The structure of a high-Tc superconducting power cable system is composed of these parts; (from the outer section) a liquid nitrogen cryostat, a vacuum cryostat, multi-layer high-Tc superconducting cable cores and a stabilizer and both cryostats during the stable operating period of the high-Tc superconducting power cable system are calculated by the numerical method. And the optimal conditions of the stabilizer and both cryostats, that minimize the eddy current losses, are derived from the analyzed results. The optimal results can be applied to the design and manufacture of the high-Tc superconducting power cable system.
The HTS power cable is composed of 2 layers for transmission and 1 layer for shield. The superconducting tapes of transmission layers and shield layer are wound in a cylindrical shape with a winding pitch. The radius of cylinder and the number of superconducting tapes are decided considering to the transmission current capacity and the critical current of superconducting tapes. The increasement of transmission current capacity will increase in volume of HTS cable system. In this paper, the composition method of supercondcuting power cable using the multi-cable is presented. The coated conductor tape can be wound on the smaller cylinder because it has the smaller critical bending diameter than the BSCCO tape. A small-scale cable was composed using the coated conductor tapes and a multi-cable is composed using a small-scale cable considering to transmission current capacity. Even increase of transmission current capacity, this method has advantage that the HTS superconducting power cable can be composed easily. The 22.9 kV and 154 kV superconducting power cable was composed using the presented method.
As a research activity of the project of "Verification Test of Superconducting Power Cable", we measured the AC loss of a short length superconducting power cable. The rating and the length of the cable were 22.9kV, 1,250A and 2.2m. The voltage taps for measuring the AC loss were attached to both ends of the conductor of the superconducting cable. Through the voltage taps and a lock-in amplifier we measured the in-phase component of the voltage($V_x$) with the load current(I). The AC loss was measured by multiplying the in-phase component of the voltage($V_x$) by the load current(I). The value of the AC loss of the superconducting power cable was 1.18W/m/phase/kA at 77.3K, 1atm.
It is required to reduce the cost of superconducting cable to realize a superconducting DC power network that covers a wide area in order to utilize renewable energy. In this paper a new concept of innovative cable is introduced that can enhance the current-carrying capacity even though the same superconducting tape is used. Such a cable can be realized by designing an optimal winding structure in such a way that the angle between the tape and magnetic field becomes small. This idea was confirmed by preliminary experiments for a single layer model cable made of Bi-2223 tapes and REBCO coated conductors. Experiments of three and four layer cables of practical sizes were also done and it was found that the current-carrying capacity increased as theoretically predicted. If the critical current properties of commercial superconducting tapes are further improved in a parallel magnetic field, the enhancement will become pronounced and this technology will surely contribute to realization of superconducting DC power network.
점차적으로 늘어나는 전력 수요의 공급을 원활히 하기 위해서 발전 설비 뿐만 아니라 전력을 전송하기 위한 전력케이블의 증설도 반드시 필요하다. 하지만 대부분의 도심지에 전력을 공급하기 위한 전력케이블의 증설은 추가적인 케이블의 설치공사를 위한 공간을 필요로 하고 현재 국내 도심지에 케이블 설치를 위한 공간이 부족한 실정이다. 이에 동일한 사이즈로 더 많은 전력을 전송할 수 있는 초전도 전력 케이블은 부족한 케이블의 설치공간을 극복할 수 있는 대안으로 등장하였다. 하지만 대용량의 전력 전송의 이점을 가지고 있는 초전도 전력케이블은 교류 시스템에서의 일부 손실을 가지고 있다. 따라서 교류 전력 전송 시스템에서 초전도 전력 케이블을 도입하기 위해서는 교류손실의 설계 및 분석이 반드시 필요하다. 이에 본 논문에서는 다양한 초전도 전력케이블의 교류 손실 분석을 통하여 실제 초전도 전력 케이블의 제조 및 실계통 적용에 고려하고자 한다. 단일 초전도 선재에 대한 교류 손실의 이론적인 계산 방법은 존재하지만 많은 수로 구성된 초전도 전력 케이블의 교류손실 계산은 쉽지가 않다. 저자는 초전도의 E-J (Electric field-current density) 특성이 고려된 전자기적 유한요소해석법을 이용하여 다양한 종류의 초전도 전력케이블 교류 손실을 분석하고자 한다. 또한 본 초전도 전력케이블의 교류손실 특성 분석은 실계통에 적용될 초전도 전력케이블의 설계 및 개발에 중요한 요소로 작용될 것이다. [1-4].
This paper discusses the effects of CD type superconducting cable operation in 22.9kV multi neutral grounded distribution system during L-G fault and counterplans to power system protection. In case of using the 3-phase CD-type superconducting cable, the inductance of superconducting cable system would be decreased due to the current of shield part of superconducting cable, which is opposite direction and nearly equal value with respect to main superconductor. However, when the shield circuit system is operated in shorted state, shield current decreases faulted ground current and give effects to power system protection scheme. This study examines the phenomena of single line to ground fault case in above mentioned system using the EMTDC program and discusses the right operation method of superconducting shield.
The commercial contract was made firstly in the world for one set of high temperature superconducting(HTS) cable system between buyer, Korea Electric Power Research Institute and seller, Sumitomo Electric Industries, Ltd. in August 2004. After fabrication, test and examination, the HTS cable system will be installed at the KEPRI's test field in Gochang, Jeonbuk province from the time of July 2005. KEPRI is preparing measurement and test facilities for field test of the HTS cable system and carrying out researches into the design and construction of superconducting cable test building, evaluation of cooling performance, measurement of AC loss, analysis of the quench phenomena due to excess current and means of linking the HTS cable system to the existing electric power supplying system. The constitution of, the method to install and the plan of test operation of the HTS cable system will be presented in this paper.
In order to evaluate if the high-Tc superconducting(HTS) power cable is operating stably, the characteristics of the HTS power cable should be found out. The properties of HTS tapes by measuring the voltage with respect to the current can be archived. But, the HTS power cable is different from the case of HTS tapes. This method is invalid because of the electromagnetic fields caused by other HTS tapes. In this paper, the stability evaluation of the HTS cable was performed by the following procedure. First, the voltage-current characteristics of HTS tape were measured and the electromagnetic field distributions of the HTS power cable with the external magnetic field were analyzed. Second, the losses of the HTS power cable were calculated using the result of the measurement and the analysis. Finally, the stable operation of the HTS power cable was evaluated on the basis of the losses of the superconducting cable.
KIEE International Transactions on Power Engineering
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제3A권2호
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pp.63-69
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2003
The necessity of compact high temperature superconducting cables is more keenly felt in densely populated metropolitan areas. Because the compact high-temperature superconducting cables can be installed in ducts and tunnels, thereby reducing construction costs and making the use of underground space more effective, the effect of introducing it to the power system will be huge. Seoul, Korea, is selected as a review model for this paper. The loads are estimated by scenario based on a survey and analysis of 345kV and 154kV power supply networks in this area. Based on this, the following elements for an urban transmission system are examined. (1) A method of constructing a model system to introduce high-temperature superconducting cables to metropolitan areas is presented. (2) A case study is conducted through the analysis of power demand scenarios, and the amount of high-temperature superconducting cable to be introduced by scenario is examined. (3) The economy involved in expanding existing cables and introducing high-temperature superconducting cables(ducts or tunnels) following load increase in urban areas is examined and compared., and standards for current cable ducts are calculated. (4) The voltage level that can be accommodated by existing ducts is examined.
Specially, High Temperature Superconducting power-transmission cable(HTS cable), 3-phase 100m long, 22.9kV class HTS power transmission cable system have been developed by Korea Electrotechnology Research Institute (KERI) and LS cable Ltd. that is one of 21st century frontier project in Korea. This cable was installed in KEPCO(Go-chang) testing site. In case of manufacturing HTS cable, superconducting joint is very important because they need very long tapes. Therefore, this paper gives some investigation of AC Loss in joined HTS tape by using several joint methods. Finally, this paper was shown background data for the form of HTS cable joint.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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