GIS(가스 절연 개폐기)란 무엇인가? 특징, 유형 및 응용 분야

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필드: 디자인 및 유지보수

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GIS 장비란?

GIS는 Gas Insulated Switchgear의 영문 약자로, 중국어로는 기체 절연 금속 밀폐형 전환장치라고 완전히 번역됩니다. 이는 일반적으로 황화육불화수소(SF6) 가스를 절연 및 호전 매체로 사용합니다. GIS는 변압기를 제외한 변전소의 주요 일차 장비, 예를 들어 회로 차단기(CB), 분리기(DS), 접지 스위치(ES/FES), 모선(BUS), 전류 변환기(CT), 전압 변환기(VT), 서지 방지기(LA), 케이블 단말기, 입/출 라인 부싱을 최적화된 설계를 통해 하나의 밀폐된 금속 케이스에 통합하여 통합 유닛을 형성합니다.

현재 GIS 장비의 전압 등급 범위는 72.5 kV에서 1200 kV까지 다양합니다.

GIS 장비의 특징

SF6 가스는 우수한 절연 강도, 호전 능력, 그리고 화학적 안정성을 가지고 있습니다. 결과적으로 GIS 장비는 컴팩트한 크기, 최소한의 설치 면적, 높은 운영 신뢰성, 긴 유지보수 간격, 그리고 강력한 전자기 간섭 저항력을 특징으로 합니다. 또한, 완전히 밀폐된 구조 덕분에 내부 구성 요소는 먼지, 습기, 염무 등의 외부 환경 요인으로부터 보호되어 안정적인 작동, 낮은 전자기 노이즈, 그리고 줄어든 유지보수 작업량을 보장합니다.

그러나 SF6 가스의 절연 성능은 전기장 균일성에 매우 민감합니다. 도체의 털, 금속 입자, 또는 조립 결함과 같은 내부 결함은 부분 방전 또는 절연 파괴로 쉽게 이어질 수 있습니다. 또한, GIS의 밀폐 구조는 내부 결함 진단 및 유지보수를 복잡하게 만들며, 진단 도구가 제한적입니다. 불량한 밀봉은 물 침입이나 가스 누출로 인해 장비의 안전성을 손상시킬 수 있습니다.

GIS 전도 회로의 전기 접점 유형

GIS의 전도 회로는 여러 구성 요소로 이루어져 있으며, 접촉 방법에 따라 세 가지 유형으로 분류할 수 있습니다:

고정 접점: 볼트 또는 다른 고정 장치로 고정된 전기 연결, 작동 중 상대적인 움직임이 없는 경우, 예를 들어 모선과 바실형 절연체 사이의 연결.
분리 가능한 접점: 작동 중 열림 또는 닫힘 가능한 전기 접점, 예를 들어 회로 차단기와 분리기의 접점.
슬라이딩 또는 롤링 접점: 접촉 표면 사이에 상대적인 슬라이딩 또는 롤링이 가능하지만 분리할 수 없는 접점, 예를 들어 스위치기어의 중간 접점.

HGIS 소개

GIS 외에도 HGIS(Hybrid Gas-Insulated Switchgear)라는 하이브리드 기체 절연 스위치기어가 있습니다. HGIS는 모선, 모선 전압 변환기, 모선 서지 방지기 등을 포함하지 않아 구조가 더 단순합니다. 혹독한 환경이나 공간 제약이 있는 장소에 적합하며, 배치에 있어 더 큰 유연성을 제공합니다.

GIS 장비의 분류

설치 위치별: 실내형과 실외형.
구조별: 단상 단일 케이스형과 삼상 공용 케이스형. 일반적으로 110 kV 이하의 전압 수준에서는 모선이 삼상 공용 케이스 설계를 채택할 수 있지만, 220 kV 이상의 전압 수준에서는 위상 간 고장 위험을 줄이기 위해 단상 단일 케이스 설계를 주로 사용합니다.

기본 작동 원리

일반적으로 GIS 회로 차단기와 분리기는 원격으로 주로 작동됩니다. "원격/현지" 선택 스위치는 "원격" 위치에 설정되어야 합니다.
접지 스위치는 현지에서만 작동할 수 있습니다. 작동 중에는 "분리기/접지 스위치" 선택 스위치를 "현지" 위치로 전환해야 합니다.
모든 작동은 프로그래밍된 절차에 따라 수행되어야 합니다. 제어 캐비닛의 "인터록 해제 스위치"는 "인터록" 위치에 있어야 합니다. 미세 컴퓨터 오작동 방지 해제 키는 규정에 따라 엄격하게 봉인 관리되어야 합니다.

기본 작동 요구 사항

주로 인원이 출입하는 실내 SF6 장비실의 경우, 교대로 최소 15분 동안 통풍을 수행해야 하며, 공기 교환이 방의 부피보다 3~5배 이상 되어야 합니다. 공기 배출구는 방의 하부에 위치해야 합니다. 자주 출입하지 않는 지역의 경우, 출입 전 15분 동안 통풍이 필요합니다.
작동 중 GIS 케이스와 구조물의 접근 가능한 부분에서 유도되는 전압은 정상 조건에서 36 V를 초과해서는 안 됩니다.
온도 상승 제한:

쉽게 접근 가능한 부분: 30 K를 초과해서는 안 됩니다;
작동 중 접촉하지 않는 부분: 40 K를 초과해서는 안 됩니다;
거의 접근하지 않는 개별 부분: 65 K를 초과해서는 안 됩니다.