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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김영선
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 중부대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2023
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현대사회의 전력망은 송배전의 효율적인 운용과 감시를 위하여 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 시스템을 도입하고 있다. 이 시스템에서 송전선로의 정보를 수집하여 원격감시제어용 터미널(RTU)에 정보를 전달하기 위해서 고장감지기로 선로의 정보를 측정하고 있다. 이 고장감지기의 전원은 교체용으로는 불가능하여 태양광 셀(solar cell)을 이용하기도 한다. 그러나 배전선 고장이 많은 우천 시에 태양광 부족으로 중계기의 기능이 상실되는 문제점이 있다. 그리하여 배전선의 전류를 분할변류기(Split Current Transformer)를 사용한 자기유도형으로 교류 전원을 받아서 자속의 변화에 의한 기전력을 발생시켜 충전 커패시터에 저장한 후 DC 정전압을 사용함으로써 전원 문제를 해결한다. 이 고장감지기의 주요 기술은 고장감지기의 센서부 정밀설계 기술, 공극 CT 개념 도입을 통한 감지 범위 확대 기술, 정밀 전자계 해석을 통한 최적 설계 기술 및 고밀도 자기유도 전원 설계 기술이 있다.
고밀도 자기유도전원 설계를 위하여 송전선로의 교류로부터 발생되는 교류자장을 CT를 이용하여 기전력을 극대화하는 기술이 필요하다. 송전선의 대전류로 인하여 자성체 코어의 자기적 포화가 발생하면 국부적인 포화현상에 의하여 유도기전력이 감소할 뿐만 아니라 센서의 감지 범위가 축소되기도 한다. 그리하여 자성체의 특성 개선과 자기코어에 공극 삽입을 통한 자속감소 효과를 검토하기로 하였다.
본 논문에서는 고장감지기의 자기유도 전원부에 사용되는 공극 CT의 포화를 방지하고 기전력 특성을 향상시키기 위하여 CT의 설계변수의 따른 자기적 특성을 해석하였다. CT 자속이 지나는 철심코어의 자기적 특성을 포화정도에 따라 3단계로 구분한 히스테리시스 곡선을 도입하였다. 또한 철심 중간에 공극을 설치하여 자기저항을 증가시켜 자속의 포화를 지연시키려는 시도를 수행하였다. 이 해석결과는 고장감지기의 자기유도 전원부에 사용되는 CT의 초기 설계에 도움이 될 것으로 사료된다.
고밀도 자기유도전원 설계를 위하여 송전선로의 교류로부터 발생되는 교류자장을 CT를 이용하여 기전력을 극대화하는 기술이 필요하다. 송전선의 대전류로 인하여 자성체 코어의 자기적 포화가 발생하면 국부적인 포화현상에 의하여 유도기전력이 감소할 뿐만 아니라 센서의 감지 범위가 축소되기도 한다. 그리하여 자성체의 특성 개선과 자기코어에 공극 삽입을 통한 자속감소 효과를 검토하기로 하였다.
본 논문에서는 고장감지기의 자기유도 전원부에 사용되는 공극 CT의 포화를 방지하고 기전력 특성을 향상시키기 위하여 CT의 설계변수의 따른 자기적 특성을 해석하였다. CT 자속이 지나는 철심코어의 자기적 특성을 포화정도에 따라 3단계로 구분한 히스테리시스 곡선을 도입하였다. 또한 철심 중간에 공극을 설치하여 자기저항을 증가시켜 자속의 포화를 지연시키려는 시도를 수행하였다. 이 해석결과는 고장감지기의 자기유도 전원부에 사용되는 CT의 초기 설계에 도움이 될 것으로 사료된다.
목차
국문요약 vⅠ. 서 론 1II. 이론적 배경 31. 전력용 원격감지기 소개 32. 계기용 변류기(CT)의 개요 53. 전자계 해석 이론 6III. 수치해석 및 결과 81. 해석모델 82. 설계변수의 설정 10가. 설계변수 설정 이론 10나. 해석에 사용된 설계 변수 153. 시뮬레이션 결과 16가. 재질이 Stainless steel일 경우 18나. 재질이 Cast iron일 경우 22다. 재질이 CMD ferrite일 경우 26라: 특정경로에서의 자속밀도 304. 시뮬레이션 결과분석 34가. 공극 설계변수에 따른 해석 34나. 철심코어의 자기적 특성에 따른 해석 36IV. 결론 39참고문헌 40ABSTRACT 42표 목차<표 III-1> 해석대상 모델의 명세 10<표 III-2> 재질에 따른 공극 설계변수의 크기 15<표 III-3> 재질에 따른 자성체의 자기이력 특성 데이터 17<표 III-4> 공극 변화에 따른 최대자속밀도(Mat. 1, Mat. 2 및 Mat. 3)34<표 III-5> 코어와 공극에서 자속밀도의 평균값 36그림 목차[그림 II-1] 고장감지기의 설치 및 내부 구성도 3[그림 II-2] 고장감시기의 구성도 4[그림 II-3] 고장감시기와 SCADA 시스템 설치 구성도 4[그림 III-1] 일반적인 계기용 변류기의 형상 8[그림 III-2] 공극을 갖는 계기용 변류기의 형상 9[그림 III-3] CT의 자성체 및 권선부의 재질 11[그림 III-4] 일반적인 CT의 자성체 코어의 파단면 12[그림 III-5] 자성체 코어의 자기이력 특성곡선 13[그림 III-6] 철의 자기이력 곡선과 비투자율 13[그림 III-7] 공극을 갖는 자성체의 포화특성 14[그림 III-8] 자계 해석에 사용된 자기이력 특성곡선 16[그림 III-9] 공극이 일 경우의 자계특성 해석 18[그림 III-10] 공극이 일 경우의 자계특성 해석 19[그림 III-11] 공극이 일 경우의 자계특성 해석 20[그림 III-12] 공극이 일 경우의 자계특성 해석 21[그림 III-13] 공극이 일 경우의 자계특성 해석 22[그림 III-14] 공극이 일 경우의 자계특성 해석 23[그림 III-15] 공극이 일 경우의 자계특성 해석 24[그림 III-16] 공극이 일 경우의 자계특성 해석 25[그림 III-17] 공극이 일 경우의 자계특성 해석 26[그림 III-18] 공극이 일 경우의 자계특성 해석 27[그림 III-19] 공극이 일 경우의 자계특성 해석 28[그림 III-20] 공극이 일 경우의 자계특성 해석 29[그림 III-21] 자속밀도 추출을 위한 특정 경로 30[그림 III-22] 공극 길이에 따른 자속밀도 변화(Mat. 1의 경우) 31[그림 III-23] 공극 길이에 따른 자속밀도 변화(Mat. 2의 경우) 32[그림 III-24] 공극 길이에 따른 자속밀도 변화(Mat. 3의 경우) 33[그림 III-25] 공극 길이에 따른 최대자솔밀도 변화(Mat. 1, Mat. 2 및 Mat.3의 경우) 34[그림 III-26] 공극 길이에 따른 최대자솔밀도 변화(Mat. 1의 경우) 35[그림 III-27] 공극 길이에 따른 최대자솔밀도 변화(Mat. 2의 경우) 35[그림 III-28] 공극 길이에 따른 최대자솔밀도 변화(Mat. 3의 경우) 35[그림 III-29] 공극 길이에 따른 평군자속밀도 변화(Mat. 1의 경우) 37[그림 III-30] 공극 길이에 따른 평군자속밀도 변화(Mat. 2의 경우) 37[그림 III-31] 공극 길이에 따른 평군자속밀도 변화(Mat. 3의 경우) 38[그림 III-32] 공극 길이에 따른 평군자속밀도 변화(Mat. 1, Mat.2 및 Mat. 3의 경우) 38
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