Characteristics of the Flux-lock Type Superconducting Fault Current Limiter According to the Iron Core Conditions

The superconducting fault current limiters(SFCLs) provide the effect such as enhancement in power system reliability due to limiting the fault current within a few miliseconds. Among various SFCLs we have developed a flux-lock type SFCL and exploited a special design to effectively reduce the fault current according to properly adjustable magnetic field after the short-circuit test. This SFCL consists of two copper coils wound in parallel on the same iron core and a component using the YBCO thin film connected in series to the secondary copper coil. Meanwhile, operating characteristics can be controlled by adjusting the inductances and the winding directions of the coils. To analyze the operational characteristics, we compared closed-loop with open-loop iron core. When the applied voltage was 200[Vrms] in the additive polarity winding, the peak values of the line current the increased up to 30.71[A] in the closed-loop and 32.01[A] in the open-loop iron core, respectively. On the other hand, in the voltages generated at current limiting elements were 220.14[V] in the closed-loop and 142.73[V] in the opal-loop iron core during first-half cycle after fault instant under the same conditions. We confirmed that the open-loop iron core had lower power burden than in the closed-loop iron core. Consequently, we found that the structure of iron core enabled the flux-lock type SFCL at power system to have the flexibility.

자속구속형 초전도 전류제한기의 철심조건에 따른 특성

초전도전류제한기(SFCL)는 전력계통내 적용시 계통보호를 보다 향상시킬 수 있는 방안으로써 수초이내에 신속하게 사고전류를 제한한다. 이러한 SFCL중 자속구속형 전류제한기의 설계구조는 자속구속리액터인 하나의 철심에 1차측과 2차측 코일이 병렬로 결선되어 있다. 또한 전류제한소자인 YBCO박막과 2차측 코일을 직렬로 결선하여 설치장소의 조건에 따라 인덕턴스와 2차측 코일의 극성방향으로 과도전류 크기를 조절할 수 있다. 이러한 동작특성은 철심을 자속매개체로 적용되기 때문에 철심조건에 따른 성능평가실험은 필수적이다. 가극결선에서 전원전압을 200[Vrms] 인가시 피크전류는 폐루프가 30.71[A], 개루프가 32.01[A]까지 상승됨에 따라 초기과도 응답특성은 폐루프가 유리하였다. 하지만, 소자에 발생되는 전압이 폐루프가 220.14[V], 개루프가 142.73[V]까지 상승함에 따라, 폐루프 철심구조시 전류제한소자의 부담이 가중됨을 알 수 있었다. 결과적으로 자속구속형 SFCL의 전력계통내 적용 시 각각의 철심구조에 따른 다양한 운전특성을 적절히 설계시 장점을 극대화 할 수 있을 것이다.