초전도 변압기
기술의 정의
고온 초전도 변압기는 일반변압기의 구리 권선을 초전도선재로 대체한 변압기로서 이 초전도 권선을 액체질소로 냉각시키고, 상온과의 열절연을 위해 비전도성 극저온용기 내에 설치. 같은 단면적의 구리보다 100 배 이상의 전류를 통전시킬 수 있고, 절연유를 사용하지 않으므로 소형·경량화, 대용량, 고효율, 친환경 전력변환이 가능한 변압기.
기술의 구성
대전류 저손실 기술
kA급 이상의 대전류 통전을 위한 병렬도체 설계 기술 및 교류손실 저감기술
극저온 냉각 기술
초전도권선을 액체질소로 냉각시키기 위한 비전도성 극저온용기 제작 기술 및 과냉각된 액체질소의 순환.
극저온 절연 기술
액체질소 환경에서 소형화에 필수적인 절연 설계 기술.
초전도 변압기 실계통 적용 및 운영기술
초전도 변압기의 전력계통 연계기술, 설치, 제어, 운영, 유지보수 기술
기술의 특징
소형·경량화
30 MVA 급 이상의 변압기에서, 초전도 변압기는 기존 오일 변압기에 비해 중량 및 체적이 1/3 이상 감소.
대용량
기존 모터 대비 손실은 67% 저감 시킬 수 있으며 효율은 2% 증가함.
고효율
도심 송전급 변압기의 용량은 변압기의 중량 및 용적에 의해 제한되나, 초전도 변압기는 용량이 증가할수록 기존 변압기에 비해 더 소형·경량화 비율이 커져 대용량화가 가능.
친환경
오일변압기에 사용하는 절연유는 기존 변압기의 절연과 냉각에 필수적인 물질이나, 사용후 폐기 문제 및 변압기 과열 시 화재 위험이 상존한다. 이에 따라 도심 변압기를 SF6 가스 변압기로 대체하기도 하나, 용적이 늘어나고 온실가스 문제를 수반한다. 공기 중 80 %를 차지하는 질소를 액화시켜 냉매 및 절연에 사용하는 초전도 변압기는 환경문제를 근원적으로 해결함.
개발 동향 및 수준
(CAST 미래기획위원회 기획활동 결과 보고서’ 2011년 1월 31일)