KR102122146B1 - 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기 - Google Patents

이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기 Download PDF

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숭실대학교산학협력단
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Abstract

이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기가 개시된다. 삼상 계통 시스템에 적용되어 고장 전류를 제한하는 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기에 있어서, 삼상 계통 시스템에 적용되어 고장 전류를 제한하는 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기에 있어서, 1차측이 상기 삼상 계통 시스템에 연결되고, 1차측에 각각 입력되는 삼상 계통 전압을 2차측으로 출력하는 삼상 변압기 및 상기 삼상 변압기의 2차측의 각 단부를 서로 결선한 형태로 구비되며, 상기 삼상 변압기의 2차측에 연결되는 제1 초전도 소자 및 제2 초전도 소자를 포함하여, 상기 삼상 계통 시스템에서 고장 전류가 발생 하는 경우, 상기 제1 초전도 소자 또는 상기 제2 초전도 소자의 ?치를 이용하여 상기 고장 전류를 제한하는 전류 제어기를 포함한다.

Description

이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기{THREE PHASE TRANSFORMER TYPE SUPERCONDUCTING FAULT CURRENT LIMITER USING DOUBLE QUENCH}
본 발명은 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 삼상 계통 시스템에 적용되어 고장 전류를 제한하는 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기에 관한 것이다.
최근 전력 산업의 발달과 신재생 에너지의 활발한 보급에 따른 분산 전원의 증가로 인해 계통에서의 고장 발생 시, 고장 전류가 크게 증가하였다. 이는 기존 보호기기의 용량을 초과하게 되고, 기존 보호기기의 교체에는 상당한 비용이 소모된다.
고정 전류를 제한하는 방법 중 하나는 초전도 한류기를 설치하는 것이다. 초전도 한류기는 초전도 소자의 고유 특성인 ?치를 통해 신속한 전류 제한이 가능하다는 장점이 있다. 기존 초전도 한류기의 종류는 저항형 초전도 한류기, 트리거형 초전도 한류기, 변압기형 초전도 한류기, 직류 리액터형 초전도 한류기 등이 있다.
한국공개특허 10-2008-004672에는 변압기형 초전도 한류기를 개시한다. 변압기형 초전도 한류기는 전력 계통의 중성선에 절연 변압기와 초전도 소자를 적용하여, 지락 고장 전류를 간접적으로 제한할 수 있으며, 변압기의 권선비를 조절함으로써 초전도 소자의 저항 크기를 조절할 수 있다.
이러한 변압기형 초전도 한류기는 단상 모델로 고안되어 삼상 계통 시스템에 적용되는 경우, 단상 모델 3 개를 각 상에 설치하는 방법으로 사용되는데, 삼상 계통 시스템에 적용되는 경우, 3 개의 초전도 소자가 요구되므로 비용뿐만 아니라 전체적인 부피가 증가하게 된다.
본 발명은 변압기형 초전도 한류기에 있어서 2 개의 초전도 소자를 이용하여 이중?치 동작을 구현할 수 있는 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기는, 삼상 계통 시스템에 적용되어 고장 전류를 제한하는 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기에 있어서, 1차측이 상기 삼상 계통 시스템에 연결되고, 1차측에 각각 입력되는 삼상 계통 전압을 2차측으로 출력하는 삼상 변압기 및 상기 삼상 변압기의 2차측의 각 단부를 서로 결선한 형태로 구비되며, 상기 삼상 변압기의 2차측에 연결되는 제1 초전도 소자 및 제2 초전도 소자를 포함하여, 상기 삼상 계통 시스템에서 고장 전류가 발생 하는 경우, 상기 제1 초전도 소자 또는 상기 제2 초전도 소자의 ?치를 이용하여 상기 고장 전류를 제한하는 전류 제어기를 포함한다.
한편, 상기 전류 제어기는, 상기 삼상 변압기의 2차측의 각 단부를 서로 Y 결선한 형태로 구비될 수 있다.
또한, 상기 전류 제어기는, 상기 삼상 변압기의 2차측의 각 단부를 서로 △ 결선한 형태로 구비될 수 있다.
또한, 상기 전류 제어기는, 상기 삼상 변압기의 1차측으로부터 각각 a상 계통 전압, b상 계통 전압 및 c상 계통 전압을 전달 받는 a상 2차측 코일, b상 2차측 코일 및 c상 2차측 코일의 양단부 중 제1 단으로 각각 삼상 계통 전압 중 하나가 출력되고, 상기 a상 2차측 코일, b상 2차측 코일 및 c상 2차측 코일의 양단부 중 제2 단에 각각 Y 결선 또는 △ 결선을 위한 중성점이 형성될 수 있다.
또한, 상기 삼상 변압기는, 상기 삼상 계통 시스템의 a상, b상 및 c상에 직렬 연결되어 a상 계통 전압, b상 계통 전압 및 c상 계통 전압을 각각 입력 받는 a상 1차측 코일, b상 1차측 코일 및 c상 1차측 코일을 포함하고, 상기 a상 1차측 코일, b상 1차측 코일 및 c상 1차측 코일로부터 a상 계통 전압, b상 계통 전압 및 c상 계통 전압을 각각 전달 받는 a상 2차측 코일, b상 2차측 코일 및 c상 2차측 코일을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전류 제어기는, 상기 a상 2차측 코일에 연결되는 상기 제1 초전도 소자 및 상기 b상 2차측 코일에 연결되는 상기 제2 초전도 소자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전류 제어기는, 상기 고장 전류가 발생하는 경우, 상기 고장 전류의 크기에 따라 상기 제1 초전도 소자에 의한 단일 ?치를 이용하여 상기 고장 전류를 제한할 수 있다.
또한, 상기 전류 제어기는, 상기 고장 전류가 발생하는 경우, 상기 고장 전류의 크기에 따라 상기 제1 초전도 소자의 ?치 동작 이후 발생하는 상기 제2 초전도 소자의 ?치 동작에 의한 이중 ?치를 이용하여 상기 고장 전류를 제한할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기는 삼상 계통 시스템에 적용되어 고장 전류를 제한하는 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기에 있어서, 1차측이 상기 삼상 계통 시스템에 연결되고, 1차측에 각각 입력되는 삼상 계통 전압을 2차측으로 출력하는 삼상 변압기 및 상기 삼상 변압기의 2차측의 각 단부를 서로 Y 결선한 형태로 구비되며, 상기 삼상 변압기의 2차측에 각각 연결되는 제1 초전도 소자 및 제2 초전도 소자를 포함하여, 상기 삼상 계통 시스템에서 고장 전류가 발생 하는 경우, 상기 제1 초전도 소자 또는 상기 제2 초전도 소자의 ?치를 이용하여 상기 고장 전류를 제한하는 전류 제어기를 포함한다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기는 삼상 계통 시스템에 적용되어 고장 전류를 제한하는 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기에 있어서, 1차측이 상기 삼상 계통 시스템에 연결되고, 1차측에 각각 입력되는 삼상 계통 전압을 2차측으로 출력하는 삼상 변압기 및 상기 삼상 변압기의 2차측의 각 단부를 서로 △ 결선한 형태로 구비되며, 상기 삼상 변압기의 2차측에 각각 연결되는 제1 초전도 소자 및 제2 초전도 소자를 포함하여, 상기 삼상 계통 시스템에서 고장 전류가 발생 하는 경우, 상기 제1 초전도 소자 또는 상기 제2 초전도 소자의 ?치를 이용하여 상기 고장 전류를 제한하는 전류 제어기를 포함한다.
본 발명에 따르면, 2 개의 초전도 소자만을 이용하여 삼상 계통 시스템에 적용 가능하며, 종래의 3 개의 초전도 소자가 요구되는 삼상 변압기형 초전도 한류기와 비교하면, 고장 전류의 제한 효과를 보장하면서도, 전체적인 용량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기에 의한 고장 전류 제한의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기에 의한 고장 전류 제한의 다른 예를 보여주는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
본 발명에 따른 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기는 삼상 계통 시스템에 적용되어 고장 전류를 제한할 수 있다.
본 발명에 따른 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기는 1차측이 삼상 계통 시스템의 각 상(a상, b상, c상)에 직렬 연결되고, 2차측이 결선된 형태(예를 들면, Y 결선 또는 △ 결선 형태)로 구성되는 삼상 변압기를 포함하고, 삼상 변압기의 2차측(예를 들면, a상 및 c상의 전압을 입력 받는 2차측)에 각각 연결되는 2 개의 초전도 소자를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기는 삼상 계통 시스템에서의 비대칭 형태의 지락 고장 또는 대칭 형태의 지락 고장이 발생하는 경우, 2 개의 초전도 소자의 단일 ?치 또는 이중 ?치에 따른 고장 전류의 경로를 제공하여 고장 전류를 제한할 수 있다.
본 발명에 따른 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기는 2 개의 초전도 소자만을 이용하여 삼상 계통 시스템에 적용 가능하며, 종래의 3 개의 초전도 소자가 요구되는 삼상 변압기형 초전도 한류기와 비교하면, 고장 전류의 제한 효과를 보장하면서도, 전체적인 용량을 감소시킬 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기(1)는 삼상 변압기(10) 및 전류 제어기(20)를 포함할 수 있다.
삼상 변압기(10)는 삼상 계통 시스템과 전류 제어기(20)를 연계하는 구성으로, 1차측이 삼상 계통 시스템에 직렬 연결되고, 2차측이 전류 제어기(20)와 연결되어 1차측에 입력되는 삼상 계통 전압을 변환하여 2차측으로 출력할 수 있다.
예를 들면, 삼상 변압기(10)는 3개의 레그를 갖는 철심을 포함하고, 각 레그는 고압측의 1차측 및 저압측의 2차측으로 구성될 수 있다. 제1 레그의 1차측은 a상 1차측 코일이 권취되고, 제1 레그의 2차측은 a상 2차측 코일이 권취되며, a상 1차측 코일은 삼상 계통 시스템의 a상에 연결되어 a상 계통 전압을 입력 받아 a상 2차측 코일로 출력할 수 있다. 또한, 제2 레그의 1차측은 b상 1차측 코일이 권취되고, 제2 레그의 2차측은 b상 2차측 코일이 권취되며, b상 1차측 코일은 삼상 계통 시스템의 b상에 연결되어 b상 계통 전압을 입력 받아 b상 2차측 코일로 출력할 수 있다. 또한, 제3 레그의 1차측은 c상 1차측 코일이 권취되고, 제3 레그의 2차측은 c상 2차측 코일이 권취되며, c상 1차측 코일은 삼상 계통 시스템의 c상에 연결되어 c상 계통 전압을 입력 받아 c상 2차측 코일로 출력할 수 있다.
또는, 삼상 변압기(10)는 제1 단상 변압기, 제2 단상 변압기 및 제3 단상 변압기를 포함할 수 있다.
제1 단상 변압기 내지 제3 단상 변압기의 1차측은 삼상 계통 시스템의 각 상(a상, b상, c상)에 연결되어 삼상 계통 전압을 입력 받을 수 있다.
예를 들면, 제1 단상 변압기는 a상 계통 전압을 입력 받고, 제2 단상 변압기는 b상 계통 전압을 입력 받고, 제3 단상 변압기는 c상 계통 전압을 입력 받을 수 있다. 제1 단상 변압기 내지 제3 단상 변압기는 각각 삼상 계통 전압을 입력 받아 2차측으로 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기(1)는 삼상 변압기(10)의 변압비를 조절함으로써 고장 전류의 제한 시점을 조정할 수도 있다. 삼상 변압기(10)의 변압비를 조절하는 것은 기존 단상 변압기형 초전도 한류기의 변압비 조절과 동일한 메커니즘으로 이루어질 수 있다.
전류 제어기(20)는 삼상 변압기(10)의 2차측에 연결되어, 삼상 변압기(10)로부터 삼상 계통 전압을 전달 받을 수 있는데, 삼상 변압기(10)의 2차측의 각 단부를 서로 Y 결선한 형태로 구비될 수 있다.
전류 제어기(20)는 삼상 변압기(10)의 2차측의 양단부 중 제1 단으로부터 각각 삼상 계통 전압 중 하나를 전달 받고, 삼상 변압기(10)의 2차측의 양단부 중 제2 단에는 Y 결선을 위한 중성점을 형성할 수 있다.
예를 들면, 전류 제어기(20)는 삼상 변압기(10)의 a상 2차측 코일의 양단부 중 제1 단으로부터 a상 전압을 전달 받고, 삼상 변압기(10)의 b상 2차측 코일의 양단부 중 제1 단으로부터 b상 전압을 전달 받고, 삼상 변압기(10)의 c상 2차측 코일의 양단부 중 제1 단으로부터 c상 전압을 전달 받을 수 있다.
전류 제어기(20)는 삼상 변압기(10)의 a상 2차측 코일의 양단부 중 제2 단에 중성점을 형성하고, 삼상 변압기(10)의 b상 2차측 코일의 양단부 중 제2 단에 중성점을 형성하고, 삼상 변압기(10)의 c상 2차측 코일의 양단부 중 제2 단에 중성점을 형성하며, 각 중성점을 결선하여 Y 결선 형태를 구현할 수 있다.
전류 제어기(20)는 삼상 변압기(10)의 2차측에 연결되는 제1 초전도 소자(21) 및 제2 초전도 소자(23)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 초전도 소자(21) 및 제2 초전도 소자(23)는 ?치 동작 특성을 갖는 일반적인 초전도 소자로, 임계 전류 이하의 전류가 흐르는 경우, 즉, 계통 시스템이 정상인 경우에는 초전도 상태로 임피던스가 영(zero)이고, 임계 전류를 넘어서는 전류가 흐르는 경우, 즉, 계통 시스템에 고장 전류가 발생하는 경우에는 상전도 상태로 전이하면서 높은 임피던스를 발생시키고, 이 임피던스에 의해 고장 전류를 제한할 수 있다. 도 1에서는 제1 초전도 소자(21) 및 제2 초전도 소자(23)가 저항 형태로 구비된 것을 예로 들어 도시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 제1 초전도 소자(21) 및 제2 초전도 소자(23)는 코일 형태로 마련될 수도 있다.
제1 초전도 소자(21)는 삼상 변압기(10)의 a상 2차측 코일에 연결되고, 제2 초전도 소자(23)는 삼상 변압기(10)의 c상 2차측 코일의에 연결될 수 있다.
제1 초전도 소자(21)의 일측은 삼상 변압기(10)의 a상 2차측 코일의 양단부 중 제1 단에 연결되고, 제1 초전도 소자(21)의 타측은 삼상 변압기(10)의 b상 2차측 코일의 양단부 중 제1 단에 연결될 수 있다.
제2 초전도 소자(23)의 일측은 삼상 변압기(10)의 c상 2차측 코일의 양단부 중 제1 단에 연결되고, 제2 초전도 소자(23)의 타측은 삼상 변압기(10)의 b상 2차측 코일의 양단부 중 제1 단에 연결될 수 있다.
이와 같이 전류 제어기(20)는 a상, b상, c상의 삼상 계통 시스템 중 b상과 연결되는 초전도 소자를 생략할 수 있는데, 삼상 계통 전압을 전달 받는 삼상 변압기(10)의 2차측을 Y 결선 형태로 구비함으로써 고장 전류 제한 효과를 보장할 수 있다.
예를 들면, 계통 시스템에서 고장 전류가 발생하는 경우, 제1 초전도 소자(21)에 의한 단일 ?치를 이용하여 고장 전류를 제한하고, 이후 제2 초전도 소자(23) 또한 ?치 동작하여 제1 초전도 소자(21) 및 제2 초전도 소자(23)에 의한 이중 ?치를 이용하여 고장 전류를 제한할 수 있다. 이와 관련하여 구체적인 설명은 도 3 이하를 참조하여 후술한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기(1')는 삼상 변압기(10) 및 전류 제어기(30)를 포함할 수 있다.
삼상 변압기(10)는 삼상 계통 시스템과 전류 제어기(30)를 연계하는 구성으로, 1차측이 삼상 계통 시스템에 직렬 연결되고, 2차측이 전류 제어기(30)와 연결되어 1차측에 입력되는 삼상 계통 전압을 변환하여 2차측으로 출력할 수 있다.
예를 들면, 삼상 변압기(10)는 3개의 레그를 갖는 철심을 포함하고, 각 레그는 고압측의 1차측 및 저압측의 2차측으로 구성될 수 있다. 제1 레그의 1차측은 a상 1차측 코일이 권취되고, 제1 레그의 2차측은 a상 2차측 코일이 권취되며, a상 1차측 코일은 삼상 계통 시스템의 a상에 연결되어 a상 계통 전압을 입력 받아 a상 2차측 코일로 출력할 수 있다. 또한, 제2 레그의 1차측은 b상 1차측 코일이 권취되고, 제2 레그의 2차측은 b상 2차측 코일이 권취되며, b상 1차측 코일은 삼상 계통 시스템의 b상에 연결되어 b상 계통 전압을 입력 받아 b상 2차측 코일로 출력할 수 있다. 또한, 제3 레그의 1차측은 c상 1차측 코일이 권취되고, 제3 레그의 2차측은 c상 2차측 코일이 권취되며, c상 1차측 코일은 삼상 계통 시스템의 c상에 연결되어 c상 계통 전압을 입력 받아 c상 2차측 코일로 출력할 수 있다.
또는, 삼상 변압기(10)는 제1 단상 변압기, 제2 단상 변압기 및 제3 단상 변압기를 포함할 수 있다.
제1 단상 변압기 내지 제3 단상 변압기의 1차측은 삼상 계통 시스템의 각 상(a상, b상, c상)에 연결되어 삼상 계통 전압을 입력 받을 수 있다.
예를 들면, 제1 단상 변압기는 a상 계통 전압을 입력 받고, 제2 단상 변압기는 b상 계통 전압을 입력 받고, 제3 단상 변압기는 c상 계통 전압을 입력 받을 수 있다. 제1 단상 변압기 내지 제3 단상 변압기는 각각 삼상 계통 전압을 입력 받아 2차측으로 출력할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기(1')는 삼상 변압기(10)의 변압비를 조절함으로써 고장 전류의 제한 시점을 조정할 수도 있다. 삼상 변압기(10)의 변압비를 조절하는 것은 기존 단상 변압기형 초전도 한류기의 변압비 조절과 동일한 메커니즘으로 이루어질 수 있다.
전류 제어기(30)는 삼상 변압기(10)의 2차측에 연결되어, 삼상 변압기(10)로부터 삼상 계통 전압을 전달 받을 수 있는데, 삼상 변압기(10)의 2차측의 각 단부를 서로 △ 결선한 형태로 구비될 수 있다.
전류 제어기(30)는 삼상 변압기(10)의 2차측의 양단부 중 제1 단으로부터 각각 삼상 계통 전압 중 하나를 전달 받고, 삼상 변압기(10)의 2차측의 양단부 중 제2 단에는 △ 결선을 위한 중성점을 형성할 수 있다.
예를 들면, 전류 제어기(30)는 삼상 변압기(10)의 a상 2차측 코일의 양단부 중 제1 단으로부터 a상 전압을 전달 받고, 삼상 변압기(10)의 b상 2차측 코일의 양단부 중 제1 단으로부터 b상 전압을 전달 받고, 삼상 변압기(10)의 c상 2차측 코일의 양단부 중 제1 단으로부터 c상 전압을 전달 받을 수 있다.
전류 제어기(30)는 삼상 변압기(10)의 a상 2차측 코일의 양단부 중 제2 단에 중성점을 형성하고, 삼상 변압기(10)의 b상 2차측 코일의 양단부 중 제2 단에 중성점을 형성하고, 삼상 변압기(10)의 c상 2차측 코일의 양단부 중 제3 단에 중성점을 형성할 수 있다.
전류 제어기(30)는 삼상 변압기(10)의 a상 2차측 코일의 중성점과 삼상 변압기(10)의 b상 2차측 코일의 제1 단을 결선하고, 삼상 변압기(10)의 b상 2차측 코일의 중성점과 삼상 변압기(10)의 c상 2차측 코일의 제1 단을 결선하고, 삼상 변압기(10)의 c상 2차측 코일의 중성점과 삼상 변압기(10)의 a상 2차측 코일의 제1 단을 결선하여 △ 결선 형태를 구현할 수 있다.
전류 제어기(30)는 삼상 변압기(10)의 2차측에 연결되는 제1 초전도 소자(31) 및 제2 초전도 소자(33)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 초전도 소자(31) 및 제2 초전도 소자(33)는 ?치 동작 특성을 갖는 일반적인 초전도 소자로, 임계 전류 이하의 전류가 흐르는 경우, 즉, 계통 시스템이 정상인 경우에는 초전도 상태로 임피던스가 영(zero)이고, 임계 전류를 넘어서는 전류가 흐르는 경우, 즉, 계통 시스템에 고장 전류가 발생하는 경우에는 상전도 상태로 전이하면서 높은 임피던스를 발생시키고, 이 임피던스에 의해 고장 전류를 제한할 수 있다. 도 2에서는 제1 초전도 소자(31) 및 제2 초전도 소자(33)가 저항 형태로 구비된 것을 예로 들어 도시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 제1 초전도 소자(31) 및 제2 초전도 소자(33)는 코일 형태로 마련될 수도 있다.
제1 초전도 소자(31)는 삼상 변압기(10)의 a상 2차측 코일에 연결되고, 제2 초전도 소자(33)는 삼상 변압기(10)의 c상 2차측 코일에 연결될 수 있다.
제1 초전도 소자(31)의 일측은 삼상 변압기(10)의 a상 2차측 코일의 양단부 중 제1 단에 연결되고, 제1 초전도 소자(31)의 타측은 삼상 변압기(10)의 b상 2차측 코일의 양단부 중 제1 단에 연결될 수 있다.
제2 초전도 소자(33)의 일측은 삼상 변압기(10)의 c상 2차측 코일의 양단부 중 제1 단에 연결되고, 제2 초전도 소자(33)의 타측은 삼상 변압기(10)의 a상 2차측 코일의 양단부 중 제1 단에 연결될 수 있다.
이와 같이 전류 제어기(30)는 a상, b상, c상의 삼상 계통 시스템 중 b상과 연결되는 초전도 소자를 생략할 수 있는데, 삼상 계통 전압을 전달 받는 삼상 변압기(10)의 2차측을 △ 결선 형태로 구비함으로써 고장 전류 제한 효과를 보장할 수 있다.
예를 들면, 계통 시스템에서 고장 전류가 발생하는 경우, 제1 초전도 소자(31)에 의한 단일 ?치를 이용하여 고장 전류를 제한하고, 이후 제2 초전도 소자(33) 또한 ?치 동작하여 제1 초전도 소자(31) 및 제2 초전도 소자(33)에 의한 이중 ?치를 이용하여 고장 전류를 제한할 수 있다. 이와 관련하여 구체적인 설명은 도 3 이하를 참조하여 후술한다.
도 3은 본 발명의 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기에 의한 고장 전류 제한의 일 예를 보여주는 도면이다.
본 발명의 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기의 고장 전류 제한 효과를 검증하기 위해 도 3과 같이 a상에서의 1선 지락의 비대칭 고장으로, 비교적 작은 크기의 고장 전류 발생을 모의하였다.
도 3을 참조하면, a상에서의 1선 지락의 비대칭 고장이 발생한 경우, 제1 초전도 소자(21.31) 및 제2 초전도 소자(23,33)에 흐르는 전류(ia sc, ic sc)와, 제1 초전도 소자(21,31) 및 제2 초전도 소자(23,33)에 걸리는 전압(va sc, vc sc)을 확인할 수 있다.
고장 전류 발생으로부터 1/4 사이클 이후 제1 초전도 소자(21,31)가 ?치되어 고장 전류가 일차적으로 제한되고, 4 사이클 이후 제2 초전도 소자(23,33) 또한 ?치 되어 고장 전류가 이중으로 제한됨을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기에 의한 고장 전류 제한의 다른 예를 보여주는 도면이다.
본 발명의 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기의 고장 전류 제한 효과를 검증하기 위해 도 4와 같이 a상, b상 c상에서의 3선 지락의 대칭 고장으로, 계통 시스템에서의 최대 크기의 고장 전류 발생을 모의하였다.
도 4를 참조하면, 3선 지락의 대칭 고장이 발생한 경우, 제1 초전도 소자(21,31) 및 제2 초전도 소자(23,33)에 흐르는 전류(ia sc, ic sc)와, 제1 초전도 소자(21,31) 및 제2 초전도 소자(23,33)에 걸리는 전압(va sc, vc sc)을 확인할 수 있다.
고장 전류 발생으로부터 1/4 사이클 이후 제1 초전도 소자(21,31)가 ?치되어 고장 전류가 일차적으로 제한되고, 그 다음 1/4 사이클 이후 제2 초전도 소자(23,33) 또한 ?치 되어 고장 전류가 이중으로 제한됨을 확인할 수 있다. 즉, 제1 초전도 소자(21,31) 및 제2 초전도 소자(23,33)는 거의 동시에 ?치 되어 계통 시스템에서의 최대 크기의 고장 전류가 발생하는 경우에도 전류 제한 효과를 보장할 수 있다.
도 3 및 도 4를 비교하면, 상대적으로 고장 전류의 크기가 작은 1선 지락의 경우, 제2 초전도 소자(23,33)가 제1 초전도 소자(21,31)의 ?치 시점으로부터 4 사이클 이후에 ?치되어 이중 ?치가 이루어졌고, 고장 전류의 크기가 큰 3선 지락의 경우, 제2 초전도 소자(23,33)가 제1 초전도 소자(21,31)의 ?치 시점으로부터 1/4 사이클 이후에 ?치되어 이중 ?치가 이루어졌다.
이와 같이, 본 발명의 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기는 2 개의 초전도 소자만을 이용하여 삼상 계통 시스템에 적용 가능하며, 종래의 3 개의 초전도 소자가 요구되는 삼상 변압기형 초전도 한류기와 비교하면, 고장 전류의 제한 효과를 보장하면서도, 전체적인 용량을 감소시킬 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기
10: 삼상 변압기
20: 전류 제어기
21: 제1 초전도 소자
23: 제2 초전도 소자

Claims (10)

  1. 삼상 계통 시스템에 적용되어 고장 전류를 제한하는 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기에 있어서,
    1차측이 상기 삼상 계통 시스템에 연결되고, 1차측에 각각 입력되는 삼상 계통 전압을 2차측으로 출력하는 삼상 변압기; 및
    상기 삼상 변압기의 2차측의 각 단부를 서로 결선한 형태로 구비되며, 상기 삼상 변압기의 2차측에 연결되는 제1 초전도 소자 및 제2 초전도 소자를 포함하여, 상기 삼상 계통 시스템에서 고장 전류가 발생 하는 경우, 상기 제1 초전도 소자 또는 상기 제2 초전도 소자의 ?치를 이용하여 상기 고장 전류를 제한하는 전류 제어기를 포함하며,
    상기 삼상 변압기는,
    상기 삼상 계통 시스템의 a상, b상 및 c상에 직렬 연결되어 a상 계통 전압, b상 계통 전압 및 c상 계통 전압을 각각 입력 받는 a상 1차측 코일, b상 1차측 코일 및 c상 1차측 코일을 포함하고, 상기 a상 1차측 코일, b상 1차측 코일 및 c상 1차측 코일로부터 a상 계통 전압, b상 계통 전압 및 c상 계통 전압을 각각 전달 받는 a상 2차측 코일, b상 2차측 코일 및 c상 2차측 코일을 포함하며,
    상기 전류 제어기는,
    상기 a상 2차측 코일에 연결되는 상기 제1 초전도 소자 및 상기 b상 2차측 코일에 연결되는 상기 제2 초전도 소자를 포함하며, 상기 고장 전류가 발생하는 경우, 상기 고장 전류의 크기에 따라 상기 제1 초전도 소자의 ?치 동작 이후 발생하는 상기 제2 초전도 소자의 ?치 동작에 의한 이중 ?치를 이용하여 상기 고장 전류를 제한하는 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 제어기는,
    상기 삼상 변압기의 2차측의 각 단부를 서로 Y 결선한 형태로 구비되는 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전류 제어기는,
    상기 삼상 변압기의 2차측의 각 단부를 서로 △ 결선한 형태로 구비되는 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전류 제어기는,
    상기 삼상 변압기의 1차측으로부터 각각 a상 계통 전압, b상 계통 전압 및 c상 계통 전압을 전달 받는 a상 2차측 코일, b상 2차측 코일 및 c상 2차측 코일의 양단부 중 제1 단으로 각각 삼상 계통 전압 중 하나가 출력되고, 상기 a상 2차측 코일, b상 2차측 코일 및 c상 2차측 코일의 양단부 중 제2 단에 각각 Y 결선 또는 △ 결선을 위한 중성점이 형성되는 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전류 제어기는,
    상기 고장 전류가 발생하는 경우, 상기 고장 전류의 크기에 따라 상기 제1 초전도 소자에 의한 단일 ?치를 이용하여 상기 고장 전류를 제한하는 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기.
  8. 삭제
  9. 삼상 계통 시스템에 적용되어 고장 전류를 제한하는 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기에 있어서,
    1차측이 상기 삼상 계통 시스템에 연결되고, 1차측에 각각 입력되는 삼상 계통 전압을 2차측으로 출력하는 삼상 변압기; 및
    상기 삼상 변압기의 2차측의 각 단부를 서로 Y 결선한 형태로 구비되며, 상기 삼상 변압기의 2차측에 각각 연결되는 제1 초전도 소자 및 제2 초전도 소자를 포함하여, 상기 삼상 계통 시스템에서 고장 전류가 발생 하는 경우, 상기 제1 초전도 소자 또는 상기 제2 초전도 소자의 ?치를 이용하여 상기 고장 전류를 제한하는 전류 제어기를 포함하며,
    상기 삼상 변압기는,
    상기 삼상 계통 시스템의 a상, b상 및 c상에 직렬 연결되어 a상 계통 전압, b상 계통 전압 및 c상 계통 전압을 각각 입력 받는 a상 1차측 코일, b상 1차측 코일 및 c상 1차측 코일을 포함하고, 상기 a상 1차측 코일, b상 1차측 코일 및 c상 1차측 코일로부터 a상 계통 전압, b상 계통 전압 및 c상 계통 전압을 각각 전달 받는 a상 2차측 코일, b상 2차측 코일 및 c상 2차측 코일을 포함하며,
    상기 전류 제어기는,
    상기 a상 2차측 코일에 연결되는 상기 제1 초전도 소자 및 상기 b상 2차측 코일에 연결되는 상기 제2 초전도 소자를 포함하며, 상기 고장 전류가 발생하는 경우, 상기 고장 전류의 크기에 따라 상기 제1 초전도 소자의 ?치 동작 이후 발생하는 상기 제2 초전도 소자의 ?치 동작에 의한 이중 ?치를 이용하여 상기 고장 전류를 제한하는 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기.
  10. 삼상 계통 시스템에 적용되어 고장 전류를 제한하는 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기에 있어서,
    1차측이 상기 삼상 계통 시스템에 연결되고, 1차측에 각각 입력되는 삼상 계통 전압을 2차측으로 출력하는 삼상 변압기; 및
    상기 삼상 변압기의 2차측의 각 단부를 서로 △ 결선한 형태로 구비되며, 상기 삼상 변압기의 2차측에 각각 연결되는 제1 초전도 소자 및 제2 초전도 소자를 포함하여, 상기 삼상 계통 시스템에서 고장 전류가 발생 하는 경우, 상기 제1 초전도 소자 또는 상기 제2 초전도 소자의 ?치를 이용하여 상기 고장 전류를 제한하는 전류 제어기를 포함하며,
    상기 삼상 변압기는,
    상기 삼상 계통 시스템의 a상, b상 및 c상에 직렬 연결되어 a상 계통 전압, b상 계통 전압 및 c상 계통 전압을 각각 입력 받는 a상 1차측 코일, b상 1차측 코일 및 c상 1차측 코일을 포함하고, 상기 a상 1차측 코일, b상 1차측 코일 및 c상 1차측 코일로부터 a상 계통 전압, b상 계통 전압 및 c상 계통 전압을 각각 전달 받는 a상 2차측 코일, b상 2차측 코일 및 c상 2차측 코일을 포함하며,
    상기 전류 제어기는,
    상기 a상 2차측 코일에 연결되는 상기 제1 초전도 소자 및 상기 b상 2차측 코일에 연결되는 상기 제2 초전도 소자를 포함하며, 상기 고장 전류가 발생하는 경우, 상기 고장 전류의 크기에 따라 상기 제1 초전도 소자의 ?치 동작 이후 발생하는 상기 제2 초전도 소자의 ?치 동작에 의한 이중 ?치를 이용하여 상기 고장 전류를 제한하는 이중?치를 이용한 삼상 변압기형 초전도 한류기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001275249A (ja) * 2000-03-28 2001-10-05 Nissin Electric Co Ltd 三相限流装置
KR101785838B1 (ko) * 2016-04-12 2017-10-17 숭실대학교산학협력단 두 개의 동작전류 조절이 가능한 비절연 이차권선을 갖는 변압기형 초전도 한류기

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001275249A (ja) * 2000-03-28 2001-10-05 Nissin Electric Co Ltd 三相限流装置
KR101785838B1 (ko) * 2016-04-12 2017-10-17 숭실대학교산학협력단 두 개의 동작전류 조절이 가능한 비절연 이차권선을 갖는 변압기형 초전도 한류기

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