이중철심을 이용한 병렬연결된 자기결합형 초전도한류기의 전류제한 및 회복특성

Abstract

본 논문은 고장발생 초기 고장전류의 크기에 따라 피크전류제한 기능을 갖도록 하나의 철심에 기존 1차 코일과 2차 코일이 병렬로 연결된 초전도 소자 1과 추가적인 철심을 사용하여 3차 권선에 초전도 소자 2가 연결된 자기결합형 초전도한류기를 제안하였다. 이중 철심을 이용하여 코일 1과 코일 2간 병렬로 연결한 자기결합형 초전도한류기가 고장발생시 피크전류를 초전도 소자 1만이 분담하는 것을 확인할 수 있었다. 그 이유는 초기 사고전류의 순간적인 요소가 커서 초전도 소자 1이 ?치되어 작동하였으나, 코일 3에 흐르는 전류가 임계전류를 초과하지 않았고, 이로 인해 초전도 소자 2가 ?치되어 작동하지 않았기 때문이다. 사고 시 피크전류를 순차적인 초전도 소자로 제한하기 위해서는 코일 1이 낮은 자기인덕턴스 값을 갖고 있으면서도 코일 2보다 코일 3이 보다 높은 자기인덕턴스 값을 갖도록 설계해야 할 것이다. 또한, 고장 발생 초기 사고전류의 크기를 결정하는 고장조건 중의 하나인 1차 코일과 2차 코일간의 권선비가 0.25일 때 두 SFCL의 전류제한 및 회복특성에 대한 검증을 선로단락실험을 통해 분석되었다. 이 단락실험의 분석결과, 가극결선인 경우가 감극결선한 경우보다도 전류제한 및 회복특성이 더욱 우수함을 확인할 수 있었다. In this paper, in order to support the peak current limiting function depending on the intensity of the fault current at the early stage of failure, a two magnetically coupled type superconducting fault current limiter (SFCL) is proposed, which includes high-Tc superconducting (HTSC) element 1, where the existing primary and secondary coils are connected to one iron core in parallel, and HTSC element 2, which is connected to the tertiary winding using an additional iron core. The results of the experiments in this study confirmed that the two magnetic coupling type SFCL having coil 1 and coil 2 connected in parallel using dual iron cores is capable of having only HTSC element 1 support the burden of the peak current when a failure occurs. The reason for this is that although HTSC element 1 was quenched and malfunctioned because the instantaneous factor of the initial fault current was large, the current flowing to coil 3 did not exceed the critical current, which would otherwise cause HTSC element 2 to be quenched and not function. In order to limit the peak current upon fault through the sequential HTSC elements, the design should allow it to have the same value as the low value of coil 1 while having coil 3 possess a higher self-inductance value than coil 2. In addition, a short-circuit simulation experiment was conducted to examine and validate the current limiting and recovery characteristics of the SFCL when the winding ratio between coil 1 and coil 2 was 0.25. Through the analysis of the short-circuit tests, the current limiting and recovery characteristics in the case of the additive polarity winding was confirmed to be superior to that of the subtractive polarity winding.