• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1552-1553
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• 2011

The HVDC transformer which is one of the main equipments for HVDC(High Voltage Direct Current) electric power transmission systems is exposed to not only AC voltage but also the inflowing DC voltage which comes from the DC-AC converter systems. Therefore, the HVDC transformer insulation system is required to withstand the electric field stress under AC, DC and DC polarity reversal conditions. However the electric field distributions under those conditions are different because the AC electric field and DC electric field are governed by permittivity and conductivity, respectively. In this study, the changes of electric potential and electric field of conventional AC transformer insulation system under DC polarity reversal test condition were analyzed by FEM(Finite Element Method). The DC electric field stress was concentrated in the solid insulators while the AC electric field stress was concentrated in the mineral oil. In addition, the electric stress under that condition which is affected by the surface charge accumulation at the interfaces between insulators was evaluated. The stress in some parts could be higher than that of AC and DC condition, during polarity reversal test. The result of this study would be helpful for the HVDC transformer insulation system design.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제26권7호
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• pp.545-549
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• 2013

To realize the high-Tc superconducting (HTS) DC cable system, it is important to study not only high current capacity and low loss of conductor but also optimum electrical insulation at cryogenic temperature. A model HTS DC cable system consists of a HTS conductor, semi-conductor, cooling system and insulating materials. Polypropylene laminated paper (PPLP) has been widely adopted as insulating material for HTS machines. However, the fundamental insulation characteristics of PPLP for the development of HTS DC cable have not been revealed satisfactorily until now. In this paper, we will discuss mainly on the breakdown characteristics of 3 sheets PPLP in liquid nitrogen ($LN_2$). The characteristics of the diameter, location of butt-gap, distance between butt-gap length, pressure effect, polarity effect under DC and impulse voltage were studied. Also, the DC polarity reversal breakdown voltage of mini-model cable was measured in $LN_2$ under 0.4 MPa.

• Geomechanics and Engineering
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• 제1권4호
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• pp.275-289
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• 2009

Electroosmosis (EO) is the movement of water in a porous medium under the influence of a direct current (dc). In past decades, electro-osmosis has been successfully employed in many soil improvement and other geotechnical engineering projects. Metal electrodes, such as steel, copper and aluminum have been used traditionally to conduct current. The shortcoming of these electrodes is that they corrode easily during an EO treatment, which results in reduced effectiveness and environmental concerns. More recently, conductive polymers are developed to replace metal electrodes in EO treatment. Electrical vertical drainages (EVDs) are one of these products under trial. The goal of this study is to assess the performance of EVDs for soil improvement and to further understand the scientific principle of the EO process, including the voltage drop at the soil-EVD interface, electrical current density, polarity reversal, and changes in soil physico-chemical properties generated by electroosmosis. It is found from the study that after 19 days of EO treatment with a constant applied dc electric field intensity of 133 V/m, the soil's moisture content decreased by 28%, the shear strength and pre-consolidation pressure increased more than 400%. It is also found that the current density required triggering the water flow in the soil tested, the Korean Yulchon marine clay, is 0.7 $A/m^2$. The project demonstrates that EVDs can serve as both electrodes and drains for soil improvement in short term. However, the EVDs, as tested, are not suitable for polarity reversal in EO treatment and their service life is limited to only 15 days.

• 전기의세계
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• 제39권2호
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• pp.12-24
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• 1990

고분자는 전기장 내에 놓이게 되면 분극현상과 전하주입현상이 일어나며 절연체의 절연수명은 분극현상보다 전하주입에 의해 형성된 공간전하에 의하여 크게 좌우된다. 공간전하에 관한 연구에 있어서 공간전하의 정화한 측정 자체도 어려운 문제인 데, 최근에 개발된 방법인 압력펄스파 방법이 있다. 이 방법은 매우 짧은 폭의 펄스가 절연체를 통과하면서 얻은 공간전하에 관한 정보를 de convolution에 의한 후속신호처리하면 절연체내에 존재하는 전하의 공간분포에 따라서 전체전하량 등을 구할 수 있다. 고전압용 전선에 쓰이는 절연물질에서는 사용되는 전압의 종류에 따라 다른 형태의 문제점이 발견된다. dc절연에 있어서는 전압의 극성이 갑자기 바뀌는 polarity reversal에 의한 절연파괴가, 그리고 ac절연에서는 소위 트리잉 현상이라고 불리우는 전기적인 열화반응에 의한 절연체의 파괴 현상이 중요시되고 있다. 이들 모두 공간전하의 축적이 심할 수록, 그리고 기공 또는 그밖에 전기집중현상을 일으킬 수 있는 요인이 많을 수록 절연체의 절연수명을 급격히 감소한다. 따라서 절연수명을 향상시키기 위하여는 공간전하의 축적을 방지해야 하는데, 여기에는 전기적인 측면에서의 노력과 아울러 고분자 자체의 개량등의 노력도 함께 있어야 한다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제1권1호
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• pp.39-46
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• 2015

기중종단 접속함은 지중케이블과 가공송전선을 연결하기 위한 접속함으로써 옥외 변전소 등의 대기 중에 설치된다. 이는 21세기 핵심기술로 여겨지고 있는 대륙 간, 국가 간, 육지-섬을 잇는 HVDC 송전선로의 DC 그리드 송전망 형성을 위해 반드시 개발되어야 하는 전력기기이다. 그러나 AC용 접속함의 개발 사례는 다수 존재하는 반면, DC용 접속함의 개발 사례 및 기술은 일본과 중국 등에 일부 존재할 뿐 국내 기술은 부족한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 기존 AC용 슬립 온형 기중 종단접속함을 초기모델로 선정하여 HVDC 전력기기로의 적용 가능성을 평가하였다. 먼저 실제 운전 시 기중종단 접속함 내 도체에서 발생하는 열에 의한 내 외부의 온도편차를 고려한 DC 전계해석을 수행하였으며, AC 전계분포 및 열 해석이 반영되지 않은 DC 전계분포와 비교하였다. 또한 DC 전계는 정상상태 뿐만 아니라 과도 구간도 포함하기 때문에 이를 고려한 전계해석을 수행할 필요가 있기 때문에 정상상태와 더불어 극성반전 후 전계분포 역시 비교, 분석하였다. 마지막으로, 기존 AC용 슬립 온형 기중 종단접속함 초기모델을 DC에 적용하기 위해 다양한 형상 변환을 통한 요소 설계를 수행하였다. 기중종단 접속함 구조 내 전계가 가장 집중될 것으로 사료되는 부분을 선정하여 그 지점들의 최대 전계강도 $E_{n.max}$와 $E_{t.max}$를 측정하였다. 해석 결과, 정상상태시 개선모델의 삼중점 최대 전계강도는 기준모델 대비 2.01% 개선되었으며, 연면 최대 전계강도는 기준모델 대비 36.68% 개선되었다. AC 전계해석 결과인 연면 전계강도 1.11 kV/mm보다는 33.3% 감소하였지만 삼중점 최대 전계강도 8.23 kV/mm보다는 아직 43.6% 크다는 점에서 부분적인 형상 변환이 아닌 DC 환경에 적합한 전혀 다른 근본적인 설계 개념의 변화가 반드시 필요할 것으로 사료된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1202-1203
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• 2015

This paper describes the development of HVDC ${\pm}500kV$ polypropylene laminated paper (PPLP) mass-impregnated (MI) type cable system for HVDC transmission lines. As you know, mass-impregnated type cable generally has only insulating layer with the Kraft paper impregnated with a high-viscosity insulating compound. But polypropylene laminated paper is made of a layer of extruded polypropylene (PP) film sandwiched between two layers of Kraft paper. Thanks to PP film and its combination with Kraft paper, PPLP has higher AC, Impulse (Imp.) and DC breakdown (BD) strengths as well as lower dielectric loss than conventional Kraft paper insulation. In addition, Kraft MI cable has a limitation for the maximum conductor temperature as $55^{\circ}C$ But this PPLP MI cable has higher maximum conductor temperature than that of Kraft MI cable due to advantage of oil drainage characteristics. It is the most economic type of cable for HVDC transmission. Also HVDC ${\pm}500kV$ PPLP MI cable system was developed including land joints and outdoor-terminations. In order to prove the mechanical and electrical performances, the type test was carried out according to CIGRE recommendations. A full scale cable system has been tested successfully. And additional load cycle and polarity reversal tests on the cable system showed a higher performance compared with a similar mass impregnated paper cable.