GIS(가스절연개폐장치)

GIS의 정의

가스절연개폐장치(GIS)는 차단기·단로기·접지장치 등을 금속 탱크에 수납한 개폐장치다.

절연매체로 SF6 가스를 사용하는 밀폐형 개폐장치다.

공기 대신 가스를 써서 같은 전압에서 설치 면적을 크게 줄인다.

구성 설비

GIS는 모선, 단로기·접지개폐기, 차단기, 변성기, 피뢰기를 갖춘다.

단로기와 접지개폐기는 무전류 상태에서 회로를 분리하고 작업 시 접지한다.

차단기는 사고전류를 SF6 가스 소호 방식으로 차단한다.

모든 충전부를 접지된 금속 탱크에 넣어 밀폐한다.

절연과 소호 원리

SF6 가스는 전기 음성도가 커서 자유전자를 흡착한다.

그래서 절연파괴 강도가 공기보다 높다.

차단할 때는 고압 가스가 아크를 식히고, 전류 영점에서 절연을 회복시킨다.

가스 압력이 높을수록 절연내력은 커지지만 액화 온도도 함께 올라가 관리가 필요하다.

GIS와 AIS 비교

GIS와 기중절연 개폐장치(AIS)를 비교하면 차이가 분명하다.

GIS는 절연 매체가 SF6 가스이고 설치 면적을 크게 줄인다.

밀폐 구조라 외부 오염과 염분의 영향이 적다.

반면 건설비는 높다. 면적 절감이 필요한 도심에서 가치가 가장 크다.

장점과 단점

GIS의 장점은 설치 면적 축소, 대기 오염 영향 차단, 소음 저감이다.

단점은 고장 시 보수가 어렵고, 가스 압력과 수분을 감시해야 한다.

추운 지방에서는 액화 방지 대책이 필요하고, SF6는 온난화 가스다.

대책으로 모듈형 구조, 상시 가스 감시, 가스 히터, 저가스 설계를 함께 쓴다.

면적 계산 예

면적 절감 효과를 가상의 예로 계산해 보자.

AIS 변전소 면적이 10,000㎡라고 가정한다.

GIS 소요 면적은 면적 비율 k를 AIS 면적에 곱해 구한다.

면적 비율 k는 참고 자료상 0.1~0.2 범위다.

이 계산은 가상의 예이며 실제 설계 면적은 전압 등급과 회로 수에 따라 달라진다.

k가 0.1이면 1,000㎡, 0.2이면 2,000㎡가 된다.

정리

정리하면 GIS는 금속 탱크에 수납한 SF6 절연 개폐장치다.

장점은 설치 면적 축소, 대기 오염 영향 차단, 소음 저감이다.

단점은 고장 시 보수, 가스 감시, 저온 액화, 온난화, 건설비다.

장점과 단점을 구분해 쓰는 것이 채점 포인트다.