1. 개요
GIS변전소 (Gas Insulation Substation)
SF6 가스 절연 변전소(GIS)는 철제 용기에 모선, 차단기, 단로기 등을 넣고 SF6 가스를 충전하여 밀폐한 것입니다. 전력 수급이 점차 증가함에 따라 변전소 설비 또한 고전압화되는데 그에 따른 설치 장소 및 면적이 문제가 됩니다. 대도시나 도심지에는 용지를 구하기 힘들고 소음, 먼지들이 문제가 되며 해변가나 외진 곳은 염해나 인력 수급에 문제가 있습니다. 그래서 설치 면적 축소, 안전성, 신뢰성 부분에서 유리한 가스 절연 변전소가 점차 확대되고 있습니다.
1. SF6 가스의 성질
1) 물리/화학적 성질
① 안전성이 우수한 불활성 기체 : 상온에서 무색, 무취, 무연, 무독 기체로 화학적으로 반응하지 않아 안정된 기체
② 공기에 비해 열적 강도가 큼
2) 전기적 성질
① 소호 능력이 뛰어남 : 공기의 100배
② 절연 내력이 공기의 2~3배
③ 가스 성질 때문에 소형화 가능
2. GIS의 구성
1) 가스 차단기 (CB)
2) 단로기 (DS)
3) 접지 개폐기 (ES)
4) 피뢰기 (LA)
5) 계기용 변압기, 변류기 등
3. GIS의 장점과 단점
1) 장점
① 설치 면적의 축소 (소형화) : 절연 내력이 우수한 SF6 가스로 인해 변전 설비 대비 10분 1로 축소가 가능합니다.
② 안전성 : 모든 충전부를 탱크안에 내장하고 SF6 가스로 막을 수 있어 안전성이 높습니다.
③ 신뢰성 : 염해나 먼지 등에 의한 손실이 적고 영역간 구획이 분리되어 있어 내부 사고 시에도 확산을 방지
④ 소음이 적고 친환경성 : 기기가 거의 다 밀폐되어 있어 소음이 적고 기름을 사용하지 않아 환경 조화를 기대
⑤ 공기 단축 : 공장 조립이 가능하여 설치 공사 기간이 단축됩니다.
⑥ 유지 보수 편리 : 기기가 밀폐되어 있어 열화나 마모가 적고 유지 보수 주기를 길게 가져갈 수 있습니다.
2) 단점
① 내부 육안 점검이 불가능 : 기기가 밀폐식이기 때문에 내부를 들여다 볼수가 없어 육안 점검하기가 어렵습니다.
② SF6 가스의 압력, 함량 등에 관리 필요함
③ 고장 발생 시 조기 복구 불가능
④ SF6 가스가 오존층 파괴 물질
4. 가스 절연 변전소(GIS)의 활용
현재보다는 미래를 고려했을 때 전력 계통 신뢰도, 신뢰성 부분에 있어서 가스 절연 변전소(GIS)는 유리한 부분이 있습니다. 현재는 위치에서는 도심지, 해안 및 산악 지역에서 활용되며, 용도 측면에서는 고전압 대용량 기간 계통의 전력 설비에서 활용됩니다. 도심지에 설치할 경우에는 용지, 환경 문제로 지하나 옥내 설치가 진행됩니다. 해안 및 산악 지형에서는 염해와 습기 부분을 고려해주어야 하는데 GIS는 완전 밀폐식으로 절연하기 때문에 염해나 습기로부터 전력 설비를 보호 가능합니다. 또한 산악 지형의 화재 등과 같은 사고에도 안정성을 확보할 수 있기 때문에 유리합니다.
1)도심지 변전소 -변전설비 공간 축소,환경장해 및 용지확보 난 해결
2)해안,산악지역 - 염해우려가 없다.지하에 변전소 설치시 굴착량 감소 화재 습기피해의 우려가 없다
3)고전압 대용량 기간계통의 전력설비- 환경영향이 적고 안전성,고신뢰성확보
5. GIS 진단기술
1)전기적 진단법
가.절연스페이서법 -절연스페이서와 공기 사이에 전위센서를 취부하여 부분방전시 발생되는 전위차를 검출
나.접지선 전류법 - 접지선에 삽입한 CT(고주파 전류센서)로 부분방전시 발생되는 펄스전류를 검출
다.전자파 진단법- 외부 안테나센서를 이용하여 부분방전시 발생되는 UHF대 전자파를 검출
2)기계적 검출방법
가.초음파 검출법 -GIS외벽에 설치한 초음파 센서로 부분방전시 발생하는 정전력에 의한 충격파를 측정
나.진동검출법 - 고감도 진동가속계로 부분방전시 발생한는 팽창과 수축에 의한 진동을 측정
3)분해가스 측정법
- 분해가스를 분석하여 부분방전 유무 진단,센서는 가스 보급구를 이용설치 ,분해가스 온라인 진단 가능
4)X선 촬영법
-기기에 X선을 투과하여 기기내부 촬영
6.수분및 분해가스 발생원인
1)수분 발생원인
가.SF6가스 중에 포함되어 있는 수분량
나.조립시 침입하는 수분량
다.유기재료에서 석출하는 수분량
라.패킹에서 투과되는 수분량
2)분해가스 발생원인
가.아크전류에 노출되면 약간의 분해가스 발생
나.분해된 가스는 즉시 재결합되고 대부분 SF6가스로 되돌아감
다.재결합 과정에서 극히 일부는 수분과 반응,불화황산 가스와 가루모양의 석출물 발생
라.불화황산 가스는 절연재료,금속표면을 열화시킴
7.수분및 분해가스 대책
1)흡착제를 기기내에 봉입
2)흡착세 요구조건 - 분해가스 및 수분에 흡착성이 뛰어날것,유해가스와 반응하지 않을것,마모되어 수분에 녹지 않을것
3)흡착제 종류- 활성알루미나,합성제오라이트