래 기술은 선형 권선(16)에 의해서 발생하는 자기장을 초전도 소자(12)에 수평방향으로 인가하여 초전도 소자의 동시 켄치를 유도하였는데, 이와 같은 방식은 BISCCO 계열 초전도 소자에는 적용 가능성이 있지만, YBCO계열 초전도 소자 사용시에는 수평 자기장 인가시 필요 자기장이 수직 자기장 인가시보다 수십배 커야 하므로, 선형 권선(16)이 이와 같은 자기장을 발생하기 위해서는 권선수 및 권선 크기 측면에서 제작상의 효용성 및 효과성이 떨어진다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 정상 동작시에 초전도체에 미치는 자기장의 영향을 최소화하도록 하여 교류 손실을 저감시키고, 사고 동작시에 한류소자가 균일하게 켄치되도록 하여 한류소자의 전계 강도 를 향상시킬 수 있도록 한 초전도 저항형 한류기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초전도체 저항형 한류기는, 초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 한류소자부와; 초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 직렬코일부로서, 상기 한류소자부와 전기적으로 직렬로 연결되어 상기 한류소자부에 도통되는 전류와 반대방향인 전류를 도통시키도록 구성되고, 상기 원통형 헬리컬 코일은 상기 한류소자부의 외측에서 상기 한류소자부의 권선수와 동일한 권선수를 가지고 초전도체 박판의 넓은 면이 상기 한류소자부의 초전도체 박판의 넓은 면과 서로 마주보도록 권선되는 직렬코일부와; 상전도체로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 병렬도체부로서, 상기 한류소자부와 전기적으로 병렬로 연결되는 병렬도체부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 초전도체 저항형 한류기는, 초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 한류소자부와; 상기 한류소자부의 원통형 헬리컬 코일의 초전도체보다 큰 임계전류를 갖는 초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 직렬코일부로서, 상기 한류소자부와 전기적으로 직렬로 연결되어 상기 한류소자부에 도통되는 전류와 반대방향인 전류를 도통시키도록 구성되고, 상기 원통형 헬리컬 코일은 상기 한류소자부의 외측에서 상기 한류소자부의 권선수와 동일한 권선수를 가지고 초전도체 박판의 넓은 면이 상기 한류소자부의 초전도체 박판의 넓은 면과 서로 마주보도록 권선되는 직렬코일부와; 상전도체로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 병렬도체부로서, 상기 한류소자부와 전기적으로 병렬로 연결되는 병렬도체부를 포함하여 구성된 초전도체 저항형 한류기로서, 상기 한류소자부와 상기 직렬코일부에 정상 전류가 도통되는 경우, 상기 한류소자부와 상기 직렬코일부 사이에서 각각의 원통형 헬리컬 코일의 횡단면에 수직인 방향의 자기장을 제외한 나머지 방향의 자기장이 서로 상쇄되도록 동작하고, 상기 한류소자부와 상기 직렬코일부에 사고 전류가 도통되는 경우, 상대적으로 작은 임계전류값을 갖는 상기 한류소자부의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체가 먼저 저항값을 갖는 도체 상태로 전이되고, 이에 따라 상기 한류소자부와 병렬로 연결된 병렬도체부에 사고 전류가 분기되며, 그 후에 상대적으로 큰 임계전류값을 갖는 상기 직렬도체부의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체가 저항값을 갖는 도체 상태로 전이되도록 동작하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 초전도 저항형 한류기는, 초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 한류소자부와; 초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 직렬코일부로서, 상기 한류소자부와 전기적으로 직렬로 연결되어 상기 한류소자부에 도통되는 전류와 반대방향인 전류를 도통시키도록 구성되고, 상기 원통형 헬리컬 코일은 상기 한류소자부의 외측에서 상기 한류소자부의 권선수와 동일한 권선수를 가지고 초전도체 박판의 넓은 면이 상기 한류소자부의 초전도체 박판의 넓은 면과 서로 마주보도록 권선되는 직렬코일부와; 상전도체로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조로 이루어지고 상기 한류소자부와 전기적으로 병렬로 연결되는 제 1 병렬도체부와; 상전도체로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조 로 이루어지고 상기 직렬코일부와 전기적으로 병렬로 연결되는 제 2 병렬도체부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 초전도 저항형 한류기는, 초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 한류소자부와; 상기 한류소자부의 원통형 헬리컬 코일의 초전도체보다 큰 n값 초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 직렬코일부로서, 상기 한류소자부와 전기적으로 직렬로 연결되어 상기 한류소자부에 도통되는 전류와 반대방향인 전류를 도통시키도록 구성되고, 상기 원통형 헬리컬 코일은 상기 한류소자부의 외측에서 상기 한류소자부의 권선수와 동일한 권선수를 가지고 초전도체 박판의 넓은 면이 상기 한류소자부의 초전도체 박판의 넓은 면과 서로 마주보도록 권선되는 직렬코일부와; 상전도체로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조로 이루어지고 상기 한류소자부와 전기적으로 병렬로 연결되는 제 1 병렬도체부와; 상전도체로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조로 이루어지고 상기 직렬코일부와 전기적으로 병렬로 연결되는 제 2 병렬도체부를 포함하여 구성된 초전도체 저항형 한류기로서, 상기 한류소자부와 상기 직렬코일부에 정상 전류가 도통되는 경우, 상기 한류소자부와 상기 직렬코일부 사이에서 각각의 원통형 헬리컬 코일의 횡단면에 수직인 방향의 자기장을 제외한 나머지 자기장이 서로 상쇄되도록 동작하고, 상기 한류소자부와 상기 직렬코일부에 사고 전류가 도통되는 경우, 상대적으로 큰 n값을 갖는 상기 직렬코일부의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체가 먼저 저항값을 갖는 도체 상태로 전이되고, 이에 따라 상기 직렬코일부와 병렬로 연결된 제 2 병렬도체부에 사고 전류가 분기되어 자기장을 발생시키고, 그 후에 상 대적으로 작은 n값을 갖는 상기 직렬도체부의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체가 저항값을 갖는 도체 상태로 전이되고, 이에 따라 상기 한류소자부와 병렬로 연결된 제 1 병렬도체부에 사고 전류가 분기되도록 동작하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 초전도 저항형 한류기 구조도인데, 이에 도시된 바와 같이, 최 내측에 초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 한류소자부(21)와, 상기 한류소자부(21)의 외측에서 초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 가지고 초전도체 박판의 넓은 면이 상기 한류소자부(21)의 초전도체 박판의 넓은 면과 서로 마주보도록 권선되는 직렬코일부(22)와, 상기 한류소자부(21)의 외측에서 상전도체로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 병렬도체부(23)와, 상기 소자부 사이를 충진하는 절연부(24)로 구성된다.

상기 한류소자부(21)는 정상 동작시에는 임피던스가 0 이며, 사고 동작시에 수십 mΩ ~ 수 Ω의 임피던스를 발생시키는 부분으로, Bi2212 벌크, Bi2223 선재, YBCO 코팅된 도체 등이 사용될 수 있다.

상기 직렬코일부(22)는 상기 한류소자부(21)와 전기적으로 직렬로 연결되어, 상기 한류소자부(21)와 반대 방향 전류가 흐르도록 동작하는 부분으로, Bi2212 벌크, Bi2223 선재, YBCO 코팅된 도체 등이 사용될 수 있으며, 상기 한류소자부(21)보다 1.1 ~ 2.0 배의 임계전류 특성을 가질 수 있다.

상기 한류소자부(21)와 상기 직렬코일부(22)를 이루는 초전도 원통형 헬리컬 코일은 넓은 면과 좁은 면을 갖는 판형으로 제작되고, 상기 코일들의 넓은 면이 서로 마주하도록 대응되어 권선되어야 한다. 이는 초전도체의 교류 손실에 큰 영향을 미치는 방향의 자기장을 제거하기 위한 것으로서, 이에 대해서는 후술될 것이다.

상기 병렬도체부(23)는 상기 한류소자부(21)와 전기적으로 병렬로 연결되어, 상기 한류소자부(21)와 상기 직렬코일부(22) 사이에 위치하거나, 상기 직렬코일부(22) 외측에 위치할 수 있다. 상기 병렬도체부(23)의 권선수는 상기 한류소자부(21)가 켄치되어 발열이 일어날 때, 이를 열적으로 보호할 수 있으며, 상기 한류소자부(21)의 균일한 켄치를 돕기 위한 적절한 크기의 임피던스를 갖도록 한다. 상기 병렬도체부(23)는 초전도체를 제외한 구리 도체를 포함하여 임의의 임피던스를 갖는 모든 상전도체가 사용될 수 있다.

상기 절연부(24)는 상기 소자부들 사이에 충진되는 절연물질로서 이루어지는데, 저온 에폭시나, 유리섬유강화플라스틱(FRP)과 같은 물질이 사용될 수 있다. 상기 한류소자부(21)의 전류 인입부와 상기 직렬코일부(22)의 전류 인출부는 기하학적으로 근접되어 최대 전계가 인가되므로, 전기 절연에 문제가 발생하지 않는 두께의 절연물과 절연 거리를 유지할 수 있도록 제작된다. 특히, 절연물을 선택함에 있어서 도체부와 열팽창율이 비슷하거나 동일한 절연물을 사용하여 냉각 및 과열시에 열적인 스트레스를 피하고 연면이 박리되는 것을 방지하여야 한다. 또한, 상기 한류소자부(21)의 외측에는 켄치시에 강한 전자기력이 발생되어 대량의 열이 발생되기 때문에, 이를 신속히 냉매쪽으로 전도시킬 수 있는 물질이 사용되어야 하는데, 이를 위해서 기계적으로는 전자기력을 견딜 수 있는 물질을 사용해야 되며, 열적으 로 열전도도가 우수한 저온 절연물질을 사용하여야 하며 그 두께는 1mm 이하가 되어야 한다.

도 3은 본 발명에 따른 초전도 저항형 한류기 회로도인데, 이에 도시된 바와 같이, 한류소자부(도 2의 21)의 코일(31)과, 상기 한류소자부 코일(31)의 권선수와 동일한 권선수를 가지고 상기 한류소자부 코일(31)과 전기적으로 직렬로 연결되는 직렬코일부(도 2의 22)의 코일(32)과, 상기 한류소자부 코일(31)과 병렬로 연결되는 병렬도체부(도 2의 23)의 코일(33)로 구성된다.

전력계통은 정격전류 이하로 운전되는 정상운전상태와 단락사고 등에 의해서 순간적으로 정격전류의 수배~수십배 이상으로 운전되는 사고운전상태로 구분할 수가 있다. 정상운전 상태에서는 교류손실을 줄여서 냉각 비용을 최소화해야 하며, 사고운전상태에서는 한류소자를 균일하게 켄치시켜 전계강도의 향상을 도모하여야 한다. 따라서, 초전도 저항형 한류기를 계통에 적용함에 있어서도 정상상태의 운전과 사고상태의 운전하는 두 가지 경우에 대해서 고려돼야만 한다.

도 4A는 도 3의 초전도 저항형 한류기의 정상 동작 회로도인데, 이에 도시된 바와 같이, 한류소자부 코일(41)과 직렬코일부 코일(42)이 회로 상으로 직렬연결되어 있다.

도 4A에서, 한류소자부 코일(41)은 초전도 코일로 저항이 0이고, 병렬도체부 코일(미도시)은 상전도체로 임의의 임피던스를 가지고 있기 때문에 모든 전류는 한류소자부 코일(41)에만 통전되기 때문에, 병렬도체부 코일은 도시되지 않고 있다. 한류소자부 코일(41)과 직렬코일부 코일(42)은 동일한 권선수를 가지며, 서로 반대방향의 동일한 크기의 전류가 통전된다.

한류소자부 코일(41)과 직렬코일부 코일(42)은 초전도체 박판으로 이루어진 원통형 구조의 헬리컬 코일 구조인데, 반드시 초전도 박판의 넓은 면이 서로 마주보는 구조를 가져야 한다. 이에 대한 이유는 도 4B를 참조하여 설명한다.

도 4B는 도 3의 초전도 저항형 한류기의 정상 동작시 전류 및 자기장 방향 설명도인데, 한류소자부 코일(41)과 직렬코일부 코일(42)의 종단면과, 각각의 코일에서의 전류 방향 및 자기장 방향이 도시되어 있다.

이와 같이, 한류소자부 코일(41)과 직렬코일부 코일(42)은 전기적으로 직렬이며 전류의 방향은 서로 반대가 되어서, 발생되는 자기장의 방향은 서로 상쇄되는 구조를 갖는다. 한류소자부 코일(41)의 권선수와 직렬코일부 코일의 권선수가 동일하고 도통되는 전류의 크기가 동일하기 때문에, 한류소자부 코일(41)과 직렬코일부 코일(42) 사이를 제외한 나머지 영역의 자기장은 0이 된다.

초전도체는 재료적으로 완전 반자성체, 즉, 자성체에 속하므로 자기장이 존재하는 공간에서 히스테리시스 손실과 같은 교류 손실이 존재하게 된다.

한류소자부 코일(41)과 직렬코일부 코일(42) 사이의 간격 및 상기 코일들 자체 권선 사이의 간격이 0이면 자기장의 영향이 없어서 교류 손실을 완전히 없앨 수 있어 가장 바람직하지만, 전기 절연과 물리적인 한계 때문에 2~5mm 정도의 이격은 불가피하다. 이와 같이 불가피하게 존재하는 한류소자부 코일(41)과 직렬코일부 코일(42) 사이의 간격에 따른 자기장에 의해, 상기 코일들에서의 교류 손실이 발생한다.

도 4B를 참조하면, c축에 수직인 자기장, 즉, 한류소자부 코일(41) 자체의 권선 사이에 존재하는 자기장과 직렬코일부 코일(42) 자체의 권선 사이에 존재하는 자기장(이하, c축에 수직인 자기장)이 교류 손실에 중대한 영향을 미친다는 것이 실험적으로 알려졌다. 따라서, 초전도체로 이루어진 한류소자부 코일(41)과 직렬코일부 코일(42)이 가능한 한, c축에 수직인 자기장이 완전히 상쇄되도록 하고, 불가피하지만 상대적으로 덜 중요한 c축에 평행한 자기장만을 남겨두도록 배치되는 것이 중요하다.

이를 위해, 전술한 바와 같이, 도 3에 따른 한류소자부 코일(31) 및 직렬코일부 코일(32)은 각각의 코일이 초전도체 박판으로 이루어지고 서로 동일한 권선수를 가지되, 초전도체 박판의 넓은 면이 서로 마주하도로 배치된다. 이에 따라, 초전도 저항형 한류기 구조를 한류소자부의 내부에 자기장을 없애고 한류소자부 외측에서 c축에 평행한 방향의 자기장만이 존재하도록 구성함으로써, 한류소자부만 존재하는 경우에 비해서 교류 손실이 3배 이상 감소하는 특성을 가질 수 있다.

도 5A는 도 3의 초전도 저항형 한류기의 사고 동작 회로도인데, 이에 도시된 바와 같이, 한류소자부 코일(51)과 직렬코일부 코일(52)이 직렬로 연결되고, 한류소자부 코일(51)에 병렬도체부 코일(53)이 병렬로 연결된다.

도 5A에서와 같이, 사고 동작인 경우에는 회로 상에 의미가 없었던 (3)의 병렬도체가 회로 상에 의미를 갖게 된다. 이는 사고 전류(500)가 커지면서 한류소자부 코일(51)이 켄치되어 임피던스가 0이 아닌 수십mΩ ~ 수Ω까지 증가하기 때문에, 병렬도체부 코일(53)에 전류(520)가 분류되기 때문이다.

이와 같이, 병렬도체부 코일(53)은 사고 동작에 의해 한류소자부 코일(51)이 켄치될 때, 한류소자부 코일(51)을 도통하는 전류(510)를 분류함으로써, 코일(51)의 과열로 인한 소손을 막을 수 있고, 나아가 병렬도체부 코일(53)에 분류된 전류(520)에 의해서 발생된 자기장이 한류소자부 코일(51)이 균일하게 상전도체 상태로 전이하도록, 즉 한류소자부 코일(51)이 균일하게 켄치되도록 한다.

본 발명의 일실시예에서, 한류소자부 코일(51)을 이루는 초전도체는 직렬코일부 코일(52)의 초전도체보다 작은 임계전류를 갖는다. 이에 따라, 사고 동작시, 한류소자부 코일(51)이 직렬코일부 코일(52)보다 먼저 켄치되고, 병렬도체부 코일(53)에 전류가 분류됨과 동시에, 직렬코일부 코일(52)이 켄치된다.

이때, 한류소자부 코일(51)에 흐르는 전류(510)와 직렬도체부 코일(52)에 흐르는 전류(500)는 더 이상 같지 않기 때문에, 한류소자부 내측의 자기장이 완전히 상쇄되지 못하여, 한류소자부 내부와 외부에 자기장이 동시에 존재하게 된다.

도 5B는 도 3의 초전도 저항형 한류기의 사고 동작시 전류 및 자기장 방향 설명도인데, 한류소자부 코일(51), 직렬코일부 코일(52) 및 병렬도체부 코일(53)과, 상기 코일에 흐르는 전류 방향과, 이에 따라 발생되는 자기장이 도시되어 있다. 이와 같이, 사고 동작시에는 한류소자부 내부와 외부에 자기장이 동시에 존재하게 되는데, 이는 한류소자부의 보다 균일한 켄치에 도움을 준다.

전술한 초전도 저항형 한류기의 실제적인 구성예를 들면 다음과 같다.

전력계통의 정상 운전전류가 300Arms인 경우에, 한류소자부는 Bi2212의 튜브, 벌크소자를 헬리컬 코일 구조로 20 권선이 되도록 패턴하여 임계전류가 420A가 되도록 하고, 한류소자부 외측에 절연을 위해서 열전도율이 좋으며, 절연특성이 우수한 저온절연 물질을 1mm이하로 절연한다. 그 위에 병렬도체부가 0.16mm의 구리코일을 이용하여 약 150 권선수로 권선하고 한류소자부와는 전기적으로 병렬로 연결한다. 병렬도체부 외측에 유리섬유강화플라스틱(FRP) 튜브와 같은 절연물 튜브를 사용하여 절연하고, 그 절연튜브 위에 직렬코일부를 권선한다. 이때 직렬코일부는 임계전류가 300A인 YBCO 코팅된 도체 2개를 2층 구조로 적층하여 한류소자부와 동일한 방향으로 20 권선으로 권선하여 한류소자부와 전기적으로 직렬연결한다.

도 6A는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초전도 저항형 한류기의 사고 동작 회로도인데, 이에 도시된 바와 같이, 한류소자부 코일(61)과, 상기 한류소자부 코일(61)과 전기적으로 직렬로 연결되는 직렬코일부 코일(62)과, 상기 한류소자부 코일(61)과 전기적으로 병렬로 연결되는 제 1 병렬도체부 코일(63)과, 상기 직렬코일부 코일(62)과 전기적으로 병렬로 연결되는 제 2 병렬도체부 코일(64)로 이루어진다.

상기 한류소자부 코일(61)과 상기 직렬코일부 코일(62)은 초전도체 박판으로 이루어진 동일한 권선수의 원통형 헬리컬 코일 구조를 가지고, 서로 반대방향인 전류를 도통시키도록 구성되며, 각각의 코일을 이루는 초전도체 박판의 넓은 면이 서로 마주하도록 권선된다.

상기 제 1 병렬도체부 코일(63)과 상기 제 2 병렬도체부 코일(64)은 임의의 임피던스를 갖는 상전도체로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조로 이루어진다.

상기 한류소자부 코일(61)은 n값이 매우 낮은 Bi2212와 같은 초전도체로 이 루어지고, 상기 직렬코일부 코일(62)은 n값이 한류소자부 코일(61)보다 2배 이상인 초전도체로 이루어지되, 각각의 코일(61, 62)을 이루는 초전도체의 임계전류는 유사할 수 있다.

여기에서, n값은 초전도체가 저항이 0인 초전도체 상태에서 0이 아닌 상전도체 상태로 전이할 대의 전류와 전압의 비례값으로서, n값이 클수록 소정의 사고 전류에 대한 전압이 커지게 된다. 이는 결국 초전도체가 켄치되어 소정의 전류가 도통할 때의 저항 크기를 의미한다.

정상 동작시, 도 3의 실시예에 대해 도 4A 및 도 4B를 참조하여 설명한 바와 동일하게 동작한다. 즉, 정상 동작시에는 한류소자부 코일(61)과 직렬코일부 코일(62)만이 회로적으로 존재하게 되고, 도 4B의 c축에 수직인 자기장이 모두 상쇄되어 교류 손실을 저감하도록 동작한다.

사고 동작시, 한류소자부 코일(61)과 직렬코일부 코일(62)의 임계 전류가 비슷하기 때문에 n값이 훨씬 큰 직렬코일부 코일(62)이 빨리 켄치되어, 제 2 병렬도체 코일(64)에 전류(620)를 분류시켜 직렬코일부 코일(62)의 과열을 방지할 뿐만 아니라 한류소자부 코일(61)의 켄치 이전에 한류소자부 코일(61) 주변에 큰 자기장을 만들어 줄 수가 있다. 그 이후에 n값이 낮은 한류소자부 코일(61)이 켄치되면서 제 2 병렬도체부 코일(64)이 만드는 자기장의 영향을 받아서 더욱 균일한 켄치가 보장된다. 제 1 병렬도체부 코일(63)은 한류소자부 코일(61)의 켄치시에 전류(640)를 분류시킴으로써 한류소자부 코일(61)을 보호한다. 제 1 및 제 2 병렬도체부는 절연에 유리하도록 한류소자부 외측에서 임의로 배치될 수 있다.

도 6B는 도 6A의 초전도 저항형 한류기의 사고 동작시 전류 및 자기장 방향 설명도인데, 한류소자부 코일(61), 직렬코일부 코일(62), 제 1 및 제 2 병렬도체부(63, 64)와, 이들 코일에 도통되는 전류 방향, 및 이에 따른 자기장이 도시되어 있다.

도 6B에 도시된 바와 같이, 각각의 병렬도체부 코일(63, 64)을 도통하는 전류방향은 직렬코일부 코일(62)과 동일한 방향일 수 있고, 이 경우, 한류소자부 코일(61) 내부 및 외부에서 화살표와 같은 방향의 자기장이 존재하게 된다. 그러나 이는 단지 예시적인 것으로서, 각각의 병렬도체부 코일(63, 64)을 도통하는 전류방향은 한류소자부 코일(61)과 동일한 방향일 수 있고, 이 경우 한류소자부 코일(61) 내부 및 외부에서의 자기장은 도 6B의 화살표와 반대방향이다.

도 6A에 도시된 실시예의 장점은, 정상운전시에는 도 3에 따른 실시예에서와 같이 교류손실을 저감할 수 있고, 사고 동작시 직렬코일부 코일(62)의 n값이 한류소자부 코일(61)보다 매우 커서 먼저 켄치되고, 그 분류전류(620)에 의해서 한류소자부 코일(61)의 켄치 시점보다 빠른 자기장 발생되어, 한류소자부 코일(61)의 균일 켄치에 매우 큰 효과가 있다는 점이다.

제 2 병렬도체부 코일(64)의 권선수가 클수록 한류소자부 코일(61) 내외부에 존재하는 자기장의 크기는 크게 되어, 한류소자부 코일(61)의 균일한 켄치를 돕는다. 제 1 병렬도체부 코일(63)은 한류부가 켄치된 이후에 전류(640)가 분류되기 때문에, 한류소자부 코일(61)의 열분산을 주 목적으로 한다.

도 7은 도 3의 초전도 저항형 한류기의 직렬 연결 예시도인데, 이와 같이 전 술한 초전도 저항형 한류기를 필요한 개수만큼 직렬로 연결할 수 있다. 한류기의 직렬 연결의 개수는 적용 전력계통의 전압 등급에 맞춰서 그 개수가 정해진다. 예를 들어, 하나의 한류기가 1kV의 전압 내력 특성을 갖는다면 단상 14kV 배전급 계통에서는 14개의 한류기를 직렬 연결하면 된다. 이와 같이 한류기의 전압 내력을 증가시키게 되면 동일한 전압 등급의 한류기를 제작하는데 그 한류기의 개수가 줄어서 소형화 및 비용적인 측면에서 장점이 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들이 도면을 참조하여 상세히 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위는 상기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안되고, 첨부된 특허청구범위 및 이와 동등한 범위에서 정해져야 한다.

초전도 응용기기 개발에서 핵심이 되는 것은 무엇보다도 소형 경량화와 더불어 경제성이 갖춰져야만 한다. 초전도 저항형 한류기의 경우에 소형 경량화 및 경제성 위해서는 동일한 전압 및 전류 용량을 만들기 위해서 필요한 한류소자의 개수를 줄여야 하고 LN2와 같은 냉매의 온도를 유지하기 위해서 사용되는 냉동기의 용량을 줄여야 한다. 일반적으로, 초전도 한류기가 운전에 요구되는 온도를 운전온도(operating temperature)라고 하며, 일반적으로 65K~77K 범위에서 운전을 한다. 이때 냉각장치 외부에서 내부로 침입되는 열량 및 한류소자 자체에서 발생되는 손실 등에 의해서 냉동기의 사양이 결정이 된다. 이들 손실 중에서 교류전류가 통전되는 전력기기 응용의 경우에는 50% 이상을 차지하는 것이 한류소자 자체에서 발생되는 교류손실이다. 즉, 통상전류가 통전되는 정상상태에서 교류손실을 저감하여 보다 경제적인 냉동기를 채용해야 한다.

이와 관련하여, 본 발명은 정상 동작시에 초전도체에 미치는 자기장의 영향을 최소화하도록 하여 교류 손실을 저감시키고, 사고 동작시에 한류소자가 균일하게 켄켄되도록 하여 한류소자의 전계 강도를 향상시킬 수 있도록 한 초전도 저항형 한류기를 제공하는 효과가 있다.

이에 따라, 본 발명은 한류소자의 개수를 줄일 수 있도록 하여 소형 경량화된 한류기를 제작할 수 있도록 하고, 이와 같이 한류기 개수가 감소됨으로써 이중으로 전체적인 교류 손실도 감소하게 되는 효과가 있다.

결론적으로, 본 발명은 소형 경량화 및 경제성을 달성할 수 있는 초전도 저항형 한류기를 제공하는 효과가 있다.

Claims

초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 한류소자부와;

초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 직렬코일부로서, 상기 한류소자부와 전기적으로 직렬로 연결되어 상기 한류소자부에 도통되는 전류와 반대방향인 전류를 도통시키도록 구성되고, 상기 원통형 헬리컬 코일은 상기 한류소자부의 외측에서 상기 한류소자부의 권선수와 동일한 권선수를 가지고 초전도체 박판의 넓은 면이 상기 한류소자부의 초전도체 박판의 넓은 면과 서로 마주보도록 권선되는 직렬코일부와;

상전도체로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 병렬도체부로서, 상기 한류소자부와 전기적으로 병렬로 연결되는 병렬도체부를 포함하여 구성된 초전도체 저항형 한류기.
제 1항에 있어서,

상기 한류소자부와 상기 직렬코일부에 정상 전류가 도통되는 경우, 상기 한류소자부와 상기 직렬코일부 사이에서 각각의 원통형 헬리컬 코일의 횡단면에 수직인 방향의 자기장을 제외한 나머지 자기장이 서로 상쇄되도록 동작하여, 상기 한류소자부와 상기 직렬코일부 사이의 상기 수직인 방향의 자기장을 제외한 나머지 자기장에 의한 교류손실이 제거되는 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
제 1항에 있어서,

상기 직렬코일의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체는 상기 한류소자부의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체보다 큰 임계전류값을 갖는 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
제 3항에 있어서,

상기 직렬코일의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체는 상기 한류소자부의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체보다 1.1 내지 2배의 임계전류값을 갖는 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,

상기 한류소자부와 상기 직렬코일부에 사고 전류가 도통되는 경우, 상대적으로 작은 임계전류값을 갖는 상기 한류소자부의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체가 먼저 저항값을 갖는 도체 상태로 전이되고, 이에 따라 상기 한류소자부와 병렬로 연결된 병렬도체부에 사고 전류가 분기되며, 그 후에 상대적으로 큰 임계전류값을 갖는 상기 직렬도체부의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체가 저항값을 갖는 도체 상태로 전이되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
제 5항에 있어서,

상기 한류소자부와 상기 직렬코일부를 도통하는 전류의 차이로 인하여, 상기 한류소자부와 상기 직렬코일부의 원통형 헬리컬 코일의 횡단면에 수직인 방향의 자기장을 제외한 나머지 방향의 자기장이 서로 완전히 상쇄되지 않고 잔류하고, 상기 잔류되는 자기장에 의해 상기 한류소자부의 원통형 헬리컬 코일이 저항값을 갖는 도체상태로 균일하게 전이되는 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
제 6항에 있어서,

상기 한류소자부의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체는 추가적으로 상기 병렬도체부에 분기된 전류에 의해 발생된 자기장에 의해 저항값을 갖는 도체 상태로 균일하게 전이되는 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
제 1항에 있어서,

상기 병렬도체부는 상기 한류소자부와 상기 직렬도체부 사이, 또는 상기 직렬도체부 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 한류소자부와;

상기 한류소자부의 원통형 헬리컬 코일의 초전도체보다 큰 임계전류를 갖는 초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 직렬코일부로서, 상기 한류소자부와 전기적으로 직렬로 연결되어 상기 한류소자부에 도통되는 전류와 반대방향인 전류를 도통시키도록 구성되고, 상기 원통형 헬리컬 코일은 상기 한류 소자부의 외측에서 상기 한류소자부의 권선수와 동일한 권선수를 가지고 초전도체 박판의 넓은 면이 상기 한류소자부의 초전도체 박판의 넓은 면과 서로 마주보도록 권선되는 직렬코일부와;

상전도체로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 병렬도체부로서, 상기 한류소자부와 전기적으로 병렬로 연결되는 병렬도체부를 포함하여 구성된 초전도체 저항형 한류기로서,

상기 한류소자부와 상기 직렬코일부에 정상 전류가 도통되는 경우, 상기 한류소자부와 상기 직렬코일부 사이에서 각각의 원통형 헬리컬 코일의 횡단면에 수직인 방향의 자기장을 제외한 나머지 방향의 자기장이 서로 상쇄되도록 동작하고,

상기 한류소자부와 상기 직렬코일부에 사고 전류가 도통되는 경우, 상대적으로 작은 임계전류값을 갖는 상기 한류소자부의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체가 먼저 저항값을 갖는 도체 상태로 전이되고, 이에 따라 상기 한류소자부와 병렬로 연결된 병렬도체부에 사고 전류가 분기되며, 그 후에 상대적으로 큰 임계전류값을 갖는 상기 직렬도체부의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체가 저항값을 갖는 도체 상태로 전이되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 한류소자부와;

초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 직렬코일부로서, 상기 한류소자부와 전기적으로 직렬로 연결되어 상기 한류소자부에 도통되는 전류와 반대방향인 전류를 도통시키도록 구성되고, 상기 원통형 헬리컬 코일은 상기 한류소자부의 외측에서 상기 한류소자부의 권선수와 동일한 권선수를 가지고 초전도체 박판의 넓은 면이 상기 한류소자부의 초전도체 박판의 넓은 면과 서로 마주보도록 권선되는 직렬코일부와;

상전도체로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조로 이루어지고 상기 한류소자부와 전기적으로 병렬로 연결되는 제 1 병렬도체부와;

상전도체로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조로 이루어지고 상기 직렬코일부와 전기적으로 병렬로 연결되는 제 2 병렬도체부를 포함하여 구성된 초전도체 저항형 한류기.
제 10항에 있어서,

상기 한류소자부와 상기 직렬코일부에 정상 전류가 도통되는 경우, 상기 한류소자부와 상기 직렬코일부 사이에서 각각의 원통형 헬리컬 코일의 횡단면에 수직인 방향의 자기장을 제외한 나머지 자기장이 서로 상쇄되도록 동작하여, 상기 한류소자부와 상기 직렬코일부 사이의 상기 수직인 방향의 자기장을 제외한 나머지 자기장에 의한 교류손실이 제거되는 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
제 10항에 있어서,

상기 직렬코일부의 원통형 헬리컬 코일의 초전도체는 상기 한류소자부의 원통형 헬리컬 코일의 초전도체보다 큰 n값을 갖는 것을 특징으로 하는 초전도체 저 항형 한류기.
제 12항에 있어서,

상기 직렬코일부의 원통형 헬리컬 코일의 초전도체는 상기 한류소자부의 원통형 헬리컬 코일의 초전도체보다 2배 이상의 n값을 갖는 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
제 12항 또는 제 13항에 있어서,

상기 한류소자부와 상기 직렬코일부에 사고 전류가 도통되는 경우, 상대적으로 큰 n값을 갖는 상기 직렬코일부의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체가 먼저 저항값을 갖는 도체 상태로 전이되고, 이에 따라 상기 직렬코일부와 병렬로 연결된 제 2 병렬도체부에 사고 전류가 분기되어 자기장을 발생시키고, 그 후에 상대적으로 작은 n값을 갖는 상기 직렬도체부의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체가 저항값을 갖는 도체 상태로 전이되고, 이에 따라 상기 한류소자부와 병렬로 연결된 제 1 병렬도체부에 사고 전류가 분기되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
제 14항에 있어서,

상기 한류소자부의 원통형 헬리컬 코일은 상기 제 2 병렬도체부의 자기장에 의해 저항값을 갖는 도체상태로 균일하게 전이되는 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
제 15항에 있어서,

상기 한류소자부의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체는 추가적으로 상기 제 1 병렬도체부에 분기된 전류에 의해 발생된 자기장에 의해 저항값을 갖는 도체 상태로 균일하게 전이되는 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
제 9항에 있어서,

상기 제 1 병렬도체부는 상기 한류소자부와 상기 직렬도체부 사이에 위치하고, 상기 제 2 병렬도체부는 상기 직렬도체부 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 한류소자부와;

상기 한류소자부의 원통형 헬리컬 코일의 초전도체보다 큰 n값 초전도체 박판으로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조를 갖는 직렬코일부로서, 상기 한류소자부와 전기적으로 직렬로 연결되어 상기 한류소자부에 도통되는 전류와 반대방향인 전류를 도통시키도록 구성되고, 상기 원통형 헬리컬 코일은 상기 한류소자부의 외측에서 상기 한류소자부의 권선수와 동일한 권선수를 가지고 초전도체 박판의 넓은 면이 상기 한류소자부의 초전도체 박판의 넓은 면과 서로 마주보도록 권선되는 직렬코일부와;

상전도체로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조로 이루어지고 상기 한류소자부와 전기적으로 병렬로 연결되는 제 1 병렬도체부와;

상전도체로 이루어진 원통형 헬리컬 코일 구조로 이루어지고 상기 직렬코일부와 전기적으로 병렬로 연결되는 제 2 병렬도체부를 포함하여 구성된 초전도체 저항형 한류기로서,

상기 한류소자부와 상기 직렬코일부에 정상 전류가 도통되는 경우, 상기 한류소자부와 상기 직렬코일부 사이에서 각각의 원통형 헬리컬 코일의 횡단면에 수직인 방향의 자기장을 제외한 나머지 자기장이 서로 상쇄되도록 동작하고,

상기 한류소자부와 상기 직렬코일부에 사고 전류가 도통되는 경우, 상대적으로 큰 n값을 갖는 상기 직렬코일부의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체가 먼저 저항값을 갖는 도체 상태로 전이되고, 이에 따라 상기 직렬코일부와 병렬로 연결된 제 2 병렬도체부에 사고 전류가 분기되어 자기장을 발생시키고, 그 후에 상대적으로 작은 n값을 갖는 상기 직렬도체부의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체가 저항값을 갖는 도체 상태로 전이되고, 이에 따라 상기 한류소자부와 병렬로 연결된 제 1 병렬도체부에 사고 전류가 분기되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
제 1항, 제9항, 제 10항 또는 제 18항에 있어서,

상기 병렬도체부는 상기 한류소자부와 상기 직렬도체부 사이, 또는 상기 직렬도체부 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
제 1항, 제9항, 제 10항 또는 제 18항에 있어서,

상기 한류소자부와 상기 직렬코일부의 원통형 헬리컬 코일을 이루는 초전도체는 Bi2212, Bi2223, YBCO 코팅된 도체, 또는 이들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
제 1항, 제9항, 제 10항 또는 제 18항에 있어서,

상기 한류소자부, 상기 직렬코일부, 상기 병렬도체부 사이에는 절연물질이 충진되는 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.
제 21항에 있어서,

상기 절연물질은 에폭시 수지, 유리섬유강화플라스틱(FRP), 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 초전도체 저항형 한류기.