As power systems grow more complex and power demands increase, the need of underground transmission system is increasing gradually. But it is very difficult and high in cost to construct new ducts and/or tunnels for power cables in metropolitan areas. HTS (High Temperature Superconducting) cable can carry very high current densities with strongly reduced conductor loss and allow high power transmission at reduced voltage. Therefore HTS cable can transfer more power to be moved in existing ducts, which means very large economical and environmental benefits. A development project for a 22kV class HTS cable is ongoing at a research centers, and the cable manufacturer in Korea. In this paper, we carried out investigation for application of 22kV class HTS cable in Korean utility networks. The results show that the HTS cable is applicable to replace IPB in pumping-up power plant, withdrawal line in distributed generation, withdrawal line in complex power plant, and conventional under ground cable. Finally, as the cost of HTS wire and refrigeration drops, the technical and economical potential of HTS cable is evaluated positively.
HTS power transmission cable is expected to transport large electric power with a compact size. We are developing a 3-core, 22.9 kV, 50 MVA class HTS power cable, and each core consists of a conductor and shield wound with Bi-2223 tapes, electrical insulation with laminated polypropylene paper (LPP) impregnated with liquid nitrogen. This paper describes the design and experimental results of the model cable for the 22.9 kV, 50 MVA class HTS power transmission cable. The model cable was used the SUS tapes instead of HTS tapes because of testing the electrical characteristics only. The model cable was 1.3 m long and electrical insulation thickness was 4.5 mm. The model cable was evaluated the partial discharge (PD), AC and Impulse withstand voltage in liquid nitrogen. The AC and Impulse withstands voltage and PD inception stress was satisfied with the standard of Korea Electric Power Corporation (KEPCO) in the test results. The 3-core 22.9 kV, 50 MVA class HTS power cable has been designed and manufactured based on these experimental results.
As power demand increases gradually, the call for underground transmission system increases. But it is very difficult and high in cost to construct new ducts and/or tunnels for power cables in metropolitan areas. HTS (High Temperature Superconducting) cable has the several useful characteristics such as increased power density. Therefore HTS cable can allow more power to be moved in existing ducts, which means very large economical and environmental benefits. In this paper, we investigate the status of korean power system and underground transmission system. Based on this, the feasibility study on applying 22kV class HTS cable to korean power system is carried out and then we propose the new power system configuration of metropolitan area with 22kV class HTS cable.
2002년부터 시행되어오고 있는 제조물 책임법에 의해 사고케이블의 원인분석과 사고패턴에 대한 데이터베이스화가 중요하다. 더욱이 가속열화상태에서 전력케이블 사고의 패턴 및 모의실험은 데이터베이스 시스템 구축에 필요하다. 본 논문에서는 열 열화 따른 22.9[kV]이하 케이블의 열 충격시험을 수행하였다. 이 시험은 IEC60811-3-1에 따른다. 시험결과로부터, 22.9[kV]급 A사 전력케이블은 표면이 변색되었고 길이방향으로 급격하게 감소되었다. 특히, A사 전력케이블의 열 중량 특성이 심하게 변함에 따라, 케이블 제조상의 문제일 것이라 추측된다. 만약 전력케이블의 제조상의 결함에 의한 것이라면, 피해자들은 PL환경 하에 손해배상을 받을 수 있을 것이다.
This paper presents experimental data from model windings with different arrangement of coil in order to provide information to design a 22.9kV class HTS transformer. Before experiment, the composite insulation of two different type of HTS transformers are investigated. The first basic of investigation is a breakdown characteristic of liquid nitrogen and flashover characteristic on the GFRP surface under ac and impulse, The second investigation is insulation design, manufacture and test of model windings. These include a AC withstand voltage test of 50 kV rms and a lighting impulse test of 150 kV at peak.
본 연구에서는 22.9[kV] 애자의 표면오염에 의한 자외선 영상과 거동을 통해 자외선 이미지 형태 판단법을 정의하였다. 코로나 방전에 의해 나타나는 자외선 영상은 아메바, 젤리피쉬, 썬플라워 형태 등 3가지로 나누어지며, 세부적으로는 8개의 진행 메커니즘으로 구분하였다. 전력설비가 설치된 현장에서는 즉각적으로 이 판단 방법으로 전력 설비의 열화된 부분을 찾을 수 있다. 이는 신뢰성 있는 데이터를 통해 전력설비의 열화를 판단하는 기준에 활용이 가능하다. 향후 현장진단에 적합한 기술로서의 연구가 활용될 것이다.
본 논문에서는 액티브 스너버형 플라이백 컨버터를 60W급 어댑터에 적용하고 시험 회로를 제작하여 그 시험 결과를 보고하였다. 특히 어댑터의 시험 회로는 입력전압이 110V와 220V 겸용으로 설계하였으며 출력전압은 노트북 컴퓨터 등에서 가장 많이 사용되는 19V 60W급으로 설계하였다. 시험용 60W급 어댑터의 체적은 약 $50cm^3$, 전력밀도는 약 $1.22W/cm^3$로 설계하여 사이즈를 최소화 시켜서 휴대성을 확인 하였다. 시험 회로는 입력전압 변화에 대해 최대부하 60W에서는 최대 90.88%의 고효율을 나타내었다. 입력전압 220V에서 효율은 60W 출력에서 최대 91.04%이었다. 또한 부하 전력에 대한 출력전압 안정도는 약 0.07%이내로 관측되었다.
This paper presents experimental data from model windings with different arrangement of coil in order to provide information to design a 22.9 kV class HTS transformer. Before experiment, the composite insulation of two different type of HTS transformers are investigated. The first basic of investigation is a breakdown characteristic of liquid nitrogen and flashover characteristic on the GFRP surface under ac and impulse, The second investigation is insulation design, manufacture and test of model windings. These include a AC withstand voltage test of 50 kV rms and a lighting impulse test of 150 kV at peak.
본 논문에서는 220 V의 AC 전원을 공급받아 13.56 MHz의 RF 신호를 출력하는 고효율, 고출력 Class E 전력송신기를 설계하였다. 송신기는 AC-DC 변환기와 class E 전력 증폭기로 구성된다. 설계된 AC-DC 변환기는 220V/60 Hz의 가정용 전원을 공급 받아서 약 290 V의 DC 전압을 출력한다. 이때, AC-DC 변환기는 98.03 %의 매우 높은 변환 효율을 가진다. 변환 효율을 최대로 하기 위하여 별도의 DC-DC 변환기를 사용하지 않고, AC-DC 변환기의 출력 전압을 주 전력 증폭기의 드레인 바이어스 전압으로 사용하였다. 또한, class E 전력 증폭기의 전력손실을 최소화하기 위해 high-Q 인덕터를 제작하였다. 측정 결과, 13.56 MHz에서 동작하는 class E 전력 증폭기는 최대 출력 전력 323.6 Watt에서 84.2 %의 PAE(Power-Added Efficiency)를 가진다. AC-DC 변환기를 포함한 class E 전력 송신기는 323.6 Watt에서 82.87 %의 매우 높은 효율 특성을 나타낸다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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