고압 가스 절연 개폐기 (GIS) 현장 테스트 IEEE C37.122 준거에 따른

고압 가스 절연 스위치기어 (GIS) 현장 테스트 - IEEE C37.122 준수

가스 절연 변전소 (GIS)의 최종 조립은 현장에서 이루어집니다. 이는 GIS를 구성하는 다양한 구성 요소들이 처음으로 결합되는 곳입니다. 설비를 공장에서 완전히 조립할 수 있다 하더라도, 운송을 위해 분해되어 출하되고 설치 현장에서 다시 조립되어야 합니다.
현장 테스트의 목적은 모든 GIS 구성 요소들이 현장에서 조립된 후 전기적으로나 기계적으로 적절히 작동하는지를 확인하는 것입니다. 이러한 테스트는 GIS 장비가 올바르게 조립되고 배선되었으며 예상대로 작동할 것임을 입증하는 수단을 제공합니다.

• 기계적 테스트: 가스 누설 및 가스 품질 (습도, 순도, 밀도)

• 가스 누설 테스트: GIS의 모든 가스 구획은 제조사가 지정한 정격 충전 압력까지 황화불화수소 가스 (SF6) 또는 요구되는 가스 혼합물로 충전되어야 합니다. 그 후, 가스 누출을 감지하기 위한 테스트가 수행됩니다. 초기 검사를 통해 모든 잠재적인 가스 누출점을 식별하고 지정된 최대 가스 누출률에 부합하도록 합니다. 이 가스 누출 테스트는 현장에서 조립된 모든 격납 용기 플랜지, 용접부, 가스 모니터링 장치, 가스 밸브, 그리고 연결 가스 파이프를 포함해야 합니다.

• 습도 측정: GIS가 전원이 들어가기 전에 가스의 습도를 측정해야 합니다. 신뢰성 있는 측정을 위해서는 제조사의 권장에 따라 충전 후 일정 시간이 지난 후 습도를 측정해야 합니다. 습도는 제조사가 지정한 한도 또는 제조사와 사용자 간에 합의된 값 중 더 낮은 값보다 초과해서는 안 됩니다.

• 가스 순도 확인: 전원이 들어가기 전에 SF6로 표현된 가스의 순도를 확인해야 합니다. 가스 순도는 제조사가 지정한 요구 사항을 충족해야 합니다.
  가스 밀도 측정: 가스의 밀도를 측정하고 제조사의 명목 상의 정격 충전 요구 사항에 부합하는지 확인해야 합니다.

2. 전기 테스트: 접촉 저항

• 주 전류 회로: 각 버스 연결 조인트, 회로 차단기, 분리 스위치, 접지 스위치, 부싱, 전력 케이블 연결에 대한 주 전류 회로의 접촉 저항 측정이 필요합니다. 이러한 측정은 저항 값이 지정된 한도 내에 있는지를 입증하고 확인하는 데 사용됩니다.
  GIS 격납 용기 접속

• (분리형 단일 위상 버스의 경우): 분리형 (단일) 위상 버스가 사용되는 경우, GIS 격납 용기 접속에도 접촉 저항 측정이 수행되어야 합니다. 저항 측정은 IEEE Std C37.100.1에 따른 최대 허용 값보다 초과해서는 안 됩니다.

3. 전기 테스트: 저주파 교류 전압 내구 테스트

가스 절연 변전소 (GIS) 내의 기체 및 고체 절연체 (다이일렉트릭)는 저주파 조건 전압을 적용받아야 합니다. 이 조건 전압의 주파수는 30 Hz부터 200 Hz 사이이며, 제조사가 지정한 전압 수준과 기간 동안 적용됩니다. 조건 전압 적용 후, 1분 동안의 저주파 (30 Hz부터 200 Hz) 전압 내구 테스트가 수행됩니다.

이 1분 동안의 저주파 전압 내구 테스트는 제조사 공장에서 테스트된 정격 저주파 내구 전압의 80%에서 수행됩니다. 이러한 고전압 테스트의 목적은 여러 가지를 확인하는 것입니다. 첫째, 가스 절연 변전소의 구성 요소들이 손상 없이 운송 과정을 견디었는지를 확인합니다. 둘째, 모든 구성 요소가 올바르게 조립되었는지를 보장합니다. 셋째, 조립 과정 중 격납 용기 내에 외부 물질이나 불필요한 물질이 남아 있지 않은지를 확인합니다. 궁극적으로, 이러한 테스트는 GIS가 테스트 전압을 견딜 수 있음을 입증하여 그 무결성과 성능을 검증합니다.

4. 전기 테스트: 교류 전압 내구 요구사항 및 조건

전압 내구 테스트는 각각의 전원이 들어가는 위상과 접지된 격납 용기 사이에서 수행되어야 합니다. 모든 세 위상을 포함하는 격납 용기의 경우, 각 위상은 개별적으로 테스트되어야 하며, 격납 용기와 다른 두 위상은 접지되어야 합니다. 전압 내구 테스트를 시작하기 전에, 모든 전력 변압기, 서지 방지기, 보호 갭, 전력 케이블, 대공 전송선, 전압 변환기는 분리되어야 합니다. 전압 변환기는 테스트 주파수에서 변압기의 포화 전압까지 테스트될 수 있습니다.

5. 전기 테스트: 저주파 교류 전압 내구 요구사항 및 조건

전압 내구 테스트는 각각의 전원이 들어가는 위상과 접지된 격납 용기 사이에서 수행되어야 합니다. 모든 세 위상을 포함하는 격납 용기의 경우, 각 위상은 개별적으로 테스트되어야 하며, 격납 용기와 다른 두 위상은 접지되어야 합니다. 각 위상 도체 간의 절연은 추가적인 현장 전압 내구 테스트가 필요하지 않습니다.

전압 내구 테스트를 시작하기 전에, 모든 전력 변압기, 서지 방지기, 보호 갭, 전력 케이블, 대공 전송선은 분리되어야 합니다. 전압 변환기는 테스트 주파수에서 변압기의 포화 전압까지 테스트되어야 합니다.

GIS 장비의 분리 섹션은 일부 분리 스위치의 개방 간극을 현장 테스트하는 데 추가적인 이점을 제공할 수 있지만, 그러한 현장 테스트는 의무적이지 않습니다. 또한, 분리된 부분을 통해 방해 전류의 위치를 찾거나 방해 전류 발생 시 방출되는 에너지를 제한하는 것이 필요할 수 있습니다.

국부 방전 측정은 공장 테스트, 운송, 설치 과정 중에 고전압 절연 부품에 도전성 입자 침입이나 손상이 발생했는지를 감지하는 데 사용될 수 있습니다. 가스 절연 스위치기어는 본질적으로 국부 방전이 없어야 합니다. 국부 방전 측정 절차와 해석 방법은 제조사가 제공하고 사용자와 제조사 간에 합의되어야 합니다.

6. 전기 테스트: 직류 전압 내구 테스트

완성된 GIS에 대한 직류 전압 내구 테스트는 권장되지 않습니다. 그러나 GIS에 연결된 전력 케이블에 대한 직류 전압 내구 테스트가 필요할 수 있습니다. 이러한 테스트 전압은 GIS의 반대쪽 케이블 끝에서 적용되므로, GIS의 작은 부분이 직류 전압에 노출됩니다. 가능한 한 GIS의 직류 전압에 노출되는 부분을 최소화하는 것이 좋습니다. 이러한 테스트를 수행하기 전에 제조업체와 상담해야 합니다.

7. 전기 테스트: 보조 회로 테스트

현장에서 설치된 모든 제어 배선에 대해 절연, 연속성, 저항 테스트를 수행해야 합니다.

8. 기계적 및 전기적 기능 및 운영 테스트

GIS가 현장에서 조립된 후, 다음 사항을 확인해야 합니다:

• 현장에서 조립된 모든 볼트와 연결의 토크 값이 지정된 요구 사항에 부합하는지 확인해야 합니다.

• 제어 배선이 회로도와 배선도에 맞는지 확인해야 합니다.

• 각 전기, 공기, 유압, 기계, 키 작동, 또는 복합 잠금 시스템의 올바른 작동이 허용 및 차단 조건에서 올바르게 작동하는지 확인해야 합니다.

• 제어, 가스, 공기, 유압 모니터링 및 경보 시스템, 보호 및 조절 장비, 작동 카운터, 히터 및 조명의 올바른 작동이 확인되어야 합니다.

• 각 회로 차단기, 분리 스위치, 접지 스위치의 기계적 및 전기적 위치 표시기가 장치의 열림 및 닫힘 위치를 정확하게 표시하는지 확인해야 합니다.

• 가스 구역, 가스 구역 식별, 가스 밸브, 가스 밸브 위치, 연결 파이프가 실제 도면과 일치하는지 확인해야 합니다.

• 각 회로 차단기, 분리 스위치, 접지 스위치의 접점 정렬, 접점 이동, 속도, 열림 시간, 닫힘 시간 등의 운전 매개변수가 지정된 요구 사항에 부합하는지 확인해야 합니다.

• 압축기, 펌프, 보조 접점, 반-펌프 스키마의 올바른 작동이 지정된 요구 사항을 충족하는지 확인해야 합니다.

• 회로 차단기를 최소 및 최대 제어 전압에서 트립 테스트하여 올바르게 작동하는지 확인해야 합니다.

• 두 번째 배선이 올바른 단자, 적절한 크림핑, 단자 블록 나사의 조여짐, 올바른 선 및 케이블 마커, 그리고 제조사 도면에 따라 배선되어 있는지 확인해야 합니다.

GIS를 전기 시스템에 연결하기

가스 절연 변전소가 완전히 설치되고 배선되었으며, 모든 현장 테스트가 성공적으로 완료되면, 새로운 장비는 기존 전기 시스템에 연결할 준비가 됩니다. 이 과정은 보호 계전기 작동, 원격 명령에 따른 회로 차단기의 트립, 다양한 전송선과의 적절한 위상 관계를 확인하기 위한 또 다른 일련의 테스트를 포함합니다. 이 두 번째 테스트 시리즈는 공기 절연 변전소 (AIS)에서 수행되는 테스트와 유사하거나 동일할 것으로 예상됩니다.

참고문헌:

• IEC 6227-1 (2011) 고압 스위치기어 및 제어기 - Part 1: 일반 사양.

• IEEE C37.122 (2010) 가스 절연 변전소에 대한 IEEE 표준.

• IEEE C37.122-1 (2013) 52 kV 이상의 가스 절연 변전소 가이드.

• Hermann Koch 편집, 가스 절연 변전소 책.

• https://www.omicronenergy.com

• GIS 수명 주기 동안의 고전압 테스트 및 측정 - 저자: U.Schichler, E. Kynast

• GIS 현장 테스트 - S.M. Neuhold, FKH Fachkommission für Hochspannungsfragen, 취리히, 스위스.