가스절연개폐장치(GIS) 이상 검출을 위한 내부 압력 변화 분석에 관한 연구

Abstract

고도 정보화 사회로의 발전과 산업발달에 따른 전력수요의 증가는 전력계통의 고전압, 대용량화로 이어져 왔으며 이를 수용할 설치 공간의 부족으로 소형화한 대용량 전력기기인 가스절연개폐장치(GIS : Gas Insulated Switchgear)의 사용이 확대되고 있다.

오늘날 전력설비의 중요한 기능중의 하나는 신뢰할 수 있는 고품질의 전기를 공급하는 것이며 전력시스템을 구성하는 많은 설비들 중에서 신뢰성 문제는 GIS의 안정적인 운전이 중요한 부분을 차지하고 있다. 그러나 밀폐구조인 GIS의 특성상 내부고장 발생 시 복구 지연에 따른 정전 파급효과가 경제, 사회적인 문제로 확대되는 경우를 종종 볼 수 있다. 이에 따라 내부사고 발생 시 이상의 징후를 초기 단계에서 찾아내고 고장위치를 판별하여 정전을 최소화하기 위한 새로운 대응방법이 요구되고 있다.

본 논문은 GIS의 내부 절연파괴로 인한 사고발생 시 온도 및 압력상승에 대한 변화를 제시하였다. 특히, GIS 내부사고 시 발생하는 물리적인 변화 중 아크온도에 의한 SF6 가스의 압력 변화량을 고장구간의 위치 판별에 활용하고자 하였다. 그동안 GIS 차단부에 대해서는 유동해석 등을 통해 많은 연구가 시행되었으나 이번 연구를 통해 GIS의 기타 가스구획인 단로기, 계기용 변압기, 계기용 변류기, 피뢰기 등 다양한 개소의 압력변화를 분석하였다. CIGRE에서 제안하는 실험식과 유동해석 결과를 비교하였으며 실제 내아크 시험의 연구 결과를 통해 내부사고시 압력변화의 이론적 근거를 검증하여 GIS 내부사고시 이상 검출을 위한 기준을 제시하고자 한다.