분로저항을 가진 저항형 초전도 한류기의 전기적 특성

Electrical properties of a resistive SFCL with shunt resistor

YBCO film을 이용한 meander 형태의 저항형 한류기에서 고장이 발생하였을 때 초기의 과도상태에서 볼수 있는 첨두전류를 억제하기 위하여 shunt 저항을 병렬로 취부한 경우의 전기적특성을 살펴보았다. 인가전압을 16.5 V$_{peak}$로 가하고 R$_0$는 1 ${\omega}$,R$_L$을 7.7 ${\omega}$으로 하고 shunt 저항을 5 ${\omega}$으로 하였을 때 약 12.2 A$_{peak}$의 전류값에서 최초quench가 발생하였으며 초전도 한류소자에 quench 발생으로 인한 저항이 발생함과 동시에 I$_1$으로 흐르던 사고전류의 일부가 shunt 저항이있는 I$_2$으로 서서히 분로하여 첨두전류가 거의 발생하지 않았다. 이때 초전도 한류기를 적용하지 않은 경우 최대 사고전류는 약 16.5 A$_{peak}$이었으며 초전도 한류기를 적용한 경우는 최대 한류전류값이 9 A$_{peak}$에서 4주기후에는 5.8 A$_{peak}$이었다. 인가전압 V$_0$=113 V$_{peak}$이고 표준저항 R$_0$는 1${\omega}$, 그리고 R$_L$을 7.7 ${\omega}$으로 하고 shunt 저항을 5 ${\omega}$으로 하였을 때 사고각 0 $^{\circ}$에서 사고전류값이 최고 23.0 A$_{peak}$까지 상승하고 이후 일정한 값을 유지하였다. 일반적으로 사고발생 직후에는 전류변화율에 의하여 전류값의 급격한 상승을 보이지만 shunt 저항이 전류분류의 역할을 수행하여 첨두전류는 거의 발생하지 않았다. 또한 상온의 gold층의 저항을 감안했을 때 사고발생후 약 36msec 후에 상온에 도달하였으며 shunt 저항이 없는 경우의 11 msec에 비하여 약 3배이상 길어졌다. 사고각 45 $^{\circ}$와 90 $^{\circ}$인 경우는 반복실험에 의한 시편의 특성저하(degradation)에 의하여 정상상태에서 초전도체에 흐르는 전류가 약간 발생하였다. 계통의 신뢰성이 중요한 요소로 작용하는 실제운전에서는 시편의 특성저하에 의한 quench전류의 감소를 감안하여 적절한 운전조건을 도출하여야 한다. 이상에서 앞으로는 장기간의 실제운전 조건을 고려하여 시편의 특성저하(degradation)와 가혹조건에 대한 전기적 특성에 대한 연구를 병행하고자 한다.

We fabricated a resistive SFCL having a shunt resistor parallel to it in order to bifurcate the transient current at faults. The SFCL consists of a YBCO film coated with an Au layer (10 ${\omega}$ at room temperature), which is to disperse the heat generated at hot spots in the YBCO film, and the 5 ${\omega}$ shunt resistor. The minimum quench current of the SFCL was found to be 12.2 A$_{peak}$. This SFCL successfully controlled the fault current below 23 A$_{peak}$ which is otherwise to increase up to 113 A$_{peak}$. Bifurcation of the current resulted in the temperature rise of the YBCO/Au film 3 times slower than without the shunt, protecting the SFCL at high currents.