KR100959661B1 - Superconducting fault current limiter using magnetic coupling for protection coordination with protective device of power system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기를 전력계통에 적용시 기 설치된 보호장치와 보호협조가 가능한 초전도 전류제한기에 관한 것이다. 본 발명을 이용하여 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기를 전력계통에 적용할 경우 초전도 전류제한기의 임피던스 발생으로 사고전류크기가 제한되어 감소됨에 따라 기 설치된 보호장치의 부동작 또는 기 설정된 정정치 초과와 같은 보호협조가 이루어지지 않은 문제를 해결할 수 있다. 본 발명은 계통에 고장전류가 발생하면 병렬 또는 직렬 연결된 두 코일이 결선된 동일 코어에 설치된 3차 권선을 통하여 흐르는 전류에 의해 동일 선로에 설치되어 있는 기 설치된 보호장치를 동작시킬 수 있는 구조로써, 이때 사고와 동시에 3차 권선에 흐르는 전류의 크기를 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기에 의해 제한되는 사고선로 전류로부터 독립적으로 용이하게 조절할 수 있는 구조, 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기에 의해 사고선로의 전류크기가 제한되지만 초전도 전류제한기 설치전에 기 정정된 보호장치의 설정값에서 재정정없이 트립동작이 가능하게 함으로써 기 설치된 차단기와 같은 보호장치와 보호협조를 유지할 수 있는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a superconducting current limiter capable of cooperative protection with a protective device installed when a superconducting current limiter using magnetic coupling of two coils is applied to a power system. When the superconducting current limiter using magnetic coupling is applied to the power system by using the present invention, the fault current size is limited and reduced due to the impedance generation of the superconducting current limiter, and thus the operation of the pre-installed protection device is exceeded and the preset correction value is exceeded. It can solve the problem of not having the same protection coordination. The present invention is a structure that can operate the pre-installed protection device installed on the same line by the current flowing through the tertiary winding installed in the same core in which two coils connected in parallel or in series when a fault current occurs in the system, At this time, the structure of the current can be easily adjusted independently from the fault line current limited by the superconducting current limiter using magnetic coupling, and the current of the fault line by the superconducting current limiter using magnetic coupling. Although the size is limited, a trip operation can be performed without re-arrangement at the preset value of the protective device corrected before the installation of the superconducting current limiter.
자기결합, 초전도 전류제한기, 보호장치, 보호협조 Magnetic coupling, superconducting current limiter, protective device, protective coordination
Description
지속적인 전력수요의 증가와 계통설비 증설로 인해 증가된 단락전류가 기존 보호기기의 용량초과를 야기함에 따라 계통의 안정도 향상과 이들 보호기기를 대용량 기기로 교체에 따른 추가비용을 절감하기 위한 방안으로 초전도 전류제한기가 제안되어 연구되어 왔다. 그러나 계통의 단락전류를 감당할 수 있는 용량의 초전도 전류제한기를 개발하기 위해서는 다수의 초전도 소자 개수가 필요할 뿐 아니라 이들의 직ㆍ병렬연결이 필수적이어서 대용량 초전도 전류제한기 개발 시 초전도 소자 개수 증가에 따른 가격부담이 따르게 되며, 다수 초전도 소자들의 직렬연결 시 이들의 임계전류 차이로 인한 동시적으로 quench가 이루어지지 않아 초전도 소자가 소손되는 문제가 발생되어 이를 해결하기 위한 연구가 활달하게 이루어져 왔다.As the short-circuit current increased due to the continuous increase in power demand and the expansion of the grid equipment, the capacity of the existing protective devices is exceeded. The superconductivity is a way to improve the stability of the system and to reduce the additional cost of replacing these protective devices with large capacity devices. Current limiters have been proposed and studied. However, in order to develop a superconducting current limiter with a capacity that can handle the short-circuit current of the system, not only a number of superconducting elements are required, but also a serial / parallel connection thereof is essential, so that the cost of increasing the number of superconducting elements when developing a large capacity superconducting current limiter is required. There is a burden, and there is a problem that the superconducting element is burned out because quench is not performed simultaneously due to the difference of the critical current in series connection of a plurality of superconducting elements.
기존 기술의 문제점에 대한 해결책으로 병렬 또는 직렬 연결된 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기가 제안되어 연구되고 있다. 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기는 단락사고시 야기되는 전력부담을 병렬 또는 직렬 연결된 두 코일과 초전도 소자로 나누어 부담시킬 수 있어 초전도 소자의 개수를 줄일 수 있을 뿐 아니라 자기결합으로 인해 직렬연결된 초전도 소자들의 동시적으로 quench를 유도할 수 있는 특징이 있다.As a solution to the problems of the existing technology, a superconducting current limiter using magnetic coupling of two coils connected in parallel or in series has been proposed and studied. The superconducting current limiter using magnetic coupling of two coils can burden the power burden caused by a short circuit accident by dividing it into two coils and superconducting elements connected in parallel or series. There is a feature that can induce quench of devices simultaneously.
그러나, 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기를 전력계통에 적용할 경우 사고전류의 크기가 초전도 전류제한기의 임피던스 발생으로 인해 제한되어 감소되므로 기존에 설치된 보호장치의 부동작 또는 기 설정된 정정치 초과와 같은 보호협조 문제를 야기시키게 되어 초전도 전류제한기를 계통에 적용하고자 할 경우 기존의 보호장치들의 동작여부와 함께 정정지침에 따라 재정정작업이 필요한 실정이다.However, when the superconducting current limiter using magnetic coupling of two coils is applied to the power system, the magnitude of the fault current is limited due to the impedance generation of the superconducting current limiter, so that the malfunction or the preset correction value of the existing protective device is reduced. If you want to apply the superconducting current limiter to the system because it causes protection coordination problems such as excess, it is necessary to recalibrate according to the correction instructions along with the operation of the existing protective devices.
본 발명은 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기를 구성하는 철심코어에 3차 권선을 추가로 권선하여, 단락 사고시 3차 권선에 흐르는 전류를 이용하여 기존 보호장치를 트립시켜 동작시킴으로써 기존 보호장치와 보호협조를 유지하고자 함이다. 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기는 병렬 또는 직렬 연결된 두 코일에 의해 발생되는 철심내부 자속이 평상시에는 서로 상쇄되어 단락회로로 동작한다. 하지만, 단락사고가 발생할 경우 제한기를 구성하는 초전도 소자의 quench로 인해 발생된 저항으로 두 코일에서 발생되는 자속은 더 이상 상쇄되지 않게 되므로 동일 철심에 결선된 3차 권선에도 전압이 유기되어 전류가 도통하게 된다. 이때, 3차 권선에 흐르는 전류를 이용하여 기존 보호장치의 트립동작을 수행함으로써 초전도 전류제한기에 의한 사고선로전류의 크기 감소에 따른 기존 보호장치의 부동작 또는 정정지침에서 벗어나는 문제점들을 해결하고 기존 보호장치가 기 설정된 정정지침에 따라 동작을 유지할 수 있도록 하여 병렬 또는 직렬 연결된 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기의 실제 계통적용을 위한 기능향상을 꾀하고자 한다.The present invention additionally winding the third winding to the core core constituting the superconducting current limiter using the magnetic coupling of the two coils, the existing protection device by operating by tripping the existing protection device using the current flowing in the third winding in the event of a short circuit. To maintain protection coordination. The superconducting current limiter using magnetic coupling of two coils operates in a short circuit as the magnetic flux inside the iron core generated by two coils connected in parallel or in series cancels each other. However, in the event of a short circuit, the magnetic flux generated by the two coils is no longer canceled by the resistance generated by the quench of the superconducting element constituting the limiter, so the voltage is induced in the tertiary winding connected to the same iron core so that the current is conducted. Done. At this time, the tripping operation of the existing protection device is performed by using the current flowing in the tertiary winding, which solves the problems that deviate from the malfunction or correction guide of the existing protection device due to the reduction of the magnitude of the fault line current caused by the superconducting current limiter, and the existing protection. In order to maintain the operation according to the preset correction guidelines, the functional improvement of the superconducting current limiter using the magnetic coupling of two parallel or series coils is applied.
초전도 소자는 두 코일 중 하나와 직렬 또는 병렬로 연결되며, 이 두 코일또한 서로 직렬 또는 병렬로 연결됨과 동시에 결선방향에 따라 가극 또는 감극방향으로 결선된다. 이 두 코일이 결선된 동일코어에 3차 권선을 추가하고 이 권선에 흐 르는 전류에 의해 동작하는 구동코일과 이 구동코일에 의해 트립되는 차단기를 포함하여 전류제한기를 구성한다. 차단기의 동작원으로 3차 권선에 흐르는 전류 또는 유기전압을 이용하며, 이는 삽입저항 또는 3차 권선수를 조절함으로써 차단기의 트립동작 시간을 조절할 수 있다. 이와 더불어 본 발명의 구성요소 중 차단기를 대신하여 전력용 스위치를 적용하여 사고시 3차 권선에 흐르는 전류 또는 유기전압에 의해 전력용 스위치가 개방됨으로써 사고전류제한 및 제거 동작을 동시에 수행하여 전력계통의 보호장치와 보호협조가 가능한 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기의 특징을 가진다.The superconducting element is connected in series or in parallel with one of the two coils, and the two coils are also connected in series or in parallel with each other and at the same time, in the vortex or the depolarizing direction depending on the connection direction. These coils form a current limiter by adding a tertiary winding to the same core to which the two coils are connected, and a driving coil operated by the current flowing through the winding and a circuit breaker tripped by the driving coil. As the operation source of the circuit breaker, the current flowing through the tertiary winding or the induced voltage is used, and the tripping time of the circuit breaker can be adjusted by adjusting the insertion resistance or the number of tertiary windings. In addition, by applying the power switch in place of the circuit breaker among the components of the present invention, the power switch is opened by the current or induced voltage flowing in the tertiary winding during an accident, thereby simultaneously performing the fault current limiting and removing operation to protect the power system. It features a superconducting current limiter with magnetic coupling, which is able to cooperate with the device.
본 발명에 의하면 병렬 또는 직렬연결된 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기를 전력계통에 적용할 경우 사고선로의 전류가 제한기의 임피던스에 의해 제한, 감소되어 기 설치된 보호장치가 부동작하거나 정정지침을 벗어나는 문제를 동일 철심에 결선된 3차 권선에 흐르는 전류를 이용하여 차단기의 기계적 접점을 동작시키기 위한 구동코일의 동작전류로 공급함으로써 초전도 전류제한기에 의해 제한되는 사고전류의 크기에 상관없이 차단기의 트립동작이 수행되어 기 설치된 보호장치와 보호협조를 유지할 수 있는 장점을 가진다. 또한, 3차 권선의 권선수를 조절하여 도통되는 전류크기 조절이 가능하여 차단기의 트립시간을 조절할 수 있는 특징을 포함한다.According to the present invention, when a superconducting current limiter using magnetic coupling of two coils connected in parallel or in series is applied to the power system, the current of the fault line is limited and reduced by the impedance of the limiter so that the installed protection device is inoperative or corrected. By using the current flowing through the tertiary winding connected to the same iron core as a problem that goes through the problem, it supplies the operating current of the driving coil to operate the mechanical contact of the circuit breaker, regardless of the magnitude of the fault current limited by the superconducting current limiter. Trip operation has the advantage of maintaining the pre-installed protection device and protection coordination. In addition, by adjusting the number of windings of the tertiary winding it is possible to adjust the current size to be conducted includes a feature that can adjust the tripping time of the breaker.
본 발명은 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기를 전력계통에 적 용시 사고전류크기가 제한되어 감소됨에 따라 기 설치된 보호기기의 부동작 또는 기 설정된 정정치 초과와 같은 보호협조에 문제가 발생하여 이를 해결할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.According to the present invention, when a superconducting current limiter using magnetic coupling of two coils is applied to a power system, a problem arises in protection coordination, such as a malfunction of an installed protection device or exceeding a preset correction value, due to the reduced accident current size. I would like to suggest a solution to this problem.
본 발명에 의한 전력계통의 보호장치와 보호협조가 가능한 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기의 구성은 다음과 같다. The configuration of the superconducting current limiter using a magnetic coupling capable of protection coordination and protection system of the power system according to the present invention is as follows.
계통전원과 부하가 동일코어에 결선된 병렬연결된 두 코일 중 하나 또는 직렬연결된 두 개의 코일과 각각 연결되고, 병렬 또는 직렬연결 됨과 동시에 결선방향에 따라 가극 또는 감극방향으로 결선되는 두 코일과,Two coils in which the grid power supply and the load are connected to one of two coils connected in parallel or connected in series, or two coils connected in series, and connected in parallel or series and at the same time in the direction of the pole or pole according to the connection direction;
상기 두 코일 중 하나와 직렬 또는 병렬로 연결되는 초전도 소자와,A superconducting element connected in series or in parallel with one of the two coils,
상기 두 코일이 결선된 상기 동일코어에 결선된 3차 권선과,A tertiary winding connected to the same core to which the two coils are connected,
상기 3차 권선에 흐르는 전류에 의해 전자기력이 발생되어 기계적 접점을 동작시키기 위한 상기 3차 권선과 연결된 구동코일(TC)과,A driving coil (TC) connected with the tertiary winding for generating an electromagnetic force by operating a current flowing through the tertiary winding to operate a mechanical contact;
상기 구동코일에서 발생된 전자기력에 의해 개폐동작이 되는 상기 기계적 접점을 가진 차단기를 포함하여 구성된다.And a circuit breaker having the mechanical contact that is opened and closed by the electromagnetic force generated by the driving coil.
이때, 상기 기계적 접점을 동작시키기 위한 상기 구동코일에서 형성되는 전자기력을 상기 3차 권선의 턴수를 조절함으로써 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.At this time, the electromagnetic force formed in the driving coil for operating the mechanical contact can be controlled by adjusting the number of turns of the tertiary winding.
본 발명에 의한 전력계통의 보호장치와 보호협조가 가능한 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the superconducting current limiter using a magnetic coupling capable of protecting the power system and the protective cooperation according to the present invention.
철심을 매개로 병렬 또는 직렬 연결된 두 코일 중 하나와 직렬 또는 병렬로 연결된 초전도 소자는 평상시에는 초전도 상태로 저항은 영이 되며, 이로 인해 두 코일에서 발생되는 자속은 서로 상쇄되어 두 코일에서 유기되는 전압도 영이 된다. 이때, 동일철심에 결선된 3차 권선에 유기되는 전압 또한 영이 된다. 부하가 단락되어 사고가 발생되면 두 코일에 흐르는 전류의 크기가 커지게 되고, 초전도 소자에 흐르는 전류 또한 임계전류 값을 넘게 되면 초전도 소자의 quench로 인해 저항이 발생되어 더 이상 두 코일에서 발생되는 자속은 상쇄되지 않게 되고 이로 인해 두 코일에 전압이 유기된다. 이때, 사고선로전류는 병렬 또는 직렬연결된 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기의 임피던스에 의해 그 크기가 감소되어 기 설치된 보호장치의 부동작이나 정정지침을 벗어나게 된다. 그리고 두 코일이 결선된 동일코어에 결선된 3차 권선에도 사고와 동시에 전압이 유기되며 이로 인해 전류가 흐르게 된다. 본 발명에 의한 3차 권선에 도통되는 전류를 기계적인 접점에 의해 동작하는 차단기 구동코일의 동작전류로 이용하여 차단기의 트립동작을 수행하도록 함으로써 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기의 사고전류제한 동작과 함께 기존의 보호장치와 보호협조를 유지할 수 있게 된다. 또한, 3차 권선에 흐르는 전류의 크기는 두 코일의 턴수와 3차 권선의 턴수에 따라 조절이 가능하며, 3차 권선의 턴수가 증가할수록 3차 권선에 흐르는 전류도 증가하게 되므로 구동코일에 흐르는 전류의 크기조절이 가능하며, 이로 인해 차단기의 트립시간을 조절할 수 있게 된다.Superconducting elements connected in series or in parallel with one of two coils connected in parallel or in series through an iron core are normally superconducting and have a resistance of zero. As a result, the magnetic fluxes generated by the two coils cancel each other and the voltage induced by the two coils It becomes spirit. At this time, the voltage induced in the tertiary winding connected to the same core is also zero. If the load is shorted and an accident occurs, the current flowing in both coils increases, and if the current flowing in the superconducting element also exceeds the threshold current value, the resistance is generated by the quench of the superconducting element, and the magnetic flux generated by the two coils is no longer present. Does not cancel out, which induces voltage across both coils. At this time, the fault line current is reduced in magnitude by the impedance of the superconducting current limiter using magnetic coupling of two coils connected in parallel or in series, thereby deviating from the malfunction or corrective instructions of the installed protection device. In addition, the voltage is induced at the same time as the accident in the tertiary winding connected to the same core in which the two coils are connected, which causes current to flow. The fault current of the superconducting current limiter using magnetic coupling of two coils by performing the trip operation of the breaker by using the current conducted to the tertiary winding according to the present invention as the operating current of the breaker drive coil operated by the mechanical contact. In addition to limiting operation, existing coordination with protective devices can be maintained. In addition, the magnitude of the current flowing in the tertiary winding can be adjusted according to the number of turns of the two coils and the number of turns of the tertiary winding, and as the number of turns of the tertiary winding increases, the current flowing in the tertiary winding also increases. The magnitude of the current can be adjusted, which allows the breaker trip time to be adjusted.
첨부한 도면들을 참조한 본 발명의 상세 설명은 다음과 같다.Detailed description of the invention with reference to the accompanying drawings is as follows.
[도 1]은 기존의 병렬 또는 직렬 연결된 두 코일의 자기결합을 이용한 초전 도 전류제한기로 사고발생 전에는 초전도 소자가 초전도 상태로 영저항을 유지하여 두 코일에서 발생되는 자속은 서로 상쇄되어 각 코일에 유기되는 전압은 영이 된다. 하지만 사고가 발생하여 초전도 소자에 흐르는 전류가 임계전류값을 넘게 되면 두 코일에서 발생되는 자속은 더 이상 상쇄되지 않게 되어 각 코일에 전압이 유기되고 초전도 전류제한기에 임피던스가 발생되어 사고전류를 제한하게 된다.1 is a superconducting current limiter using magnetic coupling of two conventional parallel or series connected coils. Before an accident occurs, the superconducting element maintains a zero resistance in a superconducting state, and the magnetic fluxes generated by the two coils cancel each other. The induced voltage becomes zero. However, when an accident occurs and the current flowing in the superconducting element exceeds the threshold current value, the magnetic flux generated by the two coils is no longer canceled and voltage is induced in each coil and impedance is generated in the superconducting current limiter to limit the fault current. do.
[도 2]는 기 설치된 보호장치와 보호협조가 가능한 3차 권선을 가진 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기를 나타낸다. (a)는 직렬연결형, (b)는 병렬연결형.2 shows a superconducting current limiter using magnetic coupling of two coils having a pre-installed protection device and a protective coordination tertiary winding. (a) is serial connection, (b) is parallel connection.
[도 3]과 [도 4]는 [도 1]과 [도 2]를 적용한 회로의 예로 단자 a 와 단자 b 에 계통전원과 부하를 연결하게 된다. [도 3]에서는 사고시 선로에 흐르는 제한된 전류를 이용하여 차단기를 동작시키므로 초전도 전류제한기 설치전의 사고전류에 의해 차단기의 동작을 정정하여 초전도 전류제한기와 함께 계통에 적용하여 보호할 경우 사고전류크기가 제한기에 의해 감소되므로 기존의 보호장치인 차단기가 부동작하거나 정정지침을 벗어나게 되므로 이를 재정정해야 한다. 반면에, [도 4]는 3차 권선에 흐르는 전류를 이용하여 차단기를 동작시키게 되므로 [도 3]에서 발생하는 기존 보호장치의 보호협조를 위한 재정정없이도 초전도 전류제한기를 적용하여 보호협조 동작을 만족시킬 수 있다.3 and 4 are examples of a circuit to which FIG. 1 and FIG. 2 are applied to connect a grid power supply and a load to terminals a and b. In FIG. 3, since the breaker is operated by using the limited current flowing in the line during an accident, the magnitude of the accident current is corrected when the circuit is applied to the system together with the superconducting current limiter by correcting the operation of the breaker by the fault current before installing the superconducting current limiter. Since it is reduced by the limiter, the existing protection device, the breaker, may malfunction or deviate from the corrective instructions. On the other hand, [Figure 4] is to operate the circuit breaker using the current flowing in the tertiary winding, so that the protection coordination operation by applying a superconducting current limiter without redefinition for the protection coordination of the existing protective device that occurs in [3] Can satisfy.
[도 5]는 초전도 전류제한기가 설치되지 않은 선로에서 단락사고 발생시 차단기 동작에 의한 사고전류 파형으로 차단기가 0.167 [s]시간에서 동작하는 것을 확인할 수 있다.5 shows that the breaker operates at 0.167 [s] time as a fault current waveform due to breaker operation when a short circuit occurs on a line without a superconducting current limiter installed.
[도 6]은 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기와 차단기가 설치된 선로에서 단락사고 발생시 사고전류 파형으로, 사고발생시 제한기에 의해 사고전류가 제한됨에 따라 차단기가 주어진 시간안에 부동작하는 것을 볼 수 있으며, 차단기를 정정지침을 만족하도록 동작하기 위해서는 재정정의 필요성이 있음을 확인할 수 있다.[Figure 6] is a fault current waveform when a short circuit occurs in a line with a superconducting current limiter and a breaker using magnetic coupling of two coils, and the breaker does not operate within a given time as the fault current is limited by the limiter when the fault occurs. It can be seen that there is a need for redefinition to operate the breaker to meet the correction guidelines.
[도 7]는 기 설치된 보호장치와 보호협조가 가능한 3차 권선을 가진 병렬연결된 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기가 설치된 선로에서 단락사고 발생시 사고전류 파형으로 1, 2, 3차 권선비가 3 : 1 : 1인 경우에는 차단기 동작시간이 0.359 [s] 로 초전도 전류제한기를 설치하지 않은 경우([도 5])보다 차단기 동작시간이 지연되었지만 정해진 시간안에 동작되는 것을 확인할 수 있다. [Figure 7] shows the first, second, third winding ratio as an accident current waveform when a short circuit accident occurs in a line in which a superconducting current limiter using magnetic coupling of two coils connected in parallel with a pre-installed protection device and protection coordination is installed. In the case of 3: 1: 1, the breaker operation time is 0.359 [s], and the breaker operation time is delayed than when the superconducting current limiter is not installed ([FIG. 5]).
[도 8]은 반면에, 1, 2, 3차 권선비가 3 : 1 : 3인 경우에는 차단기의 동작시간이 0.199 [s]로 3차 권선의 턴수가 증가하면서 3차 권선에 흐르는 전류가 증가하여 차단기의 구동코일에 보다 큰 전류가 도통함에 따라 차단기의 동작시간이 빨라지게 되고 초전도 전류제한기를 설치하지 않은 경우의 차단기 동작시간([도 5])과도 비슷한 시간에서 동작되는 것을 볼 수 있다.8, on the other hand, when the 1, 2, and 3rd winding ratio is 3: 1: 3, the operating time of the breaker is 0.199 [s], and the current flowing in the 3rd winding increases as the number of turns of the 3rd winding is increased. Therefore, as a larger current is conducted to the drive coil of the circuit breaker, the operation time of the circuit breaker becomes faster and it can be seen that the operation time is similar to the circuit breaker operation time ([FIG. 5]) when the superconducting current limiter is not installed.
[도 9]는 3차 권선을 가진 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기의 3차 권선의 권선비에 따른 차단기 동작시간으로 (a)는 초전도 전류제한기를 설치하지 않은 경우의 차단기 트립신호, (b)는 3차 권선이 없는 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기를 설치한 경우의 차단기 트립신호, (c)는 기 설치된 보호장치와 보호협조를 위한 3차 권선을 가진 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기를 설치한 경우 1, 2, 3차 권선비가 3 : 1 : 1인 경우의 차단기 트립신호, (d)는 1, 2, 3차 권선비가 3 : 1 : 2인 경우의 차단기 트립신호, (e)는 1, 2, 3차 권선비가 3 : 1 : 3인 경우의 차단기 트립신호를 나타낸다. 3차 권선을 가진 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기의 3차 권선비를 증가시킬 경우 3차 권선에 흐르는 전류가 증가하여 차단기의 동작시간이 빨라지는 것을 확인할 수 있으며, 병렬 또는 직렬 연결된 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기를 계통에 적용할 경우 3차 권선의 권선비를 조절함으로써 기존의 보호장치의 재정정없이 동일한 시간에서 동작이 가능함을 분석할 수 있다.9 is a breaker operation time according to the turns ratio of the third winding of the superconducting current limiter using the magnetic coupling of the two coils with the third winding (a) is a circuit breaker trip signal when the superconducting current limiter is not installed, (b) is the breaker trip signal when superconducting current limiter is installed using magnetic coupling of two coils without tertiary winding, and (c) is the magnetism of two coils with tertiary winding for protection coordination. In case of installing superconducting current limiter using coupling, circuit breaker trip signal when 1, 2, 3rd winding ratio is 3: 1: 1, and (d) is 1, 2, 3rd winding ratio of 3: 1: 1 The circuit breaker trip signal (e) shows a circuit breaker trip signal when the primary, secondary and tertiary winding ratios are 3: 1: 3. If the third winding ratio of the superconducting current limiter using magnetic coupling of two coils with tertiary winding is increased, the current flowing through the tertiary winding is increased, so the operation time of the circuit breaker is increased. When the superconducting current limiter using magnetic coupling of coil is applied to the system, it can be analyzed that it can be operated at the same time without adjusting the protection of the existing protection device by adjusting the winding ratio of the third winding.
[도 1]은 기존의 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기. (a)는 직렬연결형, (b)는 병렬연결형.1 is a superconducting current limiter using magnetic coupling of two conventional coils. (a) is serial connection, (b) is parallel connection.
[도 2]는 기 설치된 보호장치와 보호협조를 위한 3차 권선을 가진 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기. (a)는 직렬연결형, (b)는 병렬연결형.2 is a superconducting current limiter using a magnetic coupling of two coils having a pre-installed protection device and a third winding for protection coordination. (a) is serial connection, (b) is parallel connection.
[도 3]은 기존의 병렬연결된 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기를 적용한 회로 예.3 is a circuit example of applying a superconducting current limiter using a magnetic coupling of two conventional parallel connected coils.
[도 4]는 기 설치된 보호장치와 보호협조가 가능한 3차 권선을 가진 병렬연결된 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기를 적용한 회로 예.4 is a circuit example of applying a superconducting current limiter using a magnetic coupling of two coils connected in parallel with a pre-installed protection device and a protection coordination.
[도 5]는 초전도 전류제한기가 설치되지 않은 선로에서 단락사고 발생시 차단기 동작에 의한 사고전류 파형.5 is a fault current waveform due to breaker operation when a short circuit occurs in a line where the superconducting current limiter is not installed.
[도 6]은 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기와 차단기가 설치된 선로에서 단락사고 발생시 사고전류 파형.6 is a fault current waveform when a short circuit accident occurs in a line in which a superconducting current limiter and a breaker using magnetic coupling of two coils are installed.
[도 7]은 기 설치된 보호장치와 보호협조가 가능한 3차 권선을 가진 병렬연결된 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기가 설치된 선로에서 단락사고 발생시 사고전류 파형 : 1, 2, 3차 권선비가 3 : 1 : 1 인 경우.[Figure 7] is a fault current waveform when a short circuit occurs in the line with the superconducting current limiter using a magnetic coupling of two coils connected in parallel with a pre-installed protection device and protection coordination is possible: 1, 2, 3 winding ratio If 3: 1: 1.
[도 8]은 기 설치된 보호장치와 보호협조가 가능한 3차 권선을 가진 병렬연결된 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기가 설치된 선로에서 단락사고 발생시 사고전류 파형 : 1, 2, 3차 권선비가 3 : 1 : 3 인 경우.[Figure 8] shows the fault current waveform when a short circuit occurs in a line with superconducting current limiter using magnetic coupling of two coils connected in parallel with a pre-installed protection device and protection coordination. If 3: 1: 3.
[도 9]는 기 설치된 보호장치와 보호협조가 가능한 3차 권선을 가진 병렬연 결된 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기의 3차 권선비에 따른 차단기 트립신호 비교. (a)는 초전도 전류제한기가 설치되지 않은 선로에서 단락사고 발생시 차단기 트립신호, (b)는 기존의 병렬연결된 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기가 설치된 선로에서 단락사고 발생시 차단기 트립신호, (c)는 기 설치된 보호장치와 보호협조가 가능한 3차 권선을 가진 병렬연결된 두 코일의 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기가 설치된 선로에서 단락사고 발생시 1차/3차 권선비가 3/1인 경우의 차단기 트립신호, (d)는 1차/3차 권선비가 3/2일 경우의 차단기 트립신호, (e)는 1차/3차 권선비가 3/3일 경우의 차단기 트립신호이다.9 is a breaker trip signal comparison according to the third turns ratio of the superconducting current limiter using magnetic coupling of two coils connected in parallel with the pre-installed protection device and the protection coordination. (a) shows a circuit breaker trip signal in case of a short circuit accident on a line without superconducting current limiter, and (b) shows a circuit breaker trip signal in case of a short circuit accident on a line with superconducting current limiter using magnetic coupling of two conventionally connected coils. c) is a circuit breaker in which the primary / third winding ratio is 3/1 in the event of a short-circuit on the line with superconducting current limiter using magnetic coupling of two coils connected in parallel with pre-installed protective devices and protective cooperative windings. Trip signal, (d) is a circuit breaker trip signal when the primary / third winding ratio is 3/2, and (e) is a circuit breaker trip signal when the primary / third winding ratio is 3/3.
도면의 주요부분에 대한 간단한 설명은 다음과 같다.A brief description of the main parts of the drawings is as follows.
EIN : 계통전원 전압E IN : Grid power supply voltage
ZIN : 전원 임피던스Z IN : Power Impedance
ZLine : 선로 임피던스Z Line : Line Impedance
ZL : 부하임피던스Z L : Load impedance
R3 : 3차 권선 저항R 3 : Third winding resistance
N1 , N2 , N3 : 자기결합을 이용한 초전도 전류제한기의 두 코일과 3차 권선의 턴수N 1 , N 2 , N 3 : Number of turns of two coils and tertiary windings of superconducting current limiter using magnetic coupling
I1 : 1차 권선에 흐르는 전류I 1 : Current flowing in the primary winding
I2 : 2차 권선에 흐르는 전류I 2 : Current flowing in the secondary winding
I3 : 3차 권선에 흐르는 전류I 3 : Current flowing through the tertiary winding
ISC : 초전도 소자에 흐르는 전류(=I2)I SC : current flowing in the superconducting element (= I 2 )
ILine : 계통의 선로전류I Line : Line current of the system
RSC : 초전도소자 저항R SC : Superconductor resistance
CB : 과전류에 의해 동작하는 차단기CB: circuit breaker operated by overcurrent
TC : 차단기 구동코일TC: Breaker Drive Coil
Ry : 릴레이Ry: Relay
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