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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 조해용
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 충북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수10
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2022
친환경 가스개폐기 개폐성능 향상을 위한 유동해석 및 실험
유련
,
안길영
,
김영근
외 1명
한국기계가공학회지
2022.09
학술저널
친환경가스 개폐기 개폐성능 향상을 위한 CFD해석 및 설계 개선안 연구
유련
,
안길영
,
김영근
외 1명
대한전기학회 학술대회 논문집
2022.07
학술대회자료
다구찌기법 기반 25.8kV 친환경 가스개폐기 최적 절연설계
유련
,
김영문
,
안길영
외 2명
전기학회논문지
2022.07
학술저널
친환경가스 개폐기 개폐성능 향상을 위한 CFD 유동해석 비교
유련
,
안길영
,
김영근
외 1명
대한전기학회 학술대회 논문집
2022.05
학술대회자료
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초록· 키워드
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배전급 부하개폐기는 52 kV 이하 고전압 배전계통의 운영 및 유지보수를 위해 사용되는 고전압 개폐장치로서, 배전선로의 연결, 분기, 구간 구분 및 보호를 하는 전력기기이다. 배전계통에서는 지금까지 SF6 가스 절연스위치가 주로 적용되어 왔으나 온실가스 저감을 위해 SF6 가스 대체가스를 이용한 친환경 가스 절연스위치를 확대 보급하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 이 논문은 SF6 가스를 대체하는 친환경가스를 적용하는 배전급 개폐기의 부하전류 개폐성능 향상을 위한 소호구조 설계에 대한 연구입니다.
친환경 스위치를 옥외에 설치하고, 설치 환경 조건을 고려하여 SF6의 대안으로 CO2와 혼합가스 형태로 C4F7N(Novec™ 4710)을 적용하였습니다. C4F7N 가스의 액화온도와 혼합비를 검토하고 실험을 통해 적용을 확인하였다. C4F7N 혼합기체도 SF6과 같은 절연성능을 갖고 있지 않으나 부하차단성능 실험에서는 성능이 더 부족하다. 이를 극복하기 위해 추가적인 소호구조 설계를 연구하였다. 저압 차단기에 주로 사용되는 아크 그리드는 부하 차단 성능을 향상시키기 위해 고전압 스위치의 소호 부분에 적용됩니다.
본 논문에서는 SF6 대체 가스의 불충분한 소호 성능을 극복할 수 있는 새로운 소호 스위치 설계를 소개하였다. 효율적인 설계 절차를 만들기 위해 Taguchi의 실험적 설계 방법과 흐름 해석을 적용했습니다. 친환경 스위치는 부하 전류가 차단될 때 발생하는 고전압 아크를 연장하거나 아크 저항을 높여 아크를 소멸시킵니다. 이러한 소호 특성은 다양한 설계 변수에 따라 달라질 수 있습니다. C4F7N 대체 가스의 불충분한 소호 성능을 보완하기 위해 아크 그리드를 사용하여 새로운 유형의 소호 구조를 설계했습니다.
친환경 개폐기 스위치에 적용된 아크그리드의 효과적인 설계를 위해 유량 특성과 열방출량을 분석하였다. 상용해석 프로그램인 STAR?CCM+으로 해석하였으며, 초기압력과 개방 각속도 등을 설정하여 열유동 해석하였다. 아크그리드 상부 커버의 배기구조를 3가지(0, 50%, 100%)로 구분하여 열유동 해석하였고, 유량과 열방출량을 예측하였다. 아크그리드 전체에서 유동을 발생할 수 있으면서 냉각성능이 우수한 배기구조를 갖는 스위치 설계를 제안하였다.
친환경 스위치에 적용된 아크 그리드의 효과적인 설계를 위하여 유동특성 및 열유동해석을 수행하였다. 상용 해석 프로그램인 STAR-CCM+로 해석하였으며, 초기 압력과 개구 각속도를 설정하여 열유동 해석을 수행하였다. 3가지 유형의 아크 그리드 상부 덮개의 환기 구조를 이용하여 유동 해석을 수행하였으며, 유량 및 방열을 예측하였다. 아크 그리드를 효과적으로 활용하여 냉각 성능이 좋은 스위치 설계를 제안하였다.
친환경 스위치를 옥외에 설치하고, 설치 환경 조건을 고려하여 SF6의 대안으로 CO2와 혼합가스 형태로 C4F7N(Novec™ 4710)을 적용하였습니다. C4F7N 가스의 액화온도와 혼합비를 검토하고 실험을 통해 적용을 확인하였다. C4F7N 혼합기체도 SF6과 같은 절연성능을 갖고 있지 않으나 부하차단성능 실험에서는 성능이 더 부족하다. 이를 극복하기 위해 추가적인 소호구조 설계를 연구하였다. 저압 차단기에 주로 사용되는 아크 그리드는 부하 차단 성능을 향상시키기 위해 고전압 스위치의 소호 부분에 적용됩니다.
본 논문에서는 SF6 대체 가스의 불충분한 소호 성능을 극복할 수 있는 새로운 소호 스위치 설계를 소개하였다. 효율적인 설계 절차를 만들기 위해 Taguchi의 실험적 설계 방법과 흐름 해석을 적용했습니다. 친환경 스위치는 부하 전류가 차단될 때 발생하는 고전압 아크를 연장하거나 아크 저항을 높여 아크를 소멸시킵니다. 이러한 소호 특성은 다양한 설계 변수에 따라 달라질 수 있습니다. C4F7N 대체 가스의 불충분한 소호 성능을 보완하기 위해 아크 그리드를 사용하여 새로운 유형의 소호 구조를 설계했습니다.
친환경 개폐기 스위치에 적용된 아크그리드의 효과적인 설계를 위해 유량 특성과 열방출량을 분석하였다. 상용해석 프로그램인 STAR?CCM+으로 해석하였으며, 초기압력과 개방 각속도 등을 설정하여 열유동 해석하였다. 아크그리드 상부 커버의 배기구조를 3가지(0, 50%, 100%)로 구분하여 열유동 해석하였고, 유량과 열방출량을 예측하였다. 아크그리드 전체에서 유동을 발생할 수 있으면서 냉각성능이 우수한 배기구조를 갖는 스위치 설계를 제안하였다.
친환경 스위치에 적용된 아크 그리드의 효과적인 설계를 위하여 유동특성 및 열유동해석을 수행하였다. 상용 해석 프로그램인 STAR-CCM+로 해석하였으며, 초기 압력과 개구 각속도를 설정하여 열유동 해석을 수행하였다. 3가지 유형의 아크 그리드 상부 덮개의 환기 구조를 이용하여 유동 해석을 수행하였으며, 유량 및 방열을 예측하였다. 아크 그리드를 효과적으로 활용하여 냉각 성능이 좋은 스위치 설계를 제안하였다.
목차
제 Ⅰ장 서 론 11.1 연구배경 21.2 연구동향 111.3 연구내용 및 범위 14제 Ⅱ장 이론적 배경 182.1 실험계획법 182.2 유동해석 252.2.1 지배방정식 252.2.2 난류 모델 26제 Ⅲ장 실험계획법 기반 설계 313.1 소호구조 기본설계 323.1.1 소호부 기본구조 선정 323.1.2 SF6 대체가스 사양 선정 363.2 다구찌 실험계획법 설계 473.2.1 소호부 설계인자 선정 473.2.2 다구찌 실험계획법 직교배열표 513.2.3 다구찌기법을 통한 설계인자 분석 633.3 소호부 개선설계 및 실험 68제 IV장 개폐성능 향상을 위한 유동해석 724.1 소호부 유동해석 734.1.1 유동해석 744.1.2 난류모델 및 해석모델링 774.1.3 경계조건 및 격자구성 814.1.3.1 경계조건 814.1.3.2 격자구성 824.1.4 아크에너지 계산 864.2 배기구조별 유량예측 894.3 열방출량 비교 954.4 실험 및 고찰 974.4.1 실험 방법 974.4.2 배기구조별 부하개폐 실험 1004.4.3 실험결과 및 고찰 1024.5 부분 배기구조별 열방출량 비교 106제 V장 결 론 111
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