KR20090019073A - 하이브리드 초전도 한류기 - Google Patents

하이브리드 초전도 한류기 Download PDF

Info

Publication number
KR20090019073A
KR20090019073A KR1020070083221A KR20070083221A KR20090019073A KR 20090019073 A KR20090019073 A KR 20090019073A KR 1020070083221 A KR1020070083221 A KR 1020070083221A KR 20070083221 A KR20070083221 A KR 20070083221A KR 20090019073 A KR20090019073 A KR 20090019073A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fault current
superconductor
circuit
current
current limiter
Prior art date
Application number
KR1020070083221A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100888147B1 (ko
Inventor
현옥배
김혜림
임성우
심정욱
박권배
이방욱
Original Assignee
한국전력공사
엘에스산전 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사, 엘에스산전 주식회사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020070083221A priority Critical patent/KR100888147B1/ko
Priority to US12/003,541 priority patent/US7742264B2/en
Priority to EP08000312.2A priority patent/EP2028741B1/en
Priority to CN2008100034483A priority patent/CN101373895B/zh
Priority to JP2008012451A priority patent/JP4533433B2/ja
Publication of KR20090019073A publication Critical patent/KR20090019073A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100888147B1 publication Critical patent/KR100888147B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/001—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for superconducting apparatus, e.g. coils, lines, machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/30—Devices switchable between superconducting and normal states
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/547—Combinations of mechanical switches and static switches, the latter being controlled by the former
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/548—Electromechanical and static switch connected in series
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Abstract

본 발명은 하이브리드 초전도 한류기에 관한 것이다. 본 발명의 하이브리드 초전도 한류기는, 초전도체와 차단기가 직렬회로로 결선되고, 구동코일과 전자기 반발판으로 구성된 구동부와 단락접점이 병렬회로로 결선되며, 상기 구동부와 단락접점으로 구성된 병렬회로와 한류소자가 직렬로 결선되고, 상기 초전도체와 차단기로 구성된 직렬회로와, 상기 구동코일, 단락접점, 한류소자로 구성된 회로가 병렬로 결선되어 이루어지는 사고 전류의 신속한 한류를 위한 하이브리드 초전도 한류기로서, 상기 초전도체와 차단기로 구성된 직렬회로에 직렬로 결선되며, 상시에는 on 상태를 유지하고 상기 사고 전류 유입에 의해 생성된 사고감지신호에 의해 구동되어 off 상태가 되는 전력용 반도체소자 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하이브리드 초전도 한류기는 전력용 반도체소자 스위치를 도입함에 의해 한류기의 동작 시 발생할 수 있는 한류 오동작의 가능성을 제거하여 운용 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
초전도 한류기, 전력용 반도체소자 스위치, 고속스위치, 차단기, 구동코일, 전자기 반발판, 단락접점

Description

하이브리드 초전도 한류기{Hybrid type superconducting fault current limiter}
본 발명은 하이브리드 초전도 한류기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 초전도체와 고속스위치 및 한류부로 구성된 하이브리드 초전도 한류기에 있어서, 사고 전류가 유입될 때 초전도체에 의해 감지된 사고 전류를, 고속 스위치가 한류부로 전달하는 동안 발생할 수 있는 차단기의 아크전류를 확실히 제거하여 하이브리드 초전도 한류기의 동작 신뢰도를 향상시키는 방안에 관한 것이다
초전도체는 정상상태에서는 저항이 0인 상태에서 계통에 존재하다가 사고 전류가 유입될 경우 초전도체가 켄치(Quench)됨으로써 저항이 발생되어 사고 전류를 제한한다. 하지만, 이 경우 초전도체에 발생된 저항에 의해 한류기에 다량의 에너지가 집중하게 된다. 따라서 초전도체를 운전하는 계통의 전압이 클수록, 초전도체에 발생되는 임피던스에 의한 사고 전류 제한에 따라 초전도체에 유입되는 에너지가 커지게 된다. 따라서, 이러한 초전도체의 에너지 분담을 줄이기 위해 초전도체 를 제작할 때 많은 양의 초전도체를 사용해야 한다.
그러나, 현재 초전도체의 가격이 고가이고, 다량의 초전도체를 사용할 경우 부피 증가로 인해 설치 비용, 초전도체의 냉각 비용 등의 부대비용이 증가하게 된다. 이러한 문제를 극복하기 위해서, 적은 양의 초전도체와 기존의 차단기술을 이용한 하이브리드 한류기(한국특허출원, 출원번호: 10-2006-0077520, 출원일: 2006.08.17)가 출원되었다.
도 1은 상기 기 출원된 하이브리드 한류기의 구조를 도시하는 회로도이다.
도 1의 한류기는 차단기(2a), 구동코일(2b), 전자기 반발판(2c), 단락접점(2d)으로 이루어진 고속스위치(2)와, 고속스위치(2)의 차단기(2a)와 직렬 결선된 초전도체(1)로 이루어진 주회로, 그리고 사고 전류를 한류시키기 위한 한류소자(3)로 이루어진 보조 회로로 구성되어 있다. 상기 고속스위치(2)는 차단기(2a)와 전자기 반발판(2c), 단락접점(2d)이 서로 기계적으로 연결되어 있어, 구동코일(2b)에 전류가 인가될 경우 전자기 반발판(2c)에 와전류가 인가되어 차단기(2a)와 단락접점(2d)이 함께 구동하게 되어 있다. 상기 한류소자(3)는 전력용 퓨즈, 저항, 리액터, 초전도체, 반도체소자 등으로 사고 전류를 제한 할 수 있도록 임피던스를 가지는 소자이다.
도 2는 상기 하이브리드 초전도 한류기의 시험 결과 그래프이고, 도 3은 도 2의 시험 결과에 따른 하이브리드 초전도 한류기의 동작 시점을 표시한 그래프이다. 도 2와 도 3의 한류소자는 한류퓨즈와 저항을 병렬 결선하여 설치되었다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 사고가 없는 정상 통전 중에는 전류 Itot는 닫혀 있는 차단기(2a)와 초전도체(1)를 통하여 통전하므로(Imain) 저항 발생에 의한 손실이 거의 발생하지 않는다. 그러나, 도 3에서 도시한 바와 같이 사고 전류가 유입되는 경우, 초전도체(1)는 매우 빠른 속도로 켄치가 되고(6-1), 초전도체(1)에서 발생된 저항에 의해 사고 전류는 구동코일(2b)로 우회하게 된다. 이때, 초전도체에 발생된 임피던스는 매우 낮게 발생되도록 설계되므로 계통의 전전압이 걸리는 것이 아니라 순간적으로 낮은 전압만 유기되기 때문에 적은 양의 초전도체를 사용할 수 있는 장점이 있다. 이 순간 구동코일(2b)로 유입되는 전류에 의해 자기장이 발생하게 되고, 구동코일의 상부에 위치한 전자기 반발판(2c)에 반자성 성분의 와전류가 유도된다. 이로 인해 전자기 반발판(2c)이 매우 빠른 속도로 이동하여 전자기 반발판(2c)과 기계적으로 연결된 차단기(2a)의 접점을 분리시켜 초전도체(1) 측으로 통전되는 사고 전류를 차단시킨다(6-2). 하지만 분리된 순간 차단기(2a)의 접점에서는 아크전류가 발생하여 초전도체(1) 측으로 전류 통전을 유지하려고 한다. 이에 대비하여 차단기(2a)의 접점이 분리되는 순간 차단기 접점에서 발생되는 아크를 소거하기 위해 전자기 반발판(2c)과 기계적으로 연결된 단락접점(2d)이 닫히도록 설계되어 있다(6-3). 단락접점(2d)의 역할은 초전도체(1)와 직렬로 결선된 차단기(2a) 접점의 아크전류의 소거와 사고 전류 유입에 따른 구동코일(2b)의 보호를 목적으로 한다. 결과적으로 전체 사고 전류는 단락접점(2d)를 통하여 보조 회로로 전달되어 차단기 양단의 아크는 소거되고(6-4), 직후 사고 전류는 보조 회로에 위 치한 한류소자(3)를 통해 한류가 된다(6-5). 여기서 한류소자(3)는 초전도체(1) 및 고속스위치(2)보다 늦게 동작하도록 설계된다.
그런데, 도 4(도 1의 하이브리드 초전도 한류기의 주회로 아크 차단 실패에 따른 시험 결과 그래프) 및 도 5(도 1의 하이브리드 초전도 한류기의 주회로 아크 차단 실패에 따른 Imain시험 결과 그래프)에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 사고 전류 제한 동작 과정에서 초전도체와 고속스위치로 구성된 주회로와 한류기능을 담당한 보조 회로간의 임피던스 차이로 인하여, 초전도체(1)와 직렬로 결선되어 있는 차단기(2a) 접점 양단의 아크가 보조 회로의 한류소자(3)의 동작이 수행되기 전에 충분히 소호되지 않을 수 있고(7-1), 이로 인하여 주회로와 보조 회로의 임피던스 차이에 의해 차단기 접점 양단의 아크가 재발호(7-2) 되어 아크 임피던스가 감소하게 될 수 있으므로, 이 경우 사고 전류는 주회로인 상전도로 전이된 초전도체(1)와, 아크로 인해 도통되고 있는 차단기(2a) 쪽으로 다시 통전하게 된다. 이때 상전도체로 전이된 초전도체(1)에 전압이 집중되고, 이로 인하여 사고 에너지가 초전도체로 집중되어 초전도체(1)가 손상되는 문제점이 있다.
본 발명은 하이브리드 초전도 한류기에 있어서 차단기의 아크가 완전히 소호되지 않는 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 차단기의 잔존 아크 전류를 완벽히 제거하거나 차단기를 무부하 동작케 하여 하이브리드 초전도 한류기의 오동작 가능성을 제거하여 동작 신뢰성을 향상시키는데 있으며, 이와 같은 기술적 과제를 달성할 수 있는 하이브리드 초전도 한류기를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 초전도체와 차단기가 직렬회로로 결선되고; 구동코일과 전자기 반발판으로 구성된 구동부와 단락접점이 병렬회로로 결선되며; 상기 구동부와 단락접점으로 구성된 병렬회로와 한류소자가 직렬로 결선되고; 상기 초전도체와 차단기로 구성된 직렬회로와, 상기 구동코일, 단락접점, 한류소자로 구성된 회로가 병렬로 결선되어 이루어지는 사고 전류의 신속한 한류를 위한 하이브리드 초전도 한류기에 있어서, 상기 초전도체와 차단기로 구성된 직렬회로에 직렬로 결선되며, 상시에는 on 상태를 유지하고 상기 사고 전류 유입에 의해 생성된 사고감지신호에 의해 구동되어 off 상태가 되는 전력용 반도체소자 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 초전도 한류기를 제공한다.
본 발명의 하이브리드 초전도 한류기는, 상기 전력용 반도체소자 스위치에 의해 발생하는 역전압을 방지하기 위해 상기 병렬회로와 상기 한류소자로 구성된 회로에 직렬로 결선되는 전력용 다이오드를 더 포함할 수 있으며, 같은 목적으로 상기 구동코일과 직렬로 결선되는 전력용 다이오드를 더 포함할 수 있다.
상기 전력용 반도체소자 스위치의 구동은, 초전도체의 켄치 발생에 따른 전압을 절연변압기를 통해 얻은 신호에 의해 개시되거나, 상기 사고 전류 유입에 따른 구동코일의 자장 발생으로 인한 반발판의 움직임을 감지하는 동작 센서의 신호에 의해 개시될 수 있다. 아울러, 상기 사고 전류 유입에 따른 구동코일의 자장 발생 신호에 의해 개시되거나, 상기 사고 전류 유입에 따른 반발판의 동작에 의해 이루어지는 단락접점의 양 접점의 접촉에 따라 발생하는 신호에 의해 개시될 수 있다.
상기 초전도체는 박막형 초전도체 또는 박막 선재형 초전도체인 것이 바람직하며, 특히 상기 초전도체는 Y-Ba-Cu-O 계열 고온초전도체 또는 Bi-Sr-Ca-Cu-O 계열 고온초전도체인 것이 바람직하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 한류소자는 상기 사고 전류 차단을 위한 사고 전류 차단장치 및 부하 저항체가 병렬로 결선된 회로로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 사고 전류 차단장치는 대표적으로 전력퓨즈, 비선형가변도체 및 초전도체로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전력용 반도체소자 스위치는 대표적으로 IGBT, GTO, IGCT 및 사이리스터(Thyristor)로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니 다.
본 발명은 또한, 상기 본 발명에 따른 하이브리드 초전도 한류기를 이용한 사고 전류의 한류 방법을 제공한다.
본 발명은 초전도체와 차단기로 구성된 직렬회로에, 사고 전류 유입에 의해 생성된 사고감지신호에 의해 구동되어 off 상태가 되는 전력용 반도체소자 스위치를 도입함에 의해, 한류기가 동작할 때 초전도체에 의해 사고 전류가 1차 한류되고 전류 대부분이 한류부로 우회된 후 차단기의 동작을 전후하여 전력용 반도체소자 스위치가 사고 전류를 완전히 차단하여 차단기로 하여금 무부하 동작케 함으로써, 차단기의 아크 발생에 의한 차단 지연 가능성을 완전히 제거함에 의해 동작 신뢰도를 향상시킨다.
이상 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술된 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력용 반도체소자 스위치를 적용한 하이브리드 초전도 한류기를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 하이브리드 초전도 한류기는 초전도체(1)와 고속스위치(2) 그리고 한류소자(3) 및 전력용 반도체소자 스위치(5)를 포함하여 이루어진다.
상기 초전도체(1)는 켄치 시 저항이 고속으로 증가하는 박막형 초전도체, 박막 선재형 초전도체 등으로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 초전도체(1)는 Y-Ba-Cu-O 계열의 고온초전도체 또는 Bi-Sr-Ca-Cu-O 계열의 고온초전도체로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 고속스위치(2)는 두개의 분리된 접점으로 구성된 단락접점(2d), 전자기 반발판(2c), 통전 전류에 의해 전자기력을 발생하는 구동코일(2b) 및 차단기(2a)를 포함한다. 여기서, 상기 전자기 반발판(2c)은 반자성 성분의 와전류가 유도되기 쉽도록 무게가 가볍고 전기전도도가 좋은 금속제로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 한류기기(3)는 전력퓨즈와 같은 사고 전류차단장치와 우회된 전류를 한류하기 위한 부하 저항체가 병렬로 연결된 것이다. 바람직하게, 상기 사고 전류차단장치는 전력퓨즈, 비선형가변도체 및 초전도체으로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전력용 반도체소자 스위치(5)는 상시에는 on 상태를 유지하고 있다가 사고 전류 유입에 의해 생성된 사고감지신호에 의해 구동되어 off 상태가 된다. 이를 통해 초전도체에 흐르는 전류를 완전히 제거할 수 있다. 즉, 본 발명의 하이브리드 초전도 한류기에 따르면, 고전류인 사고전류는 초전도체가 차단하고, 이 과정에서 잔류하는 아크 전류는 전력용 반도체소자 스위치를 이용해 제거함으로써, 초전도체에 에너지가 집중되어 초전도체가 손상되는 문제점을 제거하였다. 여기서, 상기 전력용 반도체소자 스위치(5)는 대표적으로 IGBT, GTO, IGCT 및 사이리스터(Thyristor)로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 전력용 반도체소자 스위치를 이용한 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 초전도 한류기의 동작 과정을 설명한다.
하이브리드 초전도 한류기가 정상상태에서 동작할 때, 극저온 상태에 있는 초전도체(1)에서는 저항이 발생하지 않고 전력용 반도체소자 스위치(5)는 on 상태에 있으며 전류는 초전도체(1)와 이와 직렬로 연결되어 있는 전력용 반도체소자 스위치(5) 및 차단기(2a)의 닫힌 접점을 통과하므로, 선로의 손실 발생 없이 안정적으로 운전하고 있는 상태를 유지한다.
그러나, 초전도체(1)에 그의 임계전류를 초과하는 전류가 인가되면 초전도성을 잃고 상전도 상태로 변화되어 저항이 급격히 증가한다. 따라서 하이브리드 한류기에 사고 전류가 유입될 때, 초전도체(1)에는 매우 빠른 속도로 저항이 발생하여 사고 전류는 구동코일(2b)로 우회하게 되는데, 이 때 발생한 전자기력에 의하여 구동코일에 위치한 전자기 반발판(2c)이 매우 빠른 속도로 이동하여 기계적으로 함께 연결된 차단기(2a)와 단락접점(2d)이 움직이게 된다. 이러한 동작의 결과로 차단기(2a)의 접점이 개방되어 초전도체(1) 측에 통전되던 전류가 차단되며 동시에 상단의 단락접점(2d)이 닫히게 되므로 구동코일(2b)에 통전되던 사고 전류는 우회하게 된다. 따라서 결과적으로 전체 사고 전류는 단락된 단락접점(2c)을 통하여 보조 회로인 한류소자(3)로 전달되며, 한류소자(3)의 동작에 의해 사고 전류가 한류된다.
보조 회로의 한류 장치가 사고 전류를 제한하기 전에 발생한 저항이 없는 경우에는, 하이브리드 한류기가 도2 및 도3과 같이 안정적으로 동작할 수 있다. 그러나, 도4와 도5와 같이 사고 전류의 크기가 증가되고 보조 회로의 한류 장치의 초기 저항이 존재하는 경우에는 고속 스위치에 위치하는 차단기(2a)의 양단 접점 사이에 발생하는 아크 전류의 소호시간이 길어진다(7-1). 결국, 차단기(2a) 양단의 아크가 재발호(7-2)되어 차단기와 초전도체를 포함하는 주회로에 사고 전류가 재투입되고, 이로 인하여 초전도체(1)에는 높은 전압이 인가되어 초전도 한류기 전체가 파손될 수 있는 심각한 사고가 초래된다.
이런 상황을 피하기 위해서는 한류소자의 초기 저항을 완전히 제거하거나 초전도체의 저항을 상당히 높게 유지하여 차단기(2a)의 접점이 열리는 도중 발생하는 아크전류(7-1)를 최대한 빨리 소호할 필요가 있다. 이를 위하여 본 발명에서는 도 6에 도시된 바와 같이 전력용 반도체소자 스위치(5)를 주회로에 직렬로 삽입하였다. 전력용 반도체소자 스위치(5)는 평상시에는 on 상태를 유지하다가 사고감지신호를 받는 즉시 이에 대응하여 off 상태가 되므로 차단기(2a) 양 접점에서 발생되 는 아크전류가 보다 빨리 그리고 완전히 소호되므로 차단기(2a)를 무부하 동작케 하고 선로 변경을 완전하게 함으로써 하이브리드 한류기의 동작 신뢰도가 향상될 수 있다.
여기서, 상기 전력용 반도체소자 스위치의 구동은, 바람직하게, 초전도체의 켄치 발생 시 초전도체와 병렬로 설치된 절연변압기에 유도된 전기 신호에 의해 개시되거나, 상기 사고 전류 유입에 따른 구동코일의 자장 발생으로 인한 반발판의 움직임을 감지하는 동작 센서의 신호에 의해 개시될 수 있다. 아울러, 상기 사고 전류 유입에 따른 구동코일의 자장 발생 신호에 의해 개시되거나, 상기 사고 전류 유입에 따른 반발판의 동작에 의해 이루어지는 단락접점의 양 접점의 접촉에 따라 발생하는 신호에 의해 개시될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이 사고 전류에 대한 한류 동작이 끝난 후 사고 전류가 차단되면, 초전도체가 초전도성을 회복하면서 전력용 반도체소자 스위치 또한 on 상태로 되돌려져 다시 한류 동작을 준비하게 된다.
도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 전력용 반도체소자 스위치를 적용한 하이브리드 초전도 한류기를 개략적으로 도시한 회로도이다. 도 7은 사고 전류 발생 직후 전력용 반도체소자 스위치의 동작에 있어서 발생할 수 있는 역전압을 방지하기 위해 보조 회로인 한류소자(3)에 직렬로 전력용 다이오드를 설치한 실시예에 대한 것이다. 그러나, 도 7의 전력용 다이오드는 한류된 사고 전류가 계속 통전되어야 하기 때문에 대용량의 다이오드를 이용해야 하는 단점이 있다. 하지만, 도 8과 같이 역전압을 방지하기 위한 전력용 다이오드(6)를 구동코 일(2b)과 직렬 결선시킬 경우 사고 전류 발생 초기에 역전압을 차단한 후 단락접점(2d)이 닫히게 된 이후(역전압 방지 이후)에는 통전되지 않게 되므로 도 7의 경우보다 통전 용량이 적은 전력용 다이오드를 사용할 수 있는 장점이 있다.
도 9는 본 발명을 통해 구현된 전력용 반도체소자 스위치를 이용한 하이브리드 초전도 한류기의 시험 결과 그래프이다. 시험 회로는 도 7과 같이 구성하였으며, 사용된 초전도체(1)는 YBCO 박막이고, 전력용 반도체소자 스위치(5)는 IGBT 소자이며, 한류퓨즈와 저항소자가 병렬로 이루어진 한류소자(3)를 이용하였다. 또한 전력용 반도체소자 스위치(5)의 구동신호는 단락접점(2d)이 기계적으로 닫히는 순간을 신호로 삼아 별도의 회로를 통해 전력용 반도체소자 스위치가 구동할 수 있도록 하였다. 도 9에서 도시한 바와 같이 사고발생 직후 Imain은 초전도체가 켄치(9-1)됨과 동시에 구동코일(2b)로 사고 전류가 우회되고(9-2), 이때 발생되는 자장으로 인하여 전자기 반발판(2c)이 구동되어 단락접점(2d)이 닫히게 되며(9-3), 동시에 차단기(2a) 접점은 분리가 되면서 차단기(2a)양단에는 아크전류가 남게 된다(9-4). 이와 동시에 단락접점(2d)이 닫히는 순간 전력용 반도체소자 스위치(5)를 구동하기 위한 신호가 발생하게 되고(9-5), 이 신호에 의해 전력용 반도체소자 스위치(5)가 동작하여(9-6) 고임피던스를 발생시킴으로 차단기 양단의 아크를 소호하게 된다. 이후, 사고 전류는 보조 회로인 한류소자(3)로 우회하게 되어, 사고발생 후 3.7 ms 시점에 한류소자(3)의 한류퓨즈가 동작함으로써 사고 전류를 제한하게 된다.
도 1은 종래의 하이브리드 초전도 한류기의 구조를 도시하는 회로도이다.
도 2는 도 1의 하이브리드 초전도 한류기의 시험 결과 그래프이다.
도 3은 도 2의 시험 결과에 따른 하이브리드 초전도 한류기의 동작 시점을 표시한 그래프이다.
도 4는 도 1의 하이브리드 초전도 한류기의 주회로 아크 차단 실패에 따른 시험 결과 그래프이다.
도 5는 도 1의 하이브리드 초전도 한류기의 주회로 아크 차단 실패에 따른 Imain 시험 결과 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력용 반도체소자 스위치를 적용한 하이브리드 초전도 한류기를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력용 반도체소자 스위치를 적용한 하이브리드 초전도 한류기를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력용 반도체소자 스위치를 적용한 하이브리드 초전도 한류기를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 9는 본 발명을 통해 구현된 전력용 반도체소자 스위치를 이용한 하이브리드 초전도 한류기의 시험 결과 그래프이다.

Claims (13)

  1. 초전도체와 차단기가 직렬회로로 결선되고; 구동코일과 전자기 반발판으로 구성된 구동부와 단락접점이 병렬회로로 결선되며; 상기 구동부와 단락접점으로 구성된 병렬회로와 한류소자가 직렬로 결선되고; 상기 초전도체와 차단기로 구성된 직렬회로와, 상기 구동코일, 단락접점, 한류소자로 구성된 회로가 병렬로 결선되어 이루어지는 사고 전류의 신속한 한류를 위한 하이브리드 초전도 한류기에 있어서,
    상기 초전도체와 차단기로 구성된 직렬회로에 직렬로 결선되며, 상시에는 on 상태를 유지하고 상기 사고 전류 유입에 의해 생성된 사고감지신호에 의해 구동되어 off 상태가 되는 전력용 반도체소자 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 초전도 한류기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력용 반도체소자 스위치에 의해 발생하는 역전압을 방지하기 위해, 상기 병렬회로와 상기 한류소자로 구성된 회로에 직렬로 결선되는 전력용 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 초전도 한류기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전력용 반도체소자 스위치에 의해 발생하는 역전압을 방지하기 위해, 상기 구동코일과 직렬로 결선되는 전력용 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 초전도 한류기
  4. 제1항 내지 제3항 중 선택된 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력용 반도체소자 스위치의 구동이, 상기 초전도체의 켄치 발생 시 상기 초전도체와 병렬로 설치된 절연변압기에 유도된 전기 신호에 의해 개시되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 초전도 한류기
  5. 제1항 내지 제3항 중 선택된 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력용 반도체소자 스위치의 구동이, 상기 사고 전류 유입에 따른 구동코일의 자장 발생으로 인한 반발판의 움직임을 감지하는 동작 센서의 신호에 의해 개시되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 초전도 한류기
  6. 제1항 내지 제3항 중 선택된 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력용 반도체소자 스위치의 구동이, 상기 사고 전류 유입에 따른 구동코일의 자장 발생 신호에 의해 개시되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 초전도 한 류기
  7. 제1항 내지 제3항 중 선택된 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력용 반도체소자 스위치의 구동이, 상기 사고 전류 유입에 따른 반발판의 동작에 의해 이루어지는 단락접점의 양 접점의 접촉에 따라 발생하는 신호에 의해 개시되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 초전도 한류기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 초전도체는 박막형 초전도체 또는 박막 선재형 초전도체인 것을 특징으로 하는 하이브리드 초전도 한류기.
  9. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 초전도체는 Y-Ba-Cu-O 계열 고온초전도체 또는 Bi-Sr-Ca-Cu-O 계열 고온초전도체인 것을 특징으로 하는 하이브리드 초전도 한류기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 한류소자는 상기 사고 전류 차단을 위한 사고 전류 차단장치 및 부하 저항체가 병렬로 결선된 회로인 것을 특징으로 하는 하이브리드 초전도 한류기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 사고 전류 차단장치는 전력퓨즈, 비선형가변도체 및 초전도체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 초전도 한류기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전력용 반도체소자 스위치는 IGBT, GTO, IGCT 및 사이리스터(Thyristor)로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 초전도 한류기.
  13. 제1항에 따른 하이브리드 초전도 한류기를 이용한 사고 전류의 한류 방법.
KR1020070083221A 2007-08-20 2007-08-20 하이브리드 초전도 한류기 KR100888147B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070083221A KR100888147B1 (ko) 2007-08-20 2007-08-20 하이브리드 초전도 한류기
US12/003,541 US7742264B2 (en) 2007-08-20 2007-12-28 Hybrid-type superconducting fault current limiter
EP08000312.2A EP2028741B1 (en) 2007-08-20 2008-01-09 Hybrid-type superconducting fault current limiter
CN2008100034483A CN101373895B (zh) 2007-08-20 2008-01-15 混合型超导故障限流器及限制故障电流的方法
JP2008012451A JP4533433B2 (ja) 2007-08-20 2008-01-23 ハイブリッド超電導限流器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070083221A KR100888147B1 (ko) 2007-08-20 2007-08-20 하이브리드 초전도 한류기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090019073A true KR20090019073A (ko) 2009-02-25
KR100888147B1 KR100888147B1 (ko) 2009-03-13

Family

ID=40088495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070083221A KR100888147B1 (ko) 2007-08-20 2007-08-20 하이브리드 초전도 한류기

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7742264B2 (ko)
EP (1) EP2028741B1 (ko)
JP (1) JP4533433B2 (ko)
KR (1) KR100888147B1 (ko)
CN (1) CN101373895B (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101044492B1 (ko) * 2010-04-23 2011-06-27 엘에스산전 주식회사 하이브리드 한류기
KR101053665B1 (ko) * 2009-09-30 2011-08-03 한국전력공사 한류 장치
KR20150007703A (ko) 2013-07-12 2015-01-21 한국전력공사 이중소자를 갖는 초전도 한류기 및 이의 제어 방법

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100954674B1 (ko) * 2008-02-05 2010-04-27 엘에스산전 주식회사 피크 전류 제한 장치
KR100981843B1 (ko) * 2008-10-30 2010-09-13 한국전력공사 선로 변경식 한류기
KR101022897B1 (ko) * 2008-12-31 2011-03-16 엘에스산전 주식회사 전류 제한 장치 및 이를 이용한 한류기
KR101099978B1 (ko) * 2008-12-31 2011-12-28 엘에스산전 주식회사 개폐기능을 구비한 제어모듈 및 한류기
CN102025138A (zh) * 2009-09-15 2011-04-20 北京云电英纳超导电缆有限公司 并联型超导故障限流器
US8739396B2 (en) * 2010-06-17 2014-06-03 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Technique for limiting transmission of fault current
EP2587654B1 (en) * 2010-06-25 2023-11-29 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Power conversion apparatus
CN102306933B (zh) * 2011-09-13 2014-01-15 山东大学 一种可靠性高的短路电流限制器及其方法
US8787999B2 (en) * 2011-04-15 2014-07-22 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Fault current limited system with current splitting device
KR101233048B1 (ko) * 2011-07-22 2013-02-13 엘에스산전 주식회사 한류기
KR101233003B1 (ko) 2011-07-22 2013-02-13 엘에스산전 주식회사 한류기
CN102520752B (zh) * 2011-12-04 2014-04-30 中国科学院电工研究所 一种失超触发加热器的过热保护装置
US9912148B2 (en) * 2013-03-15 2018-03-06 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Superconducting fault current limiter system
JP6069073B2 (ja) * 2013-04-01 2017-01-25 住友電気工業株式会社 限流装置
JP2014204460A (ja) 2013-04-01 2014-10-27 住友電気工業株式会社 限流・潮流制御装置
CN103296636B (zh) * 2013-05-24 2016-12-28 西安交通大学 一种基于自激振荡电路的高压直流气体断路器
KR101454295B1 (ko) * 2013-08-06 2014-10-28 엘에스산전 주식회사 한류 저항 소형화를 위한 한류기
CN103457256B (zh) * 2013-08-16 2015-11-04 国家电网公司 一种多端直流系统用直流断路器及其控制方法
KR101821439B1 (ko) * 2013-11-15 2018-03-08 엘에스산전 주식회사 한류기
CN104134979B (zh) * 2014-07-18 2017-02-15 中国科学院电工研究所 一种谐振式超导短路故障限流器
US9654102B2 (en) * 2014-10-09 2017-05-16 General Electric Company Hybrid direct-current circuit breaker
CN104253424A (zh) * 2014-10-20 2014-12-31 湖南大学 新型饱和铁芯高温超导限流器并可作为谐波抑制器
CN104332978A (zh) * 2014-11-12 2015-02-04 湖南大学 改进型饱和铁芯高温超导限流器
KR102167948B1 (ko) * 2014-12-31 2020-10-20 엘에스일렉트릭(주) 직류차단기 및 이의 차단방법
US9742185B2 (en) * 2015-04-28 2017-08-22 General Electric Company DC circuit breaker and method of use
WO2017029676A1 (en) * 2015-08-19 2017-02-23 KAFRI, Amizur Hybrid superconducting magnetic device
CN107221401B (zh) * 2016-03-22 2020-02-07 上海联影医疗科技有限公司 一种超导磁体系统及其失超保护方法
US9922781B2 (en) * 2016-06-08 2018-03-20 Eaton Corporation Hybrid MCCB employing electromechanical contacts and power electronic devices
CN108923401B (zh) 2018-08-27 2019-11-29 广东电网有限责任公司 一种超导限流器故障电阻和限流电流的计算方法及装置
CN110829396B (zh) * 2019-11-18 2022-04-15 武汉大学 基于限流器和断路器的混合直流输电故障处理系统及方法
CN112490064B (zh) * 2020-07-10 2023-09-05 安徽一天电气技术股份有限公司 一种开关

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3925707A (en) * 1973-10-17 1975-12-09 Westinghouse Electric Corp High voltage current limiting circuit breaker utilizing a super conductive resistance element
JPS6439221A (en) * 1987-07-31 1989-02-09 Toshiba Corp Current-limiting breaker
JP2597599B2 (ja) * 1987-09-30 1997-04-09 株式会社東芝 超電導限流開閉装置
JPH01185127A (ja) * 1988-01-11 1989-07-24 Mitsubishi Electric Corp 限流装置
JPH01255436A (ja) * 1988-04-01 1989-10-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体遮断器
US5225395A (en) * 1989-08-11 1993-07-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Supervisory system for superconductive transformer
JP3020560B2 (ja) * 1989-08-11 2000-03-15 株式会社東芝 超電導トランスの監視装置
JPH04105307A (ja) * 1990-08-24 1992-04-07 Mitsubishi Electric Corp 超電導マグネット装置
JPH04312717A (ja) * 1991-04-11 1992-11-04 Toshiba Corp 超電導限流器
JPH05260649A (ja) * 1992-03-06 1993-10-08 Takaoka Electric Mfg Co Ltd 超電導限流器
JPH05260648A (ja) * 1992-03-06 1993-10-08 Takaoka Electric Mfg Co Ltd 超電導限流器
WO1994003955A1 (en) * 1992-07-31 1994-02-17 Arch Development Corporation High temperature superconducting fault current limiter
JP3239754B2 (ja) * 1995-06-20 2001-12-17 株式会社日立製作所 限流装置
DE19744011A1 (de) * 1997-09-26 1999-04-01 Siemens Ag Leistungsschaltereinrichtung zur Energieversorgung und -verteilung
DE19756624A1 (de) * 1997-12-19 1999-07-01 Abb Research Ltd Vorrichtung zur Überstrombegrenzung
US6147844A (en) * 1998-12-30 2000-11-14 General Electric Company Quench protection for persistant superconducting magnets for magnetic resonance imaging
KR20030062598A (ko) * 2002-01-17 2003-07-28 한병성 자기유도를 이용한 dc-리액터타입 고온초전도 전류제한장치
KR100438790B1 (ko) * 2002-01-17 2004-07-07 이성룡 무효전력 보상기능을 갖는 dc-리액터 타입 고온초전도전류제한기
KR20030062596A (ko) * 2002-01-17 2003-07-28 한병성 사이리스터를 이용한 사고전류 크기조절이 가능한고온초전도 전류제한장치
KR100505054B1 (ko) * 2003-09-30 2005-08-02 엘에스산전 주식회사 초전도 저항형 한류기
US7440244B2 (en) * 2005-04-02 2008-10-21 Superpower, Inc. Self-triggering superconducting fault current limiter
KR100662754B1 (ko) * 2005-12-02 2007-01-02 엘에스산전 주식회사 초전도 저항형 한류기
KR100763163B1 (ko) * 2005-12-02 2007-10-08 엘에스산전 주식회사 재폐로 동작이 가능한 초전도 한류 시스템
KR100780706B1 (ko) * 2006-08-17 2007-11-30 엘에스산전 주식회사 복합형 초전도 한류기
KR100802312B1 (ko) * 2006-10-25 2008-02-11 엘에스산전 주식회사 일체형 고속 스위치 모듈을 구비한 반파 비한류형 초전도한류기
CN100464476C (zh) * 2006-11-30 2009-02-25 中国人民解放军海军工程大学 超导型混合限流开关
KR100848003B1 (ko) 2007-07-19 2008-07-23 일신아이비에스(주) 원단의 합포방법 및 합포장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101053665B1 (ko) * 2009-09-30 2011-08-03 한국전력공사 한류 장치
KR101044492B1 (ko) * 2010-04-23 2011-06-27 엘에스산전 주식회사 하이브리드 한류기
KR20150007703A (ko) 2013-07-12 2015-01-21 한국전력공사 이중소자를 갖는 초전도 한류기 및 이의 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP2028741A2 (en) 2009-02-25
CN101373895A (zh) 2009-02-25
EP2028741A3 (en) 2014-10-01
EP2028741B1 (en) 2016-06-08
US20090052097A1 (en) 2009-02-26
JP4533433B2 (ja) 2010-09-01
US7742264B2 (en) 2010-06-22
KR100888147B1 (ko) 2009-03-13
JP2009050140A (ja) 2009-03-05
CN101373895B (zh) 2011-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20090019073A (ko) 하이브리드 초전도 한류기
KR101044492B1 (ko) 하이브리드 한류기
EP2502248B1 (en) Device and method to break the current of a power transmission or distribution line and current limiting arrangement
JP4468941B2 (ja) 複合型超電導限流器
KR101483298B1 (ko) 모터 시동기
EP2601663B1 (en) Circuit breaker
KR101233048B1 (ko) 한류기
KR101182968B1 (ko) 하이브리드 초전도 한류기
CN109997208B (zh) 低压断路器装置
JP2008048588A5 (ko)
KR101233003B1 (ko) 한류기
JP2008109832A5 (ko)
US6239514B1 (en) Electric switching device and a method for performing electric disconnection of a load
EP2722861B1 (en) Fault current limiter arrangement
CN101728812B (zh) 线通信型故障限流器
KR101963348B1 (ko) Ｄｃ 사고 전류 차단을 위한 선로 분산 스위칭 시스템
JP7277549B2 (ja) 送電グリッド用ハイブリッドスイッチング装置
KR101053665B1 (ko) 한류 장치
JP3581219B2 (ja) 複合型スイッチング装置
JP2022094932A (ja) 送電グリッド用ハイブリッドスイッチング装置
CN115699492A (zh) 固态绝缘开关
Shammas Combined conventional and solid-state device breakers
WO1999031693A1 (en) An electric switching device and a method for performing electric disconnection of a load
SU1111211A1 (ru) Выключатель посто нного тока
JPH01248422A (ja) 直流しゃ断器回路の接触器制御回路

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130304

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140303

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150302

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160303

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170303

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190219

Year of fee payment: 11