가스 절연 개폐 장치: 구성 요소, 용도 및 유지 관리

가스 절연 개폐 장치의 정의 및 작동 방식

일반적으로 GIS로 약칭되는 가스 절연 스위치기어는 가장 일반적으로 육불화황(SF6)인 절연 가스로 채워진 밀봉된 금속 인클로저 내부에 수용된 전기 스위칭 및 보호 장비의 소형 어셈블리입니다. 이 가스는 뛰어난 유전 강도와 아크 소호 특성을 제공하므로 회로 차단기, 단로기, 접지 스위치, 변류기, 모선과 같은 고전압 구성 요소를 기존 AIS(공기 절연 개폐 장치)를 사용하여 가능한 것보다 훨씬 작은 설치 공간에 넣을 수 있습니다. 이로 인해 GIS는 도시 지역, 산악 지형, 해양 플랫폼 또는 사용 가능한 토지가 제한되거나 비용이 많이 드는 모든 곳에 위치한 변전소에서 특히 유용합니다.

모든 활성 구성 요소가 완전히 밀폐되어 외부 환경과 격리되어 있기 때문에 GIS는 오염, 염수 분무, 습기 및 먼지에 대한 강력한 보호 기능을 제공하므로 시간이 지남에 따라 노출된 공기 절연 장비의 성능을 저하시킬 수 있는 산업 오염이 심한 해안 지역이나 지역에서 선호되는 선택입니다.

GIS 어셈블리의 주요 구성요소

A 가스 절연 개폐 장치 베이는 여러 모듈식 구성 요소로 구성되며, 각 구성 요소는 자체 기밀 구획에 보관되고 절연 장벽을 통해 인접한 모듈에 연결됩니다. 이러한 구성 요소를 이해하면 시스템이 밀봉된 인클로저 내에서 스위칭, 보호 및 격리 기능을 안전하게 수행하는 방법을 명확히 하는 데 도움이 됩니다.

• 회로 차단기: 일반적으로 차단 용량 수만 암페어에 해당하는 SF6 가스의 아크 소호 기능을 사용하여 오류 전류를 차단합니다.
• 단로기(절연체): 유지 관리 안전을 위해 회로에 눈에 띄는 차단 기능을 제공하지만 부하 전류를 차단할 수는 없습니다.
• 접지 스위치: 유지 관리 인력을 보호하기 위해 버스바 또는 피더의 전원이 차단된 부분을 접지합니다.
• 전류 및 전압 변압기: 보호 계전기 및 계량 시스템에 정확한 측정 신호를 공급합니다.
• 부스바 구획: 베이 사이에 전류를 전달하며 일반적으로 어셈블리에서 가스로 채워진 가장 큰 부분입니다.
• 케이블 또는 가스 절연 라인 종단: 스위치기어를 나가는 피더 또는 전송 라인에 연결합니다.

GIS를 공기 절연 개폐 장치와 비교

GIS와 AIS 중에서 선택하는 것은 현장 조건, 예산 및 장기 유지 관리 고려 사항에 따라 달라집니다. 아래 표에는 변전소 계획 중에 엔지니어가 고려하는 주요 차이점이 요약되어 있습니다.

GIS와 AIS 비교

전압 등급 및 일반적인 애플리케이션

가스 절연 개폐 장치는 12~40.5kV 정도의 중압 배전 시스템부터 550kV를 초과하는 초고압 송전 애플리케이션까지 넓은 전압 범위에 걸쳐 제조됩니다. 송전 수준에서 GIS는 주요 발전소, 해상 풍력 발전 단지를 연결하는 변전소 또는 신뢰성과 공간 절약이 더 높은 장비 비용을 정당화하는 지역 그리드 간 상호 연결을 위해 자주 선택됩니다. 배전 수준에서 GIS는 건물 내부 또는 지하 금고 내부에 건설된 도시 변전소에서 흔히 사용되며, 작은 크기로 인해 큰 울타리가 있는 마당 없이 개폐 장치를 로드 센터 가까이에 배치할 수 있습니다.

설치 및 현장 고려 사항

GIS 인클로저는 공장에서 조립되어 정확한 공차에 따라 테스트되기 때문에 설치 시 가스 구획에 오염 물질이 유입되지 않도록 현장 준비 및 취급에 세심한 주의가 필요합니다.

• 변전소 건물이나 인클로저가 모듈 운송 및 향후 유지 보수 접근을 위해 적절한 공간을 제공하는지 확인하십시오.
• 가스실 내부의 먼지나 습기로 인해 절연 내력이 저하될 수 있으므로 현장 조립 시 엄격한 청결을 유지하십시오.
• 개폐 장치에 전원을 공급하기 전에 부분 방전 테스트를 통해 가스 압력과 순도를 확인하십시오.
• GIS 베이는 컴팩트하지만 동등한 AIS 설치보다 단위 면적당 무겁기 때문에 기초 하중 계산을 신중하게 계획하십시오.

유지보수, 모니터링 및 가스 처리

GIS의 일상적인 유지 관리는 노출된 AIS 구성 요소에 필요한 빈번한 물리적 검사보다는 주로 가스 압력과 밀도를 모니터링하는 데 중점을 둡니다. 대부분의 최신 GIS 설치에는 가스 압력이 누출 또는 밀봉 성능 저하를 나타낼 수 있는 안전 임계값 아래로 떨어지면 경보를 울리는 밀도 모니터가 포함되어 있습니다. SF6는 강력한 온실가스이기 때문에 현재 많은 유틸리티에서는 환경 준수 보고의 일부로 누적 가스 누출률을 추적하고 있으며 일부 제조업체는 규제 강화에 대응하여 환경에 미치는 영향이 낮은 대체 절연 가스 혼합물을 도입했습니다.

부분 방전 모니터링 시스템은 결함이 발생하기 전에 절연 성능 저하의 조기 징후를 감지하기 위해 GIS와 함께 점점 더 많이 설치되고 있으며, 이를 통해 유틸리티는 계획되지 않은 정전에 대응하기보다는 사전에 유지 관리 일정을 계획할 수 있습니다.

직원을 위한 안전 고려 사항

GIS 인클로저는 야외 장비에 비해 충전 부품과 우발적으로 접촉할 위험을 크게 줄여주지만 GIS 주변에서 작업하는 인력은 특히 가스 구획과 관련하여 여전히 엄격한 절차를 따라야 합니다. 드물게 내부 결함이 발생하는 경우 SF6 가스의 분해 부산물은 독성이 있을 수 있으므로 기술자는 유지 관리를 위해 섹션을 열기 전에 구획을 적절하게 환기하고 가스 분석 장비를 사용하도록 교육을 받았습니다. 스위치기어의 밀폐형 설계가 이미 기존 야외 설치와 관련된 많은 위험을 최소화하더라도 단로기에 의해 제공되는 눈에 보이는 차단을 통해 확인되는 잠금-태그아웃 절차는 실제 작업을 시작하기 전에 여전히 필수적입니다.