가스 절연 변전소(GIS) 구성설비, 특징, 설비 진단 방법

1. 개요 및 구성 설비

1) GIS는 공기의 대체 절연 방식을 대신해 SF₆ 가스를 사용한 원전 밀폐형식의 가스 절연 설비(GIS: Switchgear)를 주제로 한 축소형 변전소를 의미한다.
2) GIS(Gas Insulated Substation)의 구조:

• GIS | M.TR | GIS

3) 구성설비: 가스 차단기, 단로기, 접지개폐기, 피뢰기, 계기용 변성기, 계기용 변류기 등으로 구성된다.

2. GIS의 특징과 단점

(1) 특징

1. 설치면적의 최소화

• 공기 절연형 변전소의 부지 면적 약 10% 수준으로 축소 가능.
• 3상 일괄형은 3상 분리형의 70% 수준.

1. 높은 안전성

• SF₆ 가스: 무독, 무취, 불연성.
• 금속 밀폐 구조로 대지와 완전 절연되어 안전성 및 신뢰성이 높음.

1. 우수한 신뢰성

• 외부 오염에 의한 영향 적음.
• 각 구간이 구획으로 분리되어 사고 구역이 제한됨.

1. 설치 공기 단축

• 공장에서 조립·시험 완료 상태로 반입, 현장에서 조립 간단.

1. 친환경 변전소 건설

• 소음이 적고 외부환경 영향도 적음.

1. 경제성

• GIS 설비 가격이 공사비는 높지만 대체 부지 비용 고려 시 경제적임.

1. 보수 점검 용이성

• 점검 변수가 적고 신뢰성이 높음.

(2) 단점

1. 고장 발생 시 초기 대응이 어렵고 대형사고 우려.
2. 고장 시 복구·임시복구가 어려움.
3. 육안 점검이 어려워 SF₆ 가스 주의 필요.
4. 가스의 액화 방지 장치 필요.
5. 일반 변전소 대비 인건비·고급화 요구.

3. SF₆ 가스의 성질

4. 분해가스와 절연물의 관계

1) 아크 발생 시 분해가스 발생.
2) SF₆, SOF₂ 등의 분해가스가 수분과 반응 시 금속 부식 및 절연물 손상 초래.

5. GIS의 열화 요인 및 이상 진단

(1) 열화 요인

• 열화: 차단부 접점 아크로 인한 마모.
• 전계 열화: 전계 집중에 의한 열화.
• 기계적 열화: 기계적 스트레스에 의한 열화.
• 화학적 열화: 외부 불순물에 의한 산화.

(2) 이상 진단 방법

1. 가스 체크법: 누설가스 관리(1% 이내).
2. 초음파 음향 진단법: 코로나 방전음, 여자음, 모터운전음 등 모니터링.
3. 적외선 열화 진단법: 내부 주회로 온도 분포, 접촉부 온도 감시.