KR102167824B1 - 고장전류 제한형 스마트 초전도 송배전 전력케이블 권선 구조체와 그의 제작방법 및 초전도 송배전 전력케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체는 초전도 케이블의 일부분이 코일 형상으로 감겨 솔레노이드 구조를 가지도록 함으로써 한정된 공간에 설치되면서도 유도성 임피던스의 크기를 증대시키고, 이를 통해 한류 기능을 향상시킬 뿐만 아니라, 굴곡 지점에 포설되어도 송배전 기능과 함께 고장전류 제한 기능이 원활하게 수행되는 기술적 특징을 갖는다. 그리고 본 발명의 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체의 제작방법은 송배전 케이블 및 리액터형 한류기의 이중 용도로 사용되는 스마트 초전도 케이블 권선 구조체를 초전도 케이블 드럼 자체에 금속 코어를 삽입하는 단순 작업만으로도 간편하고 용이하게 제작할 수 있도록 한다. 또한 본 발명의 초전도 케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치는 분리된 냉각유니트의 개별제어에 따라 초전도 케이블 권선 구조체에 한정하여 효과적인 냉각을 수행할 수 있고, 이를 통해 냉각 효율의 증대와 에너지 소비의 절감을 도모할 수 있는 기술적 특징을 갖는다.

Description

고장전류 제한형 스마트 초전도 송배전 전력케이블 권선 구조체와 그의 제작방법 및 초전도 송배전 전력케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치{Smart superconducting cable winding body for power transmission ＆ fault current limit and production method thereof and power supply equipment used for a fault current limiter based on smart superconducting cable winding body}

본 발명은 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체와 그의 제작방법 및 초전도 케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 코일 형상으로 감겨진 초전도 케이블 자체가 송배전 기능과 함께 고장전류 제한 기능도 수행하는 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체, 초전도 케이블 드럼 자체에 금속 코어를 삽입하는 단순 작업만으로도 송배전 케이블 및 리액터형 한류기의 이중 용도로 사용되는 스마트 초전도 케이블 권선 구조체를 제작할 수 있는 제작방법, 고장전류 유입에 따라 발열하는 초전도 케이블 권선 구조체의 냉각을 독립적으로 개별제어할 수 있는 초전도 케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치에 관한 것이다.

초전도 케이블은 전력손실없이 대용량의 전력수송이 가능하므로, 송배전 케이블로의 활용을 위한 연구개발이 활발하게 이루어지고 있다. 이와 같은 초전도 케이블은 기본적으로 포머, 통전층, 차폐층으로 구성된 동축 케이블로서, 포머와 통전층은 전기적으로 연결되어 있다. 초전도 케이블의 정상운전 시 통전층에 흐르는 전류는 완벽하게 차폐층에 유도되어 케이블 외부로 자기장이 누설되지 않는다. 그러나 계통 사고에 따라 통전층의 임계전류보다 큰 고장전류가 흐르게 되면, "Quench"가 발생하면서 통전층의 저항이 급격하게 증가하여 상대적으로 저항이 낮은 구리 포머로 전류가 우회하여 통전층을 보호하게 된다. 그리고 고장전류 유입시 전자기 유도에 의해 전류가 발생하는 차폐층에는 "Quench"의 발생으로 통전층보다 훨씬 적은 전류만이 유도된다. 즉 차폐층의 "Quench"로 인하여 통전층 전류를 완벽하게 유도시키지 못하게 됨으로써 자기장이 초전도 케이블 외부로 누설되면서 케이블 자체의 임피던스가 증가하게 된다.

한편 한류 기능을 갖는 초전도 케이블에는 저항형 한류 케이블과 유도형 한류 케이블이 있는데, 저항형 한류 케이블은 고장전류가 케이블로 유입될 시 통전층의 "Quench"로 인한 통전층 자체의 저항 성분으로 임피던스를 발생시켜 고장전류를 제한하게 되는 것이고, 유도형 한류 케이블은 고장전류가 케이블로 유입될 시 차폐층의 "Quench"에 따라 외부로 방출되는 자기장이 케이블 외부의 철심에 집속되어 쇄교되는 자속을 통해 발생되는 유도성 임피던스로 고장전류를 제한하게 되는 것이다. 이와 같은 유도형 한류 케이블과 관련한 기술로는 본 출원인에 의해 출원된 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2012-0032961호 "유도형 초전도 한류 케이블"(특허문헌 1)이 있다.

여기서 고장전류를 통전층이 직접 감당하는 저항형 한류 케이블의 경우 고장전류의 크기의 제곱에 비례하는 통전층의 발열이 발생하고, 냉매인 액체질소가 발열에 의해 기화되는 것을 막기 위하여 질소의 운전압력을 상향 조절해야 하며, 계통 사고에 따른 고장전류 유입 후 발열에 대한 충분한 열적 회복시간이 필요한 단점이 있다. 또한 초전도 케이블이 배치되는 계통의 상황에 적합한 한류 저항을 발생시키기 위하여 초전도 선재의 사양, 포머의 단면적, 적용 개소의 케이블 길이를 맞춤식으로 설계해야 하고, 절연구조 설계도 필수적으로 요구되는 번거로움도 있다.

이에 반하여 유도형 한류 케이블의 경우 케이블 바깥의 철심에 쇄교되는 자속을 통해 유도성 임피던스 성분으로 고장전류를 제한하는 것임에 따라 케이블 외부에서 발열이 발생하는 한편, 고장전류를 통전층과 포머가 같이 감당하는 동시에 대부분의 사고전류가 포머를 통해 흘러 상대적으로 적은 발열이 발생됨으로써 질소의 운전압력 상향 조절할 필요가 없고, 제한된 크기의 공간 내에 설치할 수 있으며, 초전도 케이블과 상전도 케이블을 연계하는 것도 가능한 이점이 있다.

그러나 상기의 특허문헌 1과 같은 종래의 유도형 한류 케이블은 선형으로 배치되고 케이블 둘레에 튜브, 링형상, 스프링 형상의 코어가 배치되는 구조임에 따라 유도되는 임피던스의 크기가 작고, 굴곡 지점에는 포설하기가 어려운 한계가 있다.

대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2012-0032961호 "유도형 초전도 한류 케이블"

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 초전도 케이블의 일부분이 코일 형상으로 감겨 솔레노이드 구조를 가지도록 하여 한정된 공간에 설치되면서도 유도성 임피던스의 크기를 증대시킬 수 있고, 이를 통해 한류 기능의 향상이 가능하며, 굴곡 지점에 포설되어도 송배전 기능과 함께 고장전류 제한 기능을 원활하게 수행할 수 있는 새로운 형태의 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 송배전 케이블 및 리액터형 한류기의 이중 용도로 사용되는 스마트 초전도 케이블 권선 구조체를 간편하고 용이하게 제작할 수 있는 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체의 제작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고 본 발명은 분리된 냉각유니트의 개별제어에 따라 초전도 케이블 권선 구조체에 한정하여 효과적인 냉각을 수행할 수 있고, 이를 통해 냉각 효율의 증대와 에너지 소비의 절감이 가능해질 수 있는 새로운 형태의 초전도 케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 초전도 케이블의 일부분이 설정 패턴으로 감겨져 형성되는 권선체; 상기 권선체 내측으로 삽입되는 금속 코어;를 포함하여, 고장전류의 유입으로 외부로 방출되는 자기장이 상기 금속 코어에 집속되어 쇄교되는 자속을 통해 발생되는 유도성 임피던스로 고장전류를 제한하게 되는 것을 특징으로 하는 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체에서 상기 권선체는 코일 형상으로 감겨 단층 솔레노이드와 다층 솔레노이드 중에서 선택된 어느 하나를 이루면서 리액터형 한류기 용도로 사용되는 송배전 케이블일 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체에서 상기 금속 코어는 관 형상과 중실축 형상 중에서 선택된 어느 하나의 형상으로 이루어지는 중심 코어를 포함하여, 상기 권선체가 상기 중심 코어 둘레에 배치될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체에서 상기 금속 코어는 상기 중심 코어의 끝단 부위로부터 측방향으로 연장형성되는 플랜지 코어를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 금속 코어는 상기 권선체 외측을 둘러싸는 관 형상의 외각 코어를 더 포함할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 보빈에 초전도 케이블이 감긴 구조의 초전도 케이블드럼이 권선 구조체 설치위치에 배치되는 초전도 케이블드럼 배치단계; 금속 코어를 구성하는 중심 코어가 상기 초전도 케이블드럼의 보빈 내측 공간으로 삽입되는 중심 코어 삽입단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체의 제작방법을 제공한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 본 발명은, 송배전 케이블인 입력측 초전도 케이블; 상기 입력측 초전도 케이블이 연결되는 입력측 조인트 박스; 상기 입력측 조인트 박스에 일단부가 연결되는 송배전 케이블이고, 코일 형상으로 감겨 솔레노이드를 이루는 권선체와 상기 권선체 내측으로 삽입되는 금속 코어를 포함하는 구성으로 이루어져 리액터형 한류기 용도로도 사용되는 초전도 케이블 권선 구조체; 상기 초전도 케이블 권선 구조체의 타단부가 연결되는 출력측 조인트 박스; 상기 출력측 조인트 박스에 연결되는 송배전 케이블인 출력측 초전도 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따른 초전도 케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치는 상기 입력측 조인트 박스, 초전도 케이블 권선 구조체, 출력측 조인트 박스에 연결되는 권선구조체 냉각유니트; 상기 입력측 초전도 케이블과 출력측 초전도 케이블에 각각 연결되는 케이블 냉각유니트;를 더 포함하여, 고장전류의 유입에 따라 고장전류 제한 기능을 수행하면서 발열하는 상기 초전도 케이블 권선 구조체의 냉각이 상기 권선구조체 냉각유니트의 독립적인 구동에 의해 제어될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 초전도 케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치는 복수의 상기 초전도 케이블 권선 구조체가 설치공간에 수평하게 설정 패턴으로 배치되는 수평 배치모드와, 복수의 상기 초전도 케이블 권선 구조체가 설치공간에 수직으로 적층 배치되는 수직 배치모드 중에서 선택된 어느 하나의 배치모드로 상기 초전도 케이블 권선 구조체가 설치되도록 할 수 있다.

본 발명의 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체는 종래의 유도형 한류 케이블에 비하여 한정된 공간에 설치되면서도 증대된 크기의 임피던스를 유도함으로써 한류 기능을 향상시키는 효과를 가지는 한편, 한류 기능을 수행하는 구성요소에 대한 별도의 절연 구조를 설계할 필요가 없어져 제작이 간편해지는 효과를 가진다. 또한 본 발명의 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체는 굴곡 지점에 초전도 케이블 권선 구조체를 배치시키고 입구측 초전도 케이블과 출구측 초전도 케이블을 초전도 케이블 권선 구조체에 연결시키는 포설 방식을 통해 굴곡 지점에서도 송배전 기능과 함께 고장전류 제한 기능이 원활하게 수행되는 효과가 있다. 이를 통해 변전소 내 설치가 가능해지는 이점이 있다.

그리고 본 발명의 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체의 제작방법은 초전도 케이블 드럼 자체에 금속 코어를 삽입하는 단순 작업으로 구현되므로, 송배전 케이블 및 리액터형 한류기의 이중 용도로 사용되는 스마트 초전도 케이블 권선 구조체의 제작이 간편하고 용이하게 이루어지는 효과가 있다.

또한 본 발명의 초전도 케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치는 복수의 냉각유니트가 분리배치되면서 초전도 케이블 권선 구조체에 한정하여 효과적인 냉각 개별제어를 수행할 수 있고, 이를 통해 냉각 효율이 증대되고, 에너지 소비가 절감되는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 권선체를 보여주기 위한 도면;
도 2는 권선체와 금속 코어로 구성되는 본 발명에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체를 보여주기 위한 도면;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체를 보여주기 위한 도면;
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 금속 코어를 보여주기 위한 도면;
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 금속 코어를 보여주기 위한 도면;
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 금속 코어를 보여주기 위한 도면;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체의 제작방법의 순서 블록도;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체의 제작방법의 예시도;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 초전도 케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치의 구성 블록도;
도 10의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 초전도 케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치에서의 초전도 케이블 권선 구조체 배치모드를 보여주기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 10에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 초전도 케이블, 송배전 케이블, 송배전용 전력공급장치, 솔레노이드, 코어, 초전도 케이블드럼, 조인트 박스, 초전도 케이블 냉각시스템, 한류기, 리액터, 계통 사고 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

본 발명에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체는 초전도 케이블(1)의 일부분이 설정 패턴으로 감겨진 구조로 이루어진다. 이는 종래의 유도형 한류 케이블이 선형으로 배치되는 것과 차별화되는 부분으로, 초전도 케이블(1)의 일부분이 설정 패턴으로 감겨져 솔레노이드 구조를 가지도록 함으로써 고장전류가 초전도 케이블(1)로 유입될 시 차폐층의 "Quench"에 따라 외부로 방출되는 자기장의 크기가 증대되고, 이에 따라 자속 밀도가 커지면서 인덕턴스의 크기도 증대되어 통전층이 가지는 임피던스의 수치값도 커지게 된다. 이에 따라 고장전류 제한 기능의 향상이 가능한 것이다. 즉 고장전류의 유입으로 초전도 케이블(1)의 감겨진 일부분인 권선체(100) 외부로 방출되는 자속이 권선체(100) 내측에 삽입되어 있는 금속 코어(200)에 집속되어 쇄교되는 자속에 의해 발생되는 유도성 임피던스 성분의 수치값이 증대되면서 한류 효율이 증대되는 것이다.

여기서 초전도 케이블(1)의 감겨진 일부분인 권선체(100)는 도 1에서와 같이 코일 형상으로 감겨 솔레노이드를 이루는 것으로, 리액터형 한류기 용도로 사용되는 송배전 케이블이다. 이와 같은 권선체(100)는 반경방향으로 단층을 이루는 단층 솔레노이드로 이루어지거나, 반경방향으로 다층을 이루는 다층 솔레노이드로 이루어질 수 있는데, 권선체에서 한류 성능, 즉 유도성 임피던스는 솔레노이드의 턴수 및 층수에 의해 결정되어 진다.

본 발명에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체는 도 2와 도 3에서와 같이 초전도 케이블(1)의 감겨진 일부분인 권선체(100) 내측으로 삽입되는 금속 코어(200)를 구비하여 자기장의 크기가 더욱 증대되도록 하고, 이에 따라 자속 밀도가 더욱 커지면서 인덕턴스의 크기도 더욱 증대되어 통전층이 가지는 임피던스의 수치값도 더욱 커지도록 할 수 있다. 이는 종래의 유도형 한류 케이블이 케이블 둘레에 튜브, 링형상, 스프링 형상의 코어를 배치시키는 것과 차별화되는 부분으로, 상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체는 권선체(100) 내측에 금속 코어(200)가 배치되는 구조를 통해 유도성 임피던스 성분의 수치값을 증대시켜 고장전류 제한 기능을 향상시키게 된다. 특히 본 발명의 실시예에 따른 금속 코어(200)는 높은 투자율의 자성체로 이루어져 유도성 임피던스 성분의 수치값을 증대시키게 된다.

금속 코어(200)는 다양한 형상 구조로 이루어질 수 있는데, 본 발명의 제1실시예에 따른 금속 코어(200)는 도 4에서와 같이 관 형상이나 중실축 형상의 중심 코어(210)로 구성되어 초전도 케이블(1)의 감겨진 일부분인 권선체(100)가 중심 코어(210) 둘레에 배치되도록 한다.

그리고 본 발명의 제2실시예에 따른 금속 코어(200)는 도 5에서와 같이 중심 코어(210)와 플랜지 코어(220)로 구성되는데, 플랜지 코어(220)는 중심 코어(210)의 끝단 부위로부터 측방향으로 연장형성되는 것이다. 이와 같은 플랜지 코어(220)는 중심 코어(210)의 끝단 부위로부터 외측 반경방향으로 연장형성될 수 있다. 여기서 본 발명의 제2실시예에 따른 금속 코어(200)는 중심 코어(210)와 플랜지 코어(220)가 분리되어 조립되는 구성으로 이루어질 수도 있고, 중심 코어(210)와 플랜지 코어(220)가 일체를 이루는 구성으로 이루어질 수도 있다.

또한 본 발명의 제3실시예에 따른 금속 코어(200)는 중심 코어(210), 플랜지 코어(220) 및 외각 코어(230)로 구성되는데, 외각 코어(230)는 초전도 케이블(1)의 감겨진 일부분인 권선체(100) 외측을 둘러싸는 관 형상으로 이루어진다. 여기서 본 발명의 제3실시예에 따른 금속 코어(200)는 중심 코어(210), 플랜지 코어(220) 및 외각 코어(230)가 분리되어 조립되는 구성으로 이루어질 수 있다. 이와 달리 본 발명의 제3실시예에 따른 금속 코어(200)는 중심 코어(210), 플랜지 코어(220) 및 외각 코어(230)가 연결되어 일체를 이루는 구성으로, 수직 단면의 좌우측 부위가 각각 '□'형상으로 이루어질 수도 있다.

한편 금속 코어(200)는 중심 코어(210)와 외각 코어(230)로 구성될 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체는 한정된 공간에 설치되면서도 유도성 임피던스의 크기를 증대시키고, 이를 통해 한류 기능을 향상시킬 수 있게 된다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체는 한류 기능을 수행하는 구성요소에 대한 별도의 절연 구조를 설계할 필요가 없어져 간편하게 제작할 수 있게 된다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체는 초전도 케이블(1)의 일부분이 나선이나 코일 형상으로 감겨 솔레노이드 구조를 가지면서 한류 기능과 송배전 기능을 동시적으로 수행하는 것임에 따라, 굴곡 지점에 초전도 케이블 권선 구조체를 배치시키고 입구측 초전도 케이블과 출구측 초전도 케이블을 초전도 케이블 권선 구조체에 연결시키는 포설 방식을 통해 굴곡 지점에서도 송배전 기능과 함께 고장전류 제한 기능을 원활하게 수행할 수 있게 된다. 이를 통해 변전소 내 설치가 가능해지게 된다.

중심 코어와 플랜지 코어로 구성된 금속 코어를 구비하는 본 발명의 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체는 도 7과 도 8에서와 같이 하측 플랜지 코어 배치단계, 초전도 케이블드럼 배치단계, 중심 코어 삽입단계, 상측 플랜지 코어 배치단계를 거쳐 제작될 수 있다. 물론, 본 발명에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체의 제작방법은 이에 한정되는 것은 아니다.

하측 플랜지 코어 배치단계는 권선 구조체의 설치위치 바닥면에 금속 코어(200)를 구성하는 하측 플랜지 코어(220)가 배치되는 단계이고, 초전도 케이블드럼 배치단계는 보빈(310)에 초전도 케이블(1)이 감긴 구조의 초전도 케이블드럼(300)이 권선 구조체의 설치위치에 배치되는 단계이다.

중심 코어 삽입단계는 금속 코어(200)를 구성하는 중심 코어(210)가 보빈(310)의 내측 공간(311)으로 삽입되는 단계이고, 상측 플랜지 코어 배치단계는 금속 코어(200)를 구성하는 상측 플랜지 코어(220)가 초전도 케이블드럼(300)의 보빈(310) 상하면에 놓여지는 단계이다.

본 발명의 실시예에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체의 제작방법은 금속 코어(200)를 구성하는 중심 코어(210)와 플랜지 코어(220)를 분리 제조하여 공정 별로 설정위치에 배치시켜 조립하게 된다. 이는 금속 코어(200) 주위로 초전도 케이블(1)을 직접 감는 작업을 배제하고, 초전도 케이블드럼(300)을 권선체(100)로 이용하기 위함이다. 하지만, 계통에서 요구하는 한류 임피던스가 적은 특수한 경우에 초전도 케이블드럼(300)을 직접 사용하지 않고, 초전도 케이블(1)을 금속 코어(200) 주위에 직접 감아 권선체(100)를 형성하는 것 또한 가능하다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체의 제작방법은 초전도 케이블드럼(300) 자체에 금속 코어(200)를 단순 삽입하고, 단순 배치시키는 단순 작업으로 구현되므로, 송배전 케이블 및 리액터형 한류기의 이중 용도로 사용되는 스마트 초전도 케이블 권선 구조체의 제작이 간편하고 용이하게 이루어지게 된다.

본 발명에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체는 송배전용 전력공급장치에 적용될 수 있는데, 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 초전도 케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치는 도 9에서와 같이 입력측 초전도 케이블, 입력측 조인트 박스, 초전도 케이블 권선 구조체, 출력측 조인트 박스, 출력측 초전도 케이블, 권선구조체 냉각유니트, 케이블 냉각유니트를 포함하는 구성으로 이루어진다.

입력측 초전도 케이블, 초전도 케이블 권선 구조체, 출력측 초전도 케이블은 하나의 단일 라인을 형성하는 송배전 케이블로 기본적으로 송배전 기능을 수행하게 된다.

입력측 초전도 케이블은 입력측 조인트 박스에 연결되는 송배전 케이블이다.

초전도 케이블 권선 구조체는 입력측 조인트 박스에 일단부가 연결되고, 출력측 조인트 박스에 타단부가 연결되는 송배전 케이블로서, 코일 형상으로 감겨 솔레노이드를 이루는 권선체(100)와 권선체(100) 내측으로 삽입되는 금속 코어(200)를 포함하는 구성으로 이루어져 리액터형 한류기 용도로도 사용된다. 초전도 케이블 구조체의 상세한 구성과 작용은 전술된 본 발명에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체를 참조하면 된다.

초전도 케이블 권선 구조체의 타단부가 연결되는 출력측 조인트 박스에는 출력측 초전도 케이블이 연결된다.

한편 복수의 초전도 케이블 권선 구조체를 설치할 경우, 설치공간의 조건에 따라 수평 배치모드나 수직 배치모드로 설치할 수 있다.

수평 배치모드는 도 10의 (a)에서와 같이 복수의 초전도 케이블 권선 구조체가 설치공간에 수평하게 설정 패턴으로 배치되는 모드로서, 평면상 여유 부지가 있고, 수직 설치가 어려운 공간조건에 적용될 수 있다. 수직 배치모드는 도 10의 (b)에서와 같이 복수의 초전도 케이블 권선 구조체가 설치공간에 수직으로 적층 배치되는 모드로서, 평면상 여유 부지가 없고, 수직 설치가 가능한 공간조건에 적용될 수 있다.

여기서 입력측 조인트 박스와 출력측 조인트 박스는 초전도 케이블 권선 구조체의 양단이 연결되는 냉매 분리(stop joint)용 케이블접속장치로서, 이를 통해 초전도 케이블 권선 구조체에 발생된 각종 이벤트가 선로 전체에 파급되지 않고 초전도 케이블 권선 구조체에만 한정되어 영향을 미치게 된다. 또한 이를 통해 초전도 케이블 권선 구조체 및 초전도 케이블에서 발생된 발열 등의 열적 현상이 상호간에 파급되지 않고, 초전도 케이블 권선 구조체 및 초전도 케이블 각 부분에 한정되게 한다.

권선구조체 냉각유니트는 입력측 조인트 박스, 초전도 케이블 권선 구조체, 출력측 조인트 박스가 연결되는 냉각시스템이고, 케이블 냉각유니트는 입력측 초전도 케이블, 출력측 초전도 케이블이 각각 연결되는 냉각시스템이다.

이와 같은 권선구조체 냉각유니트와 케이블 냉각유니트는 서로 분리되어 독립적으로 구동되고, 특히 고장전류의 유입에 따라 고장전류 제한 기능을 수행하면서 발열하게 되는 초전도 케이블 권선 구조체의 냉각이 권선구조체 냉각유니트의 독립적인 구동에 의해 제어된다.

본 발명의 실시예에 따른 초전도 케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치는 분리된 권선구조체 냉각유니트와 케이블 냉각유니트의 개별제어에 따라 초전도 케이블 권선 구조체에 한정하여 효과적인 냉각을 수행할 수 있고, 이를 통해 냉각 효율의 증대와 에너지 소비의 절감을 도모할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 고장전류 제한형 스마트 초전도 케이블 권선 구조체와 그의 제작방법 및 초전도 케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1 : 초전도 케이블
100 : 권선체
200 : 금속 코어
210 : 중심 코어
220 : 플랜지 코어
230 : 외각 코어
300 : 초전도 케이블드럼
310 : 보빈
311 : 내측 공간

Claims (9)

1. 초전도 케이블의 일부분이 설정 패턴으로 감겨져 형성되는 권선체;
   상기 권선체 내측으로 삽입되는 금속 코어;를 포함하여,
   고장전류의 유입으로 외부로 방출되는 자기장이 상기 금속 코어에 집속되어 쇄교되는 자속을 통해 발생되는 유도성 임피던스로 고장전류의 제한이 가능함에 따라 송배전 케이블 및 리액터형 한류기의 이중 용도로 사용할 수 있게 되고,
   상기 권선체는 코일 형상으로 감겨 단층 솔레노이드와 다층 솔레노이드 중에서 선택된 어느 하나를 이루는 것을 특징으로 하는 고장전류 제한형 스마트 초전도 송배전 전력케이블 권선 구조체.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 금속 코어는 관 형상과 중실축 형상 중에서 선택된 어느 하나의 형상으로 이루어지는 중심 코어를 포함하여,
   상기 권선체가 상기 중심 코어 둘레에 배치되는 것을 특징으로 하는 고장전류 제한형 스마트 초전도 송배전 전력케이블 권선 구조체.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 금속 코어는,
   상기 중심 코어의 끝단 부위로부터 측방향으로 연장형성되는 플랜지 코어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고장전류 제한형 스마트 초전도 송배전 전력케이블 권선 구조체.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
   상기 금속 코어는,
   상기 권선체 외측을 둘러싸는 관 형상의 외각 코어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고장전류 제한형 스마트 초전도 송배전 전력케이블 권선 구조체.
6. 보빈에 초전도 케이블이 감긴 구조의 초전도 케이블드럼이 권선 구조체 설치위치에 배치되는 초전도 케이블드럼 배치단계;
   금속 코어를 구성하는 중심 코어가 상기 초전도 케이블드럼의 보빈 내측 공간으로 삽입되는 중심 코어 삽입단계;를 포함하여,
   고장전류의 상기 초전도 케이블 유입으로 외부로 방출되는 자기장이 상기 중심 코어에 집속되어 쇄교되는 자속을 통해 발생되는 유도성 임피던스로 고장전류의 제한이 가능함에 따라 송배전 케이블 및 리액터형 한류기의 이중 용도로 사용할 수 있게 되는 고장전류 제한형 스마트 초전도 송배전 전력케이블 권선 구조체의 제작방법.
7. 송배전 케이블인 입력측 초전도 케이블;
   상기 입력측 초전도 케이블이 연결되는 입력측 조인트 박스;
   상기 입력측 조인트 박스에 일단부가 연결되는 송배전 케이블이고, 코일 형상으로 감겨 솔레노이드를 이루는 권선체와 상기 권선체 내측으로 삽입되는 금속 코어를 포함하는 구성으로 이루어져, 송배전 케이블 및 리액터형 한류기의 이중 용도로 사용할 수 있는 초전도 케이블 권선 구조체;
   상기 초전도 케이블 권선 구조체의 타단부가 연결되는 출력측 조인트 박스;
   상기 출력측 조인트 박스에 연결되는 송배전 케이블인 출력측 초전도 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 송배전 전력케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 입력측 조인트 박스, 초전도 케이블 권선 구조체, 출력측 조인트 박스에 연결되는 권선구조체 냉각유니트;
   상기 입력측 초전도 케이블과 출력측 초전도 케이블에 각각 연결되는 케이블 냉각유니트;를 더 포함하여,
   고장전류의 유입에 따라 고장전류 제한 기능을 수행하면서 발열하는 상기 초전도 케이블 권선 구조체의 냉각이 상기 권선구조체 냉각유니트의 독립적인 구동에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 초전도 송배전 전력케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치.
9. 제 7항에 있어서,
   복수의 상기 초전도 케이블 권선 구조체가 설치공간에 수평하게 설정 패턴으로 배치되는 수평 배치모드와, 복수의 상기 초전도 케이블 권선 구조체가 설치공간에 수직으로 적층 배치되는 수직 배치모드 중에서 선택된 어느 하나의 배치모드로 상기 초전도 송배전 전력케이블 권선 구조체가 설치되는 것을 특징으로 하는 초전도 송배전 전력케이블 권선 구조체 기반 한류기 겸용 전력전송장치.

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