수변전설비는 전기설비 중에서 가장 중요한 것으로 보통 전력회사의 배전선으로부터 특고압으로수전하는 경우와 공장구내의 2차변전설비로서 설치된 경우가 있다. 수변전설비의 계획이나 증설, 재배치, 등에서는 적정한 위치선정, 수변전실의 넓이, 용량 등을 살려야 한다. 그리고 수변전설비의 변압기용량, 차단기용량 및 콘덴서용량 등에 대해서 용량의 적정화를 검토한다.
현재 전기용량의 국가표준은 1 kHz, 1592 Hz에서만 유지 및 보급이 되고 있다. 그러나 전기용량 및 임피던스를 측정하는 브리지와 LCR meter들은 비교적 넓은 주파수 범위에서 측정이 가능하도록 생산이 되고 있다. 따라서 이러한 기기들의 교정은 실제적으로 사용되고 있는 주파수 전 영역이 아닌 1 kHz 만 되고 있어서 완전한 교정이라고 할 수 없다. 본 논문에서는 이를 해결하기위하여 임피던스 analyzer의 one-port 측정기술을 사용하여 4-terminal-pair(이하 4TP) 전기용량 표준기 각각의 terminal에서 임피던스를 필요 주파수에서 측정하고, 측정된 임피던스 matrix를 이용하여 4TP의 transfer 어드미턴스와 출력임피던스를 계산 하였다.
전열기 및 전기의 발열작용을 이용한 전기기기에는 정격용량 및 허용용량에 맞는 저항기 및 온도제어장치를 이용하여 전기사용기기에 허용전류이상 또는 허용용량 이상의 전류가 흐르지 못하게 하는데 이들 저항기 및 온도제어장치 고장 및 구조적 결함으로 과부하 형태가 나타날 수 있다.
본 연구에서는 표준 용량기와 표준 저항을 이용하여 전기용량 브리지의 손실계수와 커패시턴스 비를 측정하여 전기용량 브리지를 평가하는 방법을 개발하였다. 이를 적용하면 기존의 해외 인증기관에서 성능평가를 의뢰했을 때 소요되는 교정기간을 단축하고, 교정 비용을 감소시킬 수 있다. 또한 현장에서 사용되고 있는 장비를 해외 인증기관에 교정 의뢰할 경우 그 기간 동안 장비를 사용할 수 없는 문제를 해결할 수 있다. 측정 범위는 손실계수의 경우 $1{\times}10^{-6}{\sim}7.5{\times}10^{-3}$의 범위까지 광범위하게 측정하였고, 커패시턴스 비는 $C_N{\times}0.1{\sim}C_N{\times}10^3$�劉沮� 측정하였다. 이로부터 제조사에서 제공하고 있는 전기용량 브리지의 성능을 확인이 가능하게 되었다.
전기이중층 커패시터 전극으로 사용하는 활성탄에 도전제로서 CNT와 super-p의 함량에 따른 이중층 커패시터의 특성을 연구하였다. CNT 함량이 4wt%까지는 도전제로서 CNT 함량이 증가할 수록 용량이 감소하는 반면 6wt%이상에서는 CNT 함량이 증가할 수록 단위 체적당 정전용량이 증가하였다. 충, 방전 특성과 직류 저항도 정전용량의 경향과 유사함을 보이고 있으며 이와 같은 결과는 비표면적이나 도전율에 의한 결과 보다는 분산성에 의한 결과로 예상된다. Super-p 10.5wt%, CNT 6.0wt%에서 단위 체적당 정전용량은 $22g/cm^3$, 직류저항 6.1[$\Omega$]의 전기이중층 커패시터 특성을 얻을 수 있었다.
금속 평행판 전극 사이에 주입된 액체 유전체의 움직임에 의해서 발생되는 차동 전기용량 변화를 이용하여 기울기 측정센서를 개발하였다. 기울기 $0^{\circ}{\sim}{\pm}90^{\circ}$의 범위에서 직선에 대한 상관계수가 0.999 99로 분석이 되어 우수한 선형성을 보였다. 센서의 전극구조를 완벽한 3-전극형 전기용량기로 설계하였기 때문에 외부로부터의 전자기 잡음 및 전기장의 영향에 관계없이 기울기를 정밀하게 측정할 수 있었다. 또한 안정된 디지털 출력을 이용하여 기울기의 정밀측정 뿐만 아니라 장치나 구조물 등의 기울기를 원격조정 또는 monitoring에도 적용이 가능하다.
한전 배전선로 전용고객의 공급용량증대 필요에 따라 대용량배전 공급방식으로 22.9kV 전류용량증대방안, 35kV 등 전압격상에 의한 공급용량증대방안 및 초전도기기 적용에 의한 방안을 기술적, 경제적 측면에서 비교분석하여 공급용량증대에 관한 이론적 근거를 마련하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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