아프리카 고원 지역(에티오피아)을 위한 Dead Tank SF6 회로 차단기 솔루션

프로젝트 배경​
동아프리카 고원에 위치한 에티오피아는 평균 고도가 3,000미터를 초과합니다. 일부 지역에서는 겨울철 기온이 -30°C까지 내려갈 수 있으며, 일일 기온 변동이 25°C에 달하며 강한 자외선이 있습니다. 현지 전력 시스템은 다음과 같은 도전 과제에 직면하고 있습니다:

1. ​SF6 가스 액화 위험: 전통적인 Dead Tank SF6 회로 차단기는 저온에서 (-28.5°C 근처) SF6 가스가 액화되기 쉽습니다. 이로 인해 절연 및 아크 소멸 성능이 저하되어 운전 실패의 가능성이 있습니다.
2. ​고도에 따른 절연 저하: 공기 밀도가 낮아져 외부 절연 강도가 약화되므로 Dead Tank SF6 회로 차단기에 대해 강화된 절연 수준이나 특수 설계가 필요합니다.
3. ​높은 유지보수 어려움: 원거리 지역에는 충분한 유지보수 자원이 부족하여 Dead Tank SF6 회로 차단기가 장기간 유지보수가 필요 없는 기능을 갖추어야 합니다.

​솔루션​
환경적 및 기술적 도전 과제를 해결하기 위해 Dead Tank SF6 회로 차단기에 대한 다음 통합 조치가 취해졌습니다:

1. ​혼합 가스 최적화​
   • ​SF6+CF4 가스 혼합물: 25% SF6와 75% CF4 혼합물은 액화 임계 온도를 -60°C로 낮추어 극한의 추위에서도 Dead Tank SF6 회로 차단기의 가스 안정성을 보장합니다.
   • ​압력 제어: Dead Tank SF6 회로 차단기의 정격 압력은 0.6 MPa (게이지 압력)으로 설정되며, 저온에서의 가스 누출을 방지하기 위해 강화된 밀봉이 적용됩니다.
2. ​가열 및 단열 시스템​
   • ​내장형 가열 스트립: 300W 전기 가열 시스템이 Dead Tank SF6 회로 차단기 본체와 압력 파이프라인에 통합되어 -20°C 이하에서는 자동으로 활성화되어 가스 압력을 액화 임계값 이상으로 유지합니다.
   • ​이중 절연: Dead Tank SF6 회로 차단기는 외부 UV 저항성 복합 셀과 내부 에어로겔 층을 사용하여 열 손실을 최소화하고 고원 수준의 태양 복사에 대응합니다.
3. ​고도 적응​
   • ​강화된 절연: Dead Tank SF6 회로 차단기의 번개 임펄스 내구 전압은 550 kV(표준 450 kV 대비)로 업그레이드되고, 확장된 크리핑 거리 포세린 부싱(31mm/kV)이 적용됩니다.
   • ​지진 설계: 유연한 연결부와 충격 흡수 베이스가 Dead Tank SF6 회로 차단기에 추가되어 0.3g 수평 가속도와 0.15g 수직 가속도의 지진 요구 사항을 충족합니다.
4. ​스마트 유지보수 지원​
   • ​온라인 가스 모니터링: Dead Tank SF6 회로 차단기는 밀도 릴레이 및 미세 수분 센서를 통합하여 실시간 SF6 혼합물 압력 및 습도를 추적하고, 데이터를 위성을 통해 중앙 제어 시스템으로 전송합니다.
   • ​모듈식 유지보수: 스프링 작동 메커니즘(예: CTB-1 타입)은 Dead Tank SF6 회로 차단기의 기계 수명을 10,000회 동작으로 연장하여 현장 유지보수 필요성을 줄입니다.

​결과​
2024년부터 도입된 Dead Tank SF6 회로 차단기 솔루션은 에티오피아 고원 전력망에서 다음과 같은 우수한 성능을 발휘했습니다:

1. ​신뢰성 향상: 혼합 가스 및 가열 시스템 덕분에 Dead Tank SF6 회로 차단기는 -40°C에서도 안정적으로 작동하며, 가스 액화로 인한 고장률이 85% 감소하고, 가스 액화로 인한 정전이 발생하지 않았습니다.
2. ​유지보수 비용 절감: 연간 유지보수 빈도가 6회에서 1회로 감소하여 비용이 30% 절감되었습니다.
3. ​환경 준수: Dead Tank SF6 회로 차단기의 SF6 사용량이 75% 감소하여, 기존 솔루션 대비 온실가스 배출량이 80% 감소하여 파리 협정과 일치합니다.