고압 가스절연개폐기(GIS) 공학 연구의 주요 포인트
고압 가스 절연 스위치기어(GIS) 공학 연구의 주요 사항
가스 절연 스위치기어(GIS) 공학 연구
전기 기술자가 GIS의 초기 구성과 주요 장비 데이터를 정의하고 지정한 후, 추가적인 공학적 측면 및 배송과 설치의 물류 관련 연구가 수행되어야 합니다.
가장 중요한 공학 연구는 다음과 같습니다:
1. 일시 회복 전압(TRV) 조건
전기 기술자는 제조업체가 TRV 연구를 수행하도록 지시해야 합니다. 이 연구는 GIS 주변의 전기 네트워크의 일시 반응을 고려하여 최악의 경우 회복 전압 상승률(RRRV)과 회로 차단기 간의 최대 피크 전압을 평가하는 것을 목표로 합니다. 계산된 TRV 값은 회로 차단기 테스트 보고서에서 보장되는 TRV 등급과 산업 표준에서 사용 가능한 표준 TRV 포락선과 비교해야 합니다.
회로 차단기가 경험하는 TRV는 전류 중단 후 단자 사이의 전압입니다. TRV 파형의 형태는 회로 차단기 주변의 전기 네트워크 특성에 의해 결정됩니다. 일반적으로 회로 차단기에 대한 TRV 스트레스는 고장 위치, 고장 전류 크기, 그리고 스위치기어의 스위칭 구성을 따라 달라집니다.
TRV가 성공적인 전류 중단을 위한 결정적인 매개변수이므로, 회로 차단기는 일반적으로 실험실에서 표준화된 TRV를 견디도록 형식 테스트됩니다. 이 표준화된 TRV는 4개 매개변수 포락선(100 kV 이하의 회로 차단기의 경우 2개 매개변수 포락선)으로 정의됩니다. 첫 번째 기간은 높은 상승률을 특징으로 하며, 그 다음 기간은 낮은 상승률을 특징으로 합니다. TRV 포락선의 첫 번째 기간의 경사는 회복 전압 상승률(RRRV)로 정의됩니다. 단락 회로 차단 전류의 진폭이 매우 낮은 경우에는 회로 차단기의 TRV 스트레스를 평가하기 위해 2개 매개변수 포락선을 고려해야 합니다.
그림 1: 고압 회로 차단기의 TRV 곡선
이 연구의 목적은 스위치기어 주변의 전기 네트워크의 일시 반응을 기반으로 GIS 내의 회로 차단기에서 발생하는 최악의 경우 RRRV와 최대 피크 전압을 평가하는 것입니다.
TRV에 대한 자세한 내용은 이 기사를 참고하세요.
2. 매우 빠른 일시 현상(VFT) 조건
전기 기술자는 제조업체가 VFT 연구를 수행하도록 요구해야 합니다. 가스 절연 스위치기어(GIS)에서는 분리 스위치 작동 중 MHz 범위의 진동 주파수를 가진 매우 빠른 일시 과전압(VFT)이 발생할 수 있습니다. 이는 몇 나노초 내에 급격한 전압 붕괴와 GIS의 길이 및 동축 설계 때문입니다.
작동된 분리 스위치 근처에서는 100 MHz 이상의 주파수가 생성될 수 있으며, GIS 내부 더 깊은 위치에서는 몇 MHz 범위의 주파수가 예상됩니다.
VFT의 주파수와 진폭은 GIS의 길이와 설계에 의해 결정됩니다. 이러한 현상의 진행파 특성 때문에, GIS 내부의 각 위치에서 전압과 주파수가 다릅니다.
가스 절연 버스의 긴 세그먼트가 스위칭되고, 메인 버스 섹션의 소스에 탭된 버스가 있는 경우 높은 진폭이 발생할 가능성이 있습니다. 소스와 스위칭된 버스 끝의 자연 주파수가 비슷하고, 분리 스위치 양쪽의 전압 차이가 클 경우, 분리 스위치 열림 시 유의미한 전압 차이가 발생합니다. 일반적으로 가장 높은 VFT 진폭은 개방된 GIS 구간에서 발견됩니다.
그림 2: 750 kV GIS의 VFTO 파형 예시
이 연구의 목적은 분리 스위치를 사용하여 스위치기어 세그먼트를 에너지화할 때 GIS 내에서 발생하는 VFT 과전압을 시뮬레이션하는 것입니다. 또한, 회로 차단기 스위칭 작업으로 인해 발생하는 VFT 과전압도 계산해야 합니다.
3. 절연 조정 연구
전기 기술자는 제조업체가 절연 조정 연구를 수행하도록 지시해야 합니다. 이러한 연구는 GIS 장비, 연결된 지중 케이블 회로, 기타 공기 절연 장비를 보호하는 데 필수적인 GIS 금속 케이싱형 서지 아레스터의 위치와 수량을 확인하는 데 필요합니다.
절연 조정 연구는 GIS, 그 베이, 케이블에서 존재하는 과전압 스트레스를 검토합니다. 이러한 스트레스는 변전소와 연결된 선로로 접근하는 번개 서지에 의해 유발됩니다. 따라서, 표준적인 번개 충격(예: 원거리 충격, 도체 직접 충격, 공중선 마지막 타워 충격)에 의한 GIS 내부와 베이에서의 최대 전압 스트레스를 여러 지정된 변전소 구성(정상 운영 구성 포함)에 대해 시뮬레이션해야 합니다.
적절한 절연 조정 수준은 개별 장비의 절연 수준과 예상되는 최대 과전압 스트레스를 비교하여 검증해야 합니다. 이 비교는 산업 표준에 따른 최대 수정 및 안전 계수를 고려해야 합니다.
4. 열등급 계산
전기 기술자는 제조업체가 주 전류 경로의 모든 장비와 기기의 열등급 계산을 제공하도록 요구해야 합니다. 이러한 열등급 계산은 사용자의 시설 등급 방법론과 지역 시스템 운영 권한에 맞게 결정되어야 합니다.
5. 페로-공명의 영향
전기 기술자는 GIS의 전위 변압기를 서비스에 접속하거나 해제할 때 페로-공명이 발생할 가능성 여부를 조사하도록 지시해야 합니다. 이 연구는 상태의 심각성뿐만 아니라 조율된 인덕터를 사용하는 등의 완화 조치를 추천해야 합니다.
6. GIS 저항과 용량
전기 기술자는 제조업체가 GIS의 각 구성 요소에 대한 계산 및 측정된 용량과 저항 값을 제공하도록 요구해야 합니다. 이에는 부싱, 버스 런, 스위치, 회로 차단기 등이 포함되지만 이에 국한되지 않습니다.
7. 지진 계산
전기 기술자는 제조업체가 지진 설계 테스트에 대한 모든 문서(제조업체가 GIS 문서에서 지정한 것)를 제공하도록 요구해야 합니다.
8. 전자기적 호환성
전기 기술자는 제조업체가 컨트롤, 보호, 진단, 모니터링 장비에 대한 간섭을 해결하기 위한 차폐 및 완화 절차에 대한 연구를 수행하도록 지시해야 합니다.
9. 토목 공학적 측면
기술자는 제조업체가 특정 사이트 조건을 고려하여 GIS를 수용하기 위해 필요한 특수 토목 설계에 대한 문서를 제공하도록 요청해야 합니다.
10. 접지 및 결합
전기 기술자는 제조업체가 현재 버전의 IEEE Standard 80에 따라 접지 연구를 수행하도록 지시해야 합니다. 제조업체는 GIS 장비의 접지가 National Electric Safety Code C2와 IEEE Standard 80에 준거하도록 보장해야 합니다.
모든 연구는 계약이 수여된 후 지정된 시간 내에 사용자에게 공식 보고서로 제출되어야 합니다. 계산, 곡선, 가정, 그래프, 컴퓨터 출력물 등 모든 관련 문서가 결론을 지원하기 위해 제공되어야 합니다.
11. 물류 연구
그림 2는 750 kV GIS의 VFTO 곡선 예시입니다 (이 게시글 참조).
그림 1은 고압 회로 차단기에서 최종 전류 소멸 후 일시 전압 회복 곡선을 나타냅니다.
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