모듈식 및 공간 집약적 구조 솔루션: 콤팩트 도시 변전소에서의 GIS 전압 변환기의 혁신적인 응용

도전: 전통적인 GIS 전압 변환기의 공간 제약​
도심 중심부, 지하 변전소 또는 고밀도 전력 배전망에서는 변전소 공간 자원이 극히 부족합니다. 전통적인 GIS 전압 변환기(VTs)는 독립 구조로 인해 물리적 크기가 크고(400kV 장비의 경우 풋프린트 면적이 일반적으로 4m²를 초과), 구성 요소가 분산되어 있으며 가스 컴파트먼트 연결 포인트가 복잡합니다. 이로 인해 설치 주기가 길어지고 현대의 콤팩트한 변전소 설계 요구 사항을 충족하는 데 어려움이 있어 도시 전력망 업그레이드의 주요 병목 현상이 됩니다.

​솔루션: 샌드위치 스타일 모듈 통합 설계​

1. ​통합 기능 구조​
• ​핵심 혁신:​ "VT-분리 스위치 샌드위치 모듈"을 활용하여 전자기 전압 변환기(VT)와 절연/접지 스위치를 단일 가스 컴파트먼트 유닛으로 통합합니다.
• ​구조적 장점:​ 전통적인 분산 구성 요소 간 플랜지 연결을 제거하여 가스 컴파트먼트 인터페이스와 밀봉 포인트를 50% 줄이고 가스 누출 위험과 잠재적인 고장 포인트를 크게 감소시킵니다.
• ​예시 매개변수:​ 400kV GIS VT 유닛 길이가 ≤ 1.8m로 압축되고, 배선 복잡성이 60% 감소합니다.
2. ​경량 쉘 기술​
• ​재료 업그레이드:​ 쉘은 고강도 알루미늄-마그네슘 합금(인장 강도 ≥350MPa)을 채택하여 전통적인 철제 케이스를 대체하여 동등한 절연 강도에서 벽 두께를 25% 줄입니다.
• ​공간 압축:​ 전체 직경이 30% 감소(예: 400kV VT 외부 직경이 Φ600mm로 최적화됨). 장비 풋프린트 면적 ≤2.5 m²(운영 메커니즘 포함), 2.5m×2.5m 좁은 샤프트 레이아웃에 적응합니다.

​기대 효과: 고밀도 시나리오를 위한 장비 표준 재정의​

​적용 시나리오 검증​
이 솔루션은 도쿄 신주쿠의 지하 275kV 변전소 및 상하이 홍차오 비즈니스 디스트릭트 스마트 그리드 등 프로젝트에 배포되었습니다:

• ​공간 적응성:​ 18m 깊이의 지하 샤프트에 6개 그룹의 400kV VTs를 성공적으로 통합하여 장비 밀도 0.4 units/m² (전통적 방식 ≤0.25 units/m²)를 달성했습니다.
• ​신뢰성 기록:​ 12개월 연속 운영 중 밀봉 실패 없음, 부분 방전 < 3pC (IEC 62271-203 표준 충족).

​결론: 콤팩트 설계의 불가피한 진화​
모듈 통합(통합) + 경량 재료(경량화) + 구조 최적화(압축)의 기술 경로를 통해 이 솔루션은 GIS 전압 변환기의 공간 효율성 경계를 재정의합니다. 이 솔루션의 가치는 변전소 바닥 면적의 35%를 확보하는 것뿐만 아니라 미래의 초고밀도 도시 전력망을 위한 확장 가능한 하드웨어 아키텍처 기반을 제공하는 데 있습니다.