고온 초전도 변압기의 특징과 현황

소개글

현재 날이 갈수록 지구 온난화가 심각해지고 화석 에너지의 고갈로 신재생 에너지나 에너지 효율을 증가시키기 위한 노력이 점점 커지고 있다. 그에 따라 본 논문에서는 현재 발전에서부터 송배전까지의 에너지 손실이 4%에 이르는 점을 알고 또한 그에 따른 에너지 효율을 높이기 위해 고온 초전도 변압기에 대해 살펴보았다.
고온 초전도 전력기기는 늦어도 21세기 초에는 실용화 될 것으로 예상하고 있고, 이 중에서도 고온 초전도 변압기가 가장 먼저 실용화되고 수요가 많을 것으로 예상된다.
대형 고온 초전도 변압기의 경우에는 일반 변압기에서 발생하는 손실의 70%가 감소하여, 0.2∼0.4%의 효율이 상승할 것으로 발표 되었다. 또한 대형 초전도 변압기의 경우에 권선과 철심의 무게가 상당히 줄기 때문에, 대형 변압기의 운반 시에 발생하는 문제들을 상당히 감소 시킬수 있다. 예를 들어 30MVA의 일반 변압기의 무게가 48ton인데 반해 고온 초전도 변압기의 무게는 24ton으로 절반 이상 감소하고, 이는 가장 큰 이점으로 생각된다.
본 논문에서는 먼저 초전도 변압기의 특징을 4가지 형태로 알아보고, 국내외의 초전도 변압기의 발전과 현재 현황을 살펴본 뒤, 초전도 변압기의 특성해석을 간단히 해 보았다.

목차

國文抄錄 ⅴ

제 1 장 서 론 1
1.1 초전도 변압기의 대두 1
1.2 초전도 변압기 1

제 2 장 본 론 2
2.1 고온 초전도 변압기의 특징 2
2.1.1 손실 2
2.1.2 크기 및 가격 4
2.1.3 수명 및 정격 6
2.1.4 고온 초전도 선재 6
2.2 초전도 변압기의 개발 사례와 현황 8
2.2.1 해외 고온 초전도 변압기 8
2.2.2 국내 고온 초전도 변압기 11

제 3 장 고온 초전도 변압기의 특성해석 14
3.1 고온 초전도 변압기의 특성해석법 14
3.1.1 권선배치 14
3.1.2 손실 15
3.1.2.1 철손 15
3.1.2.1 교류손실 15
3.1.3 고온 초전도 변압기의 과도해석 16
3.1.3.1 전류계산 16
3.1.3.2 온도와 저항 17

제 4 장 결 론 18

參考文獻 15

본문내용

2.1 고온 초전도 변압기의 특징
2.1.1 손실
초전도체의 가장 크게 알려진 대표적인 특징은 일정 온도 이하에서 저항이 0이 된다는 점이다. 하지만 이렇게 일반적으로 알려진 것과는 달리 초전도체가 주어진 조건 하에서도 저항이 정확히 0이 아니라 거의 0에 가깝게 된다는 점이다. 하지만 여기서 발생하는 저항은 무시해도 될 정도이다. 그렇다면 고온 초전도 변압기가 과연 손실이 0에 가까운가를 생각해 보면 그렇지도 않다. 이 부분에 대해 알기 위해서는 일반적인 변압기에 대해 우선 알아야 한다.
일반 변압기의 손실에는 크게 동손과 철손으로 나누어 볼 수 있다. 또 좀 더 세세하게는 일반 변압기의 절연유에서 발생하는 유전체 손실과 변압기 외함에서 발생하는 자속으로 인한 표유 손실을 들 수 있다.
고온 초전도 변압기의 전자기적인 구조는 일반 변압기와 같은 철심을 가운데 두고 1차 권선과 2차 권선을 감아 누설자속을 최소화 시키는 방식이기 때문에 자속의 전달에서 이루어지는 철손은 피할 수 없는 부분이다. 또한 일반 변압기에 있는 유전체 손실과 표유 손실도 피할 수 없다. 하지만 일반 변압기가 권선의 냉각을 위해 절연유를 사용하는 대신에 고온 초전도 변압기의 냉각을 위한 액체 질소가 절연 기능까지 담당하게 된다. 이 액체 질소는 일반 변압기에 사용하는 절연유보다 절연 특성이 우수하고 유전체 손실도 적다. 액체 질소 자체는 절연 특성이 우수하지만 액체 질소가 기화하여 액체 질소 내에 기포가 생기고 이러한 기포는 액체 질소의 절연 능력을 감소시킨다. 따라서, 고온 초전도체의 냉매로 액체 질소를 사용 시에는 Subcooling 이라는 방식을 사용한다. 이 Subcooling은 액체 질소의 기압을 낮추어 액체 질소의 끓는점을 낮추는 방식이다. 이러한 방식을 사용하게 되면 기화한 액체 질소가 액체 내에 잠겨있지 않고 외부로 배출되어 기포에 의한 절연내력 감소를 막을 수 있게 된다.
다시 일반 변압기에서 발생하는 손실을 보면 철손과 동손이 있다고 하였는데, 이들은 상호 보완적인 관계를 가지고 있다.

참고 자료

없음