전력계통 해석의 정확도 향상을 위해서는 해석용 데이터의 정확한 입력이 필수적이나, 우리가 사용하고 있는 해석용 프로그램의 알고리즘상 한계, 실제 전력계통에 설치중인 비표준 전력설비의 데이터 적용상 문제점 둥으로 현재 우리가 사용하고 있는 계통해석용 데이터는 정확도면에서 다소 보완이 필요하다. 이와 관련하여 본 고에서는 전력계통 해석 정확도 향상을 위한 각 상별로 다른 변압기 임피던스의 합리적인 적용방법, 우리계통에 다수 설치되어 있는 기준 외 변압기 데이터 처리방법, 발전기 단자전압과 Step-up 변압기 정격전압 상이로 인한 데이터 적용상 문제의 해결대안을 모색하였고, 현재 우리가 적용하고 있는 송전선로의 선로정수 데이터를 대푯값과 비교분석을 통하여 정확성 의심개소를 제시하였으며, 기존 방식의 해석결과와 금번 개선안 적용시의 해석결과를 실계통 운전실적을 중심으로 비교하여 계통해석 정확도 차이를 나타내 보였다.
본 논문에서는 LED 구동용 전원장치의 필터커패시터와 변압기 권선비에 따른 MOSFET의 전압 정격 및 스위칭 손실 특성 등을 다루었다. 스위칭 손실을 최소화 하려면 변압기 권선비를 최적화할 필요가 있다. 또한 필터커패시터 값이 MOSFET의 전압정격에 영향을 미치므로 이를 고려한 설계가 필요함을 확인하였다.
동일한 변압기에서 인출된 서로 다른 선로 중 한 곳에서 지락이나 단락등의 사고가 발생하면, 고장선로 뿐 아니라 주변선로에도 사고가 제거되기 전까지 전압강하 현상이 발생하게 된다. 근래에 들어서 이러한 현상에 의한 피해사례가 많이 보고되고 있으며, 전력공급자나 수용가에서도 이 문제에 대해 높은 관심을 보이고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제에 대한 대책으로 직렬변압기를 통하여 전압을 주입함으로서 부하에 항상 안정적인 전압을 공급할 수 있는 순간전압 보상장치에 대하여 연구하였다. 본 논문에서는 입력 전압의 peak값을 검출하여 직렬 주입될 전압의 크기와 위상을 구하는 방식을 사용하였고, 20kW급 prototype을 제작하여 실험을 수행하였다.
이 논문에서는 연료전지용 3상 전류형 능동 클램프 DC/DC 컨버터의 기동 방법을 제안하고, 정상상태에서 컨버터의 출력 전압 및 입력 전류 제어기를 설계하였다. 3상 전류형 능동 클램프 DC/DC 컨버터는 가동시 클램프 전압과 출력 전압의 차로 인해 스위치 및 변압기 전선에 큰 단락 전류가 흐르는 단점이 있다. 그러므로 가동시 입력 인덕터에 2차 권선을 감아 플라이백방식을 이용하여 출력 전압을 확립시키는 방법을 제안하였다. 정상 상태에서 출력 전압 및 입력 전류 제어를 위해 두 개의 종속 연결 PI 제어기를 설계하였다. 전압 제어 이득의 시정수가 전류 제어 이득의 시정수보다 크게 함으로써 제어기의 안정도를 향상시켰다. 시뮬레이션을 통해 기동 방법을 확인하였다. 500w급 컨버터를 제작하였고, 실험을 통해 설계한 제어기의 성능을 확인하였다.
Bus Way는 발전기 단자와 변압기 단자의 연결부분, 변압기와 Switching장치의 연결부분등에 주로 사용되고 있다. 최근에는 발전기 변압기등의 단위용량이 점차 증가하고 있으며, 사용전압 및 전류도 높아지고 있어, Bus Way system도 고도의 기술을 요하게 되었다. 대전력용으로 널리 사용되고 있는 IPB(Isolated Phase Bus)의 경우, 외국에서는 이에 대한 상당한 연구가 오래전 부터 진행되어 왔으나, 국내에서는 이에대한 기술이 미흡하여 장치의 대부분을 외국에 의존하고 있다. 본고에서는 IPB를 중심으로 Bus Way의 설계시 고려해야할 일반적인 사항에 대하여 기술하였다.
본 논문은 LVI 시험기를 개발하여 모델 변압기 및 유입식 변압기에 적용해 LVI 시험 분석기술을 개발하였다. LVI시험기는 본체, 터미널 박스 및 케이블로 구성하였고, ANSI규격에서 요구하는 출력특성을 갖도록 설계 제작하였다. 모델 변압기는 탭들을 만들어 변압기의 권선변형 모델을 만들 수 있도록 하였고, 유입식 변압기는 실제 현장에서 사용되는 3상 변압기이다. LVI 시험기는 펄스폭이 1000 ㎱ 이하의 파두 시간과 펄스 최대 전압 500 V로 제작되었다. LVI 시험기로써 실험을 실시하여 성능을 평가한 결과 측정된 파형 분석으로 권선의 축방향과 반경방향으로의 움직임을 구별할 수 있어 변압기 예방 진단에도 효과가 기대된다.
자성나노유체(ferrofluid)는 계면활성제로 코팅된 직경 10 nm인 자성나노입자(magnetic nanoparticle)가 바탕액체(물 또는 오일 등)에 분산하고 있는 액체이다. 최근 연구에 의하면 자성나노 유체가 변압기 절연유로 사용될 경우 열전달 및 절연 특성이 향상된다고 보고되고 있다. 또한 자성나노유체에 포함된 자성나노입자는 영구자석 및 전자석 등에 의한 외부 자기장뿐만 아니라, 두 전극 사이에 인가된 전기장에 의한 유도자기장에 영향을 받는다고 한다. 본 연구에서는 두 전극 사이 전압을 1 kV로 인가한 경우에서 광학현미경을 이용한 자성나노입자의 마이크로 채널(microchannel) 내부 이동특성 관측 및 Maxwell 방정식을 이용한 전자기장 수치해석을 수행하였다. 실험 및 해석 결과를 통하여 자성나노유체에 포함된 자성나노입자가 인가된 전기장에 의하여 발생되는 이동특성을 분석하고, 선행연구에서 보고된 절연특성 변화에 관한 상관관계에 대해 고찰하였다. 광학현미경 관측 결과로부터 전기장이 인가되지 않은 경우에 균일하게 분산되어 있는 자성나노입자는 전기장 인가에 따라 발생되는 유도자기장에 의하여 입자 간의 뭉침(agglomeration) 현상과 전극 주위로 이동하려는 성질을 확인하였다. 또한 수치해석 결과로부터 자성나노입자의 존재로 인하여 전극 사이의 전기장 강도와 자속밀도가 증가함을 확인하였으며, 자성나노입자의 이동을 유발하는 유도자기장이 전극 주위에서 큰 것을 파악할 수 있었다. 이와 같은 결과는 자성나노입자가 변압기 절연유에 첨가된 경우우 절연파괴전압이 변화되는 이유를 설명할 수 있는 근거가 된다.
기존 국내 도시철도차량 추진시스템의 주변압기의 경우 권선형의 유입식 변압기가 사용되고 있다. 이러한 입력용 주변압기는 일반적으로 무게가 많이 나가며 전력밀도가 낮다. 또한 기존의 변압기의 경우 오일을 이용하여 절연을 하기 때문에, 정기적인 유지 보수에 따른 비용 발생 및 절연유의 오염에 따라 변압기 수명 단축 및 전력 품질 저하, 전력 손실증가, 전압 강하, 누유에 의한 환경 문제 등 여러 문제를 가지고 있다. 본 논문에서는 권선형 유입식 변압기를 대체하는 반도체 변압기 시스템 모델을 제안하였다.
안전한 접지설계는 사고 시에 대지로 고장전류를 흘려보내는 수단과 인체가 사고기기에 접촉 시에 위험에 노출되지 않도록 하는데 있다. 변압기 중성점 접지는 1선 지락사고 시 중성점전위가 허용치 이하가 되도록 접지되어야 한다. 변압기 외함 접지는 절연사고로 외함에 전류가 흐를 때 인체 허용전압과 전류 이내로 저감시키는 목적으로 사용되고 있다. 본 논문에서는 사고 시 중성점 전위와 접촉전압을 계산하여 배전 변압기의 접지저항 영향을 심도있게 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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