KR20200119101A - Gis 운영 시스템 및 방법 - Google Patents

Gis 운영 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200119101A
KR20200119101A KR1020190041509A KR20190041509A KR20200119101A KR 20200119101 A KR20200119101 A KR 20200119101A KR 1020190041509 A KR1020190041509 A KR 1020190041509A KR 20190041509 A KR20190041509 A KR 20190041509A KR 20200119101 A KR20200119101 A KR 20200119101A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gis
insulating gas
module
gas
gis module
Prior art date
Application number
KR1020190041509A
Other languages
English (en)
Inventor
김만석
Original Assignee
김만석
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김만석 filed Critical 김만석
Priority to KR1020190041509A priority Critical patent/KR20200119101A/ko
Publication of KR20200119101A publication Critical patent/KR20200119101A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/035—Gas-insulated switchgear

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Abstract

본 발명은 GIS 운영 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 시스템은 GIS를 구성하고 있고 독립적으로 동작하는 적어도 하나의 GIS 모듈 내부의 절연가스 압력 및 성분을 측정하는 측정부, 측정된 절연가스 압력 및 성분을 이용하여 절연가스의 누설이나 교체 여부를 결정하고, 누설로 결정된 GIS 모듈에 대해서는 GIS 모듈 내부에 절연가스가 공급되도록 제어하고, 교체로 결정된 GIS 모듈에 대해서는 GIS 모듈 내부의 절연가스를 회수하고, 회수된 절연가스를 액화 및 정제시켜 GIS 모듈 내부로 다시 공급되도록 제어하는 제어부 및 절연가스의 누설이나 교체가 결정되면, 제어부의 제어에 따라 경보를 발생시키는 경보 발생부를 포함한다. 본 발명에 의하면, GIS 내부의 절연가스 압력 및 성분을 이용하여 절연가스의 누설이나 교체 여부를 결정하고, 결정된 결과에 따라 GIS 내부에 절연가스를 자동으로 공급하거나, GIS 내부의 절연가스를 교체할 수 있다.

Description

GIS 운영 시스템 및 방법{Gas Insulated Switchgear Managing System and Method}
본 발명은 GIS 운영 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 GIS 내부의 절연가스에 대한 누설이나 교체 여부를 결정하고, 절연가스 누설이나 교체가 결정되면 GIS에 절연가스를 자동으로 공급하거나, 절연가스를 회수하여 교체할 수 있는 GIS 운영 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 변전 설비는 전력 수요의 증가에 따라 대용량 및 고압화되고 있으며, 대도시 주변의 공장 밀집 지역 또는 도심지에 변전 설비를 설치하기 위해서는 토지가의 상승으로 인하여 용지 구입이 점차 곤란해지고 있으며, 염해 또는 먼지 등에 의한 절연물의 오손, 소음공해 또는 안전성 등에 대해서도 심각하게 고려해야 한다.
또한, 산업의 고도화에 따라 인력을 수급하기가 어려우므로 운전의 자동화, 보수의 합리화 및 설치 공사의 성력화가 요구되고 있으며, 건물의 지하실 등에도 설치가 가능한 소형의 고전압 변전 설비가 필요하게 되어 종래와 같이 대기에 의해 도체를 절연하는 개폐 기구로는 이러한 요구에 부응하지 못하는 문제점이 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 절연가스를 이용하여 용적을 크게 줄인 가스 절연 개폐 장치(Gas Insulated Switchgear, 이하 ‘GIS’라고 함)가 개발되었다.
GIS는 금속제 밀폐용기에 절연 성능과 소호 기능이 우수한 절연가스를 절연매체로 사용하여 도체와 각종 보호기기를 수납시킨 변전 설비로서, 종래에 비해 소요 면적을 줄일 수 있고, 운전 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
이와 같이, GIS는 절연물이나 접촉자 등이 절연가스 내에 설치되어 유지보수가 용이하고 점검 주기가 연장되는 장점이 있지만, 내부 상태를 육안으로 점검하기가 불가능하고 고장 시 파급 범위가 확대되는 단점이 있다.
그리고 GIS 내에 충전되어 있는 절연가스의 특성에 대한 실증 자료가 부족하고 내부 절연 파괴 시 고장 판별이 어려워 다른 전력 설비보다 정전 복구 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
즉, 사고가 발생하게 되면 변전 설비의 대용량 고압화로 인하여 정전 구역이 넓어지게 되어 전기의 공급에 많은 지장을 초래하게 되고, 복구에 따른 경제적 손실은 물론 공장에 공급되는 변전 설비의 경우, 정전으로 인해 생산에 막대한 피해를 주게 되는 문제점이 있었다.
게다가, GIS를 장시간 사용할 경우, 균열(crack)이나 외부환경으로 인한 절연가스의 열화 등에 의해 GIS가 손상될 수 있으며, 절연가스가 외부로 누설되어 절연가스 압력이 적정 수준 이하로 떨어질 경우, GIS의 절연 성능이 약화되어 단락 사고 및 절연 파괴와 같은 심각한 사고로 이어질 수 있는 문제점이 있었다.
한국등록특허공보 제10-0471360호(등록일: 2005. 02. 01)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 GIS 내부의 절연가스 압력 및 성분을 이용하여 절연가스의 누설이나 교체 여부를 결정하고, 결정된 결과에 따라 GIS 내부에 절연가스를 자동으로 공급하거나, GIS 내부의 절연가스를 교체할 수 있는 GIS 운영 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
그리고 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 GIS를 이중화 구조로 형성하여 절연가스의 누설을 효과적으로 방지하고, 절연가스의 누설 여부를 신속하게 파악하여 대처할 수 있는 GIS 운영 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 명시적으로 언급된 목적 이외에도, 후술하는 본 발명의 구성으로부터 달성될 수 있는 다른 목적도 포함한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS 운영 시스템은 GIS를 구성하고 있고 독립적으로 동작하는 적어도 하나의 GIS 모듈 내부의 절연가스 압력 및 성분을 측정하는 측정부, 상기 측정된 절연가스 압력 및 성분을 이용하여 절연가스의 누설이나 교체 여부를 결정하고, 상기 누설로 결정된 GIS 모듈에 대해서는 상기 GIS 모듈 내부에 상기 절연가스가 공급되도록 제어하고, 상기 교체로 결정된 GIS 모듈에 대해서는 상기 GIS 모듈 내부의 절연가스를 회수하고, 상기 회수된 절연가스를 액화 및 정제시켜 상기 GIS 모듈 내부로 다시 공급되도록 제어하는 제어부 및 상기 절연가스의 누설이나 교체가 결정되면, 상기 제어부의 제어에 따라 경보를 발생시키는 경보 발생부를 포함한다.
상기 GIS는 상기 절연가스의 누설을 방지하기 위하여 이중화 구조로 형성될 수 있다.
상기 GIS는 상기 GIS 모듈을 개별적으로 밀폐시켜 상기 절연가스의 누설을 이중으로 차단시키는 GIS 모듈 차단부를 더 포함할 수 있다.
상기 측정부는 상기 GIS 모듈 내부의 절연가스 압력을 측정하는 압력 게이지 및 상기 GIS 모듈 차단부의 내부에 설치되어 상기 GIS 모듈로부터 누설된 상기 절연가스를 측정하는 누설 감지 센서를 포함할 수 있다.
상기 GIS는 상기 GIS를 구성하고 있는 복수의 GIS 모듈을 전체적으로 밀폐시켜 상기 절연가스의 누설을 이중으로 차단시키는 GIS 차단부를 더 포함할 수 있다.
상기 측정부는 상기 GIS 모듈 내부의 절연가스 압력을 측정하는 압력 게이지 및 상기 GIS 차단부의 내부에 설치되어 적어도 하나의 GIS 모듈로부터 누설된 상기 절연가스를 측정하는 누설 감지 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 GIS 운영 시스템은 상기 절연가스의 교체가 결정되면, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 GIS 모듈 내부의 절연가스를 회수하는 회수부, 상기 회수된 절연가스를 냉각시켜 액화하는 액화부 및 상기 액화된 절연가스를 정제시키는 정제부를 더 포함할 수 있다.
상기 절연가스는 육불화황 가스(SF6, Sulfur hexafluoride) 또는 노벡 가스일 수 있다.
또 한편, 독립적으로 동작하는 적어도 하나의 GIS 모듈을 포함하는 GIS의 운영 시스템을 이용하여 GIS를 운영하는 방법은 측정부가 상기 GIS 모듈의 내부에 있는 절연가스 압력 및 성분을 측정하는 단계, 제어부가 상기 측정된 절연가스 압력 및 성분을 이용하여 절연가스의 누설이나 교체 여부를 결정하는 단계, 상기 절연가스의 누설이나 교체가 결정되면, 경보 발생부가 경보를 발생시키는 단계 및 상기 제어부가 상기 누설로 결정된 GIS 모듈에 대해서는 상기 GIS 모듈 내부에 상기 절연가스를 공급하고, 상기 교체로 결정된 GIS 모듈에 대해서는 상기 GIS 모듈 내부의 절연가스를 회수하고, 상기 회수된 절연가스를 액화 및 정제시켜 상기 GIS 모듈 내부로 다시 공급하는 단계를 포함한다.
상기 GIS는 상기 절연가스의 누설을 방지하기 위하여 이중화 구조로 형성될 수 있다.
상기 측정 단계는 상기 GIS 모듈을 개별적으로 밀폐시키는 GIS 모듈 차단부의 내부에 설치된 누설 감지 센서를 통해 상기 GIS 모듈로부터 누설된 상기 절연가스를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 측정 단계는 상기 GIS를 구성하고 있는 복수의 GIS 모듈을 전체적으로 밀폐시키는 GIS 차단부의 내부에 설치된 누설 감지 센서를 통해 적어도 하나의 GIS 모듈로부터 누설된 상기 절연가스를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 측정 단계는 상기 누설 감지 센서를 통해 상기 절연가스가 누설된 것으로 측정되면, 압력 게이지를 통해 상기 GIS 모듈 내부의 절연가스 압력을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 절연가스는 육불화황 가스(SF6, Sulfur hexafluoride) 또는 노벡 가스일 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 GIS 운영 시스템 및 방법에 따르면, GIS 내부의 절연가스 압력을 실시간으로 측정하고, 측정된 결과에 따라 GIS 내부에 절연가스를 자동으로 공급하여 항상 안정적이고 지속적인 절연가스의 공급이 가능하도록 하고, 이에 따라 GIS의 고장 발생 요인을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
그리고 GIS 내부의 절연가스 성분을 이용하여 절연가스의 교체 여부를 결정하고, 교체가 결정되면 절연가스를 회수하고 회수된 절연가스를 액화 및 정제시켜 GIS로 다시 공급하는 재활용을 수행함으로써 절연가스의 외부 유출을 획기적으로 줄일 수 있고, 그에 따라 환경오염을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
게다가, GIS를 이중화 구조로 형성하여 절연가스의 누설을 효과적으로 방지하고, 절연가스의 누설 여부를 신속하게 파악하여 대처할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 효과는 상술된 것에 국한되지 않고 후술하는 본 발명의 구성으로부터 도출될 수 있는 다른 효과도 본 발명의 효과에 포함된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS 운영 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS의 이중화 구조를 개략적으로 보여주는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 GIS의 이중화 구조를 개략적으로 보여주는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS 운영 과정을 보여주는 동작 흐름도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS 운영 시스템의 구성도를 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, GIS 운영 시스템(1)은 측정부(100), 제어부(200), 저장부(300), 경보 발생부(400), 입력부(500), 표시부(600), 회수부(700), 액화부(800) 및 정제부(900)를 포함하여 구성된다.
GIS(50)는 송변전 계통에서 부하를 개폐하거나 접지 및 단락 등의 사고 발생 시에 전류를 차단시켜 계통을 보호하는 장치로서, 내부에 절연가스가 충전되어 있는 철제 또는 알루미늄(AL) 용기 내에 차단기(Circuit Breaker), 단로기(Disconnector) 또는 접지개폐기(Earthing Switch) 등의 개폐기류와 변류기(Current Transformer), 변압기(Voltage Transformer) 또는 피뢰기(Lighting Arrester) 등의 부속기기를 내장시킬 수 있다.
GIS(50)는 독립적으로 동작하는 적어도 하나의 GIS 모듈(52)을 포함할 수 있다. 여기서, 각 GIS 모듈(52)의 내부에는 절연가스가 충전될 수 있으며, 절연가스로는 육불화황 가스(SF6, Sulfur hexafluoride) 또는 노벡 가스가 사용될 수 있다.
측정부(100)는 GIS 모듈(52) 내부에 있는 절연가스 압력 및 성분을 측정할 수 있다.
보다 자세하게는, 측정부(100)는 GIS 모듈(52)의 외부에 설치되어 GIS 모듈(52) 내부의 절연가스 압력을 실시간으로 측정할 수 있는 압력 게이지(110)를 포함할 수 있다. GIS 모듈(52)은 독립적으로 동작하기 때문에 GIS 모듈(52)이 복수 개인 경우, 압력 게이지(110) 또한 복수 개로 구성될 수 있으며, 압력 게이지(110)에서 측정된 충전 압력을 통하여 절연가스의 누설이 있는지 여부를 판단할 수 있게 된다.
또한, 측정부(100)는 GIS 모듈(52) 내부의 절연가스 성분을 측정하기 위한 성분 측정 센서(120)를 포함할 수 있다. 성분 측정 센서(120)는 절연가스의 불량 또는 양호 상태를 판단하기 위하여 절연가스의 순도, 농도 또는 수분량 등을 측정할 수 있다.
제어부(200)는 GIS 운영 시스템(1)을 전반적으로 관리하는 마이컴으로서, 측정부(100)에서 측정된 절연가스 압력 및 성분을 이용하여 절연가스의 누설이나 교체 여부를 결정할 수 있다.
보다 자세하게는, 제어부(200)는 압력 게이지(110)에서 실시간으로 측정된 절연가스 압력을 수집하여 저장부(300)에 저장하고, 현재 측정된 절연가스 압력과, 저장부(300)에 저장된 이전의 절연가스 압력 또는 기준 압력을 비교하여 절연가스의 누설 여부 및 누설 정도(누설 용량)를 결정할 수 있다. 예컨대, 제어부(200)는 절연가스 압력이 미리 정해진 설정 값 미만이거나, 이전의 절연가스 압력이나 기준 압력과 비교할 때 일정 용량 차이가 발생하는 경우 GIS 모듈(52) 내부의 절연가스 충전이 미달되어 누설이 있는 것으로 판단할 수 있다.
그리고 제어부(200)는 성분 측정 센서(120)에서 측정된 절연가스 성분을 이용하여 절연가스의 교체 여부를 결정할 수 있다.
예컨대, 제어부(200)는 절연가스의 순도가 95% 이상이고, 농도가 2ppm 미만이며, 수분함량이 1000ppm 미만인 조건을 모두 충족하는지 여부를 판단하는데, 상기한 조건을 모두 충족하는 경우에 한하여 절연가스를 양호한 상태인 것으로 판단할 수 있다. 그리고 제어부(200)는 순도가 95% 미만이거나, 농도가 2ppm 이상이거나, 수분함량이 1000ppm 이상인 경우에는 절연가스가 불량한 상태인 것으로 판단하여 절연가스에 대한 교체 결정을 내릴 수 있다.
경보 발생부(400)는 절연가스의 누설이나 교체가 결정되면, 제어부(200)의 제어에 따라 경보를 발생시킬 수 있다. 경보 발생부(400)는 절연가스의 누설이나 교체가 결정되면, 해당하는 경보 신호를 표시하여 구동하거나, 별도의 부저 또는 스피커 등을 통해 경보음을 발생시킬 수 있다. 예컨대, 경보 발생부(400)는 절연가스의 누설이 결정되면 압력 게이지(110)에서 실시간으로 측정된 절연가스 압력을 HMI(human machine interface) 화면에 표시하면서 누설을 알리는 경보를 출력할 수 있다. 그러면, 관리자는 절연가스의 누설이나 교체가 필요한 상황을 인지하여 상황에 맞는 후속 조치를 수행하게 된다.
입력부(500)는 관리자가 원하는 작업을 제어부(200)에 지시하기 위한 명령을 입력할 수 있는 수단으로 이루어질 수 있다.
표시부(600)는 측정부(100)에서 측정된 절연가스의 압력 및 성분이나, 제어부(200)에서 처리된 결과 등을 표시할 수 있는 디스플레이 수단으로 이루어질 수 있다.
제어부(200)는 누설로 결정된 GIS 모듈(52)에 대해서는 GIS 모듈(52) 내부에 절연가스가 공급되도록 제어할 수 있다.
보다 자세하게는, 제어부(200)는 압력 게이지(110)에서 현재 측정된 절연가스 압력과, 저장부(300)에 저장된 이전의 절연가스 압력 또는 기준 압력을 비교하여 누설 정도(누설 용량)를 산출하고, 산출된 누설 정도에 따라 GIS 모듈(52) 내부로 절연가스가 자동으로 공급되도록 제어할 수 있다. 이때, 제어부(200)는 산출된 누설 정도가 세부적으로 구분된 누설 범위 중 어느 범위에 포함되는지 판단하고, 판단된 누설 범위에 대응하는 절연가스의 공급량을 검출하여 검출된 공급량만큼 절연가스가 GIS 모듈(52) 내부로 공급되도록 제어할 수 있다. 제어부(200)는 검출된 공급량만큼 절연가스가 공급되도록 제어하기 위하여 GIS 모듈(52)과 저장 탱크(850) 사이에 연결된 밸브의 개도량이나 밸브의 턴 온 시간 등을 제어할 수 있다.
이와 같이, GIS 운영 시스템(1)은 GIS 모듈(52) 내부의 절연가스 압력이 누설되어 저하된 것으로 판단되면, 절연가스의 공급을 자동으로 수행하여 최적의 절연 성능을 확보할 수 있도록 하고, GIS 모듈(52)의 동작에 영향을 주지 않도록 한다.
제어부(200)는 절연가스의 교체가 결정되면, 회수부(700), 액화부(800) 및 정제부(900)를 순차적으로 제어할 수 있다.
보다 구체적으로는, 제어부(200)는 교체로 결정된 GIS 모듈(52)에 대해서는 회수부(700)를 통해 GIS 모듈(52) 내부의 절연가스를 회수하고, 액화부(800) 및 정제부(900)를 통해 회수된 절연가스를 액화 및 정제시켜 GIS 모듈(52) 내부로 다시 공급하도록 제어할 수 있다.
회수부(700)는 펌프를 작동시켜 GIS 모듈(52) 내부의 절연가스를 회수할 수 있다.
액화부(800)는 회수된 절연가스를 냉각시켜 액화할 수 있다. 액화부(800)는 압축기에 의해 GIS 모듈(52)로부터 공급되는 절연가스를 가압해서 고압으로 변환한 후, 냉각기를 통해 온도를 낮춰서 절연가스를 액상으로 변화시킨 후 저장 탱크(850)에 저장할 수 있다.
정제부(900)는 액화된 절연가스를 정제시킬 수 있다. 정제부(900)는 절연가스의 회수 또는 사용 중에 혼입된 공기 등의 불순물이나 산성가스 등을 제거할 수 있다. 여기서, 정제부(900)는 산소/질소와 SF6 분자의 크기 차이를 이용한 분리막을 적용하거나, 분자 크기와 흡착 특성을 이용하는 PSA(Pressure Swing Adsorption)를 적용하여 절연가스를 정제시킬 수 있다. 정제부(900)는 절연가스를 정제하기 위한 흡착탑 또는 분리막과 가스 흐름 구동력을 부여하기 위하여 별도의 가스 압축기, 흡착층 재생을 위한 진공 펌프가 구비될 수 있다. 이러한 과정을 거쳐서 정제된 절연가스는 저장 탱크(850)에 저장된 후, 다시 GIS 모듈(52) 내부로 공급되어 재사용될 수 있다.
이와 같이, 절연가스를 교체해야 할 상황이면 절연가스를 회수하고, 회수된 절연가스를 액화 및 정제시키는 과정을 통해 GIS 모듈(52)에 다시 공급하는 재활용을 수행함으로써 절연가스의 외부 유출을 획기적으로 줄일 수 있고, 그에 따라 환경오염을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
한편, GIS(50)는 절연가스의 누설을 방지하기 위하여 이중화 구조로 형성될 수 있다.
절연가스로서 SF6 가스를 사용할 경우, SF6 가스는 실온 및 실온보다 상당히 높은 온도에서도 큰 전기부성 효과를 나타내며, 이 전기부성 효과에 의해 높은 절연내력과 우수한 아크 차단, 즉 소호 효과를 나타낸다. 그리고 대기압 조건에서 SF6 가스의 파괴 전압은 공기의 약 3배이고, 더욱이 열전도성이 우수하고 또한 방전 및 섬락 시 고기압 조건에서 분해된 후의 자기 회복성도 우수한 장점을 가지고 있다. 이러한 우수한 절연특성 및 열전도성 외에도 실온에서 압력에 의해 액화가 가능하고, 이에 의해 금속제 원통용기 내에 압축 저장이 가능하기 때문에 취급과 사용이 용이한 장점이 있다.
하지만, SF6 가스는 이산화탄소, 메탄, 이산화질소, 수소불화탄소, 과불화탄소와 함께 6대 지구온난화 가스로 지정되어 있는 대표적인 환경오염 물질이기 때문에 2005년 2월 발효된 기후변화협약 교토 의정서에서도 그 사용을 규제하고 있다.
이와 같이, SF6 가스는 다수의 장점을 가지고 있으나, 교토 의정서에서 규정한 6대 지구 온난화 가스 가운데 지구 온난화 영향력이 가장 높은 물질이기 때문에 SF6 가스를 충전하고 있는 GIS(50)의 기밀화를 통해 절연가스의 누설을 방지할 수 있도록 한다.
노벡(G3) 가스는 SF6 가스를 대체하는 친환경 가스로서, 높은 유전 성능과 운전 온도 및 SF6 가스와 비교하여 지구 온난화 지수가 약 99%로 낮고 145kV GIS, 420kV GIL 및 245kV AIS 변압기에 적용 가능한 가스를 말한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS의 이중화 구조를 개략적으로 보여주는 예시도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, GIS(50)는 GIS 모듈(52)을 개별적으로 밀폐시켜 절연가스의 누설을 이중으로 차단시키는 GIS 모듈 차단부(54: 54a~54c)를 더 포함할 수 있다.
예컨대, GIS(50)가 제1 GIS 모듈(52a), 제2 GIS 모듈(52b) 및 제3 GIS 모듈(52c)을 포함하는 경우, GIS(50)는 제1 GIS 모듈(52a)을 둘러싸는 방어막 형태의 제1 GIS 모듈 차단부(54a), 제2 GIS 모듈(52b)을 둘러싸는 방어막 형태의 제2 GIS 모듈 차단부(54b) 및 제3 GIS 모듈(52c)을 둘러싸는 방어막 형태의 제3 GIS 모듈 차단부(54c)를 더 포함할 수 있다. 그리고 제1 GIS 모듈(52a)의 외부에는 제1 압력 게이지(110a), 제2 GIS 모듈(52b)의 외부에는 제2 압력 게이지(110b), 제3 GIS 모듈(52c)의 외부에는 제3 압력 게이지(110c)가 각각 설치되어 제1 GIS 모듈(52a), 제2 GIS 모듈(52b) 및 제3 GIS 모듈(52c) 내부의 절연가스 압력을 측정할 수 있다.
게다가 제1 GIS 모듈 차단부(54a)의 내부에는 제1 누설 감지 센서(130a)가 설치되고, 제2 GIS 모듈 차단부(54b)의 내부에는 제2 누설 감지 센서(130b)가 설치되며, 제3 GIS 모듈 차단부(54c)의 내부에는 제3 누설 감지 센서(130c)가 설치되어 제1 내지 제3 GIS 모듈(52a)(52b)(52c)로부터 절연가스가 누설되는지 여부를 측정할 수 있다.
이와 같이, GIS 모듈 차단부(54)를 이용하여 GIS 모듈(52)로부터 절연가스가 외부로 누설되는 것을 이중으로 차단할 수 있으며, GIS 모듈 차단부(54)의 내부에 설치되는 누설 감지 센서(130)를 통해 절연가스의 누설 유무를 파악하여 GIS 모듈(52)로부터 절연가스의 누설이 감지되면 경보 발생부(400)를 통해 경보를 발생시켜 관리자에게 알릴 수 있다. 그리고 누설이 감지된 GIS 모듈(52)에 대해서는 해당되는 압력 게이지(110)를 통해 절연가스 압력을 측정하여 절연가스가 어느 정도 누설되었는지 누설 용량을 파악할 수 있으며, 파악된 누설 용량에 따라 절연가스를 자동으로 공급하거나 누설된 부위를 파악하여 보강하는 작업을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 GIS의 이중화 구조를 개략적으로 보여주는 예시도를 나타낸다.
도 3을 참조하면, GIS(50)는 GIS(50)를 구성하고 있는 복수의 GIS 모듈(52)을 전체적으로 밀폐시켜 절연가스의 누설을 이중으로 차단시키는 GIS 차단부(56)를 더 포함할 수 있다.
예컨대, GIS(50)가 제1 GIS 모듈(52a), 제2 GIS 모듈(52b) 및 제3 GIS 모듈(52c)을 포함하는 경우, GIS(50)는 제1 GIS 모듈(52a), 제2 GIS 모듈(52b) 및 제3 GIS 모듈(52c) 전체를 둘러싸는 방어막 형태의 GIS 차단부(56)를 더 포함할 수 있다. 그리고 제1 GIS 모듈(52a)의 외부에는 제1 압력 게이지(110a), 제2 GIS 모듈(52b)의 외부에는 제2 압력 게이지(110b), 제3 GIS 모듈(52c)의 외부에는 제3 압력 게이지(110c)가 각각 설치되어 제1 GIS 모듈(52a), 제2 GIS 모듈(52b) 및 제3 GIS 모듈(52c) 내부의 절연가스 압력을 측정할 수 있다.
게다가 GIS 차단부(56)의 내부에는 적어도 하나의 GIS 모듈(52a)(52b)(52c)로부터 누설된 절연가스를 측정하는 누설 감지 센서(130)가 설치될 수 있다.
제어부(200)는 누설 감지 센서(130)를 통해 절연가스의 누설이 감지되면 경보 발생부(400)를 통해 경보를 발생시켜 관리자에게 알릴 수 있고, 제1 내지 제3 압력 게이지(110a)(110b)(110c)의 압력 측정 결과를 토대로 어느 GIS 모듈에서 절연가스의 누설이 발생하였는지 판단할 수 있고, 절연가스가 어느 정도 누설되었는지 누설 용량을 파악할 수 있게 된다. 그리고 제어부(200)는 누설된 용량에 따라 절연가스를 자동으로 공급하거나 누설된 부위를 파악하여 보강하는 작업이 수행되도록 한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 GIS 운영 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS 운영 과정을 보여주는 동작 흐름도를 나타낸다.
도 4에 도시한 바와 같이, 측정부가 GIS 모듈의 내부에 있는 절연가스 압력 및 성분을 측정할 수 있다(S400).
보다 자세하게는, 측정부는 GIS 모듈의 외부에 설치되어 GIS 모듈 내부의 절연가스 압력을 실시간으로 측정할 수 있는 압력 게이지를 포함할 수 있다. GIS 모듈은 독립적으로 동작하기 때문에 GIS 모듈이 복수 개인 경우, 압력 게이지 또한 복수 개로 구성될 수 있으며, 압력 게이지에서 측정된 충전 압력을 통하여 절연가스의 누설이 있는지 여부를 판단할 수 있게 된다.
또한, 측정부는 GIS 모듈 내부의 절연가스 성분을 측정하기 위한 성분 측정 센서를 포함할 수 있다. 성분 측정 센서는 절연가스의 불량 또는 양호 상태를 판단하기 위하여 절연가스의 순도, 농도 또는 수분량 등을 측정할 수 있다.
다음으로, 제어부가 측정된 절연가스 압력 및 성분을 이용하여 절연가스의 누설이나 교체 여부를 결정할 수 있다(S410).
보다 자세하게는, 제어부는 압력 게이지에서 실시간으로 측정된 절연가스 압력을 수집하여 저장부에 저장하고, 현재 측정된 절연가스 압력과, 저장부에 저장된 이전의 절연가스 압력 또는 기준 압력을 비교하여 절연가스의 누설 여부 및 누설 정도(누설 용량)를 결정할 수 있다. 예컨대, 제어부는 절연가스 압력이 미리 정해진 설정 값 미만이거나, 이전의 절연가스 압력이나 기준 압력과 비교할 때 일정 용량 차이가 발생하는 경우 GIS 모듈 내부의 절연가스 충전이 미달되어 누설이 있는 것으로 판단할 수 있다.
그리고 제어부는 성분 측정 센서에서 측정된 절연가스 성분을 이용하여 절연가스의 교체 여부를 결정할 수 있다.
예컨대, 제어부는 절연가스의 순도가 95% 이상이고, 농도가 2ppm 미만이며, 수분함량이 1000ppm 미만인 조건을 모두 충족하는지 여부를 판단하는데, 상기한 조건을 모두 충족하는 경우에 한하여 절연가스를 양호한 상태인 것으로 판단할 수 있다. 그리고 제어부(200)는 순도가 95% 미만이거나, 농도가 2ppm 이상이거나, 수분함량이 1000ppm 이상인 경우에는 절연가스가 불량한 상태인 것으로 판단하여 절연가스에 대한 교체 결정을 내릴 수 있다.
410단계에서 절연가스의 누설이나 교체가 결정되면(S410-Y), 경보 발생부가 경보를 발생시킬 수 있다(S420).
절연가스의 누설이나 교체가 결정되면, 제어부의 제어에 따라 경보를 발생시킬 수 있다. 경보 발생부는 절연가스의 누설이나 교체가 결정되면, 해당하는 경보 신호를 표시하여 구동하거나, 별도의 부저 또는 스피커 등을 통해 경보음을 발생시킬 수 있다. 예컨대, 경보 발생부는 절연가스의 누설이 결정되면 압력 게이지(110)에서 실시간으로 측정된 절연가스 압력을 HMI(human machine interface) 화면에 표시하면서 누설을 알리는 경보를 출력할 수 있다. 그러면, 관리자는 절연가스의 누설이나 교체가 필요한 상황을 인지하여 상황에 맞는 후속 조치를 수행하게 된다.
그 다음으로, 제어부가 누설로 결정된 GIS 모듈에 대해서는 GIS 모듈 내부에 절연가스를 공급할 수 있다(S430).
보다 구체적으로, 제어부는 압력 게이지에서 현재 측정된 절연가스 압력과, 저장부에 저장된 이전의 절연가스 압력 또는 기준 압력을 비교하여 누설 정도(누설 용량)를 산출하고, 산출된 누설 정도에 따라 GIS 모듈 내부로 절연가스가 자동으로 공급되도록 제어할 수 있다. 이때, 제어부는 산출된 누설 정도가 세부적으로 구분된 누설 범위 중 어느 범위에 포함되는지 판단하고, 판단된 누설 범위에 대응하는 절연가스의 공급량을 검출하여 검출된 공급량만큼 절연가스가 GIS 모듈 내부로 공급되도록 제어할 수 있다. 제어부는 검출된 공급량만큼 절연가스가 공급되도록 제어하기 위하여 GIS 모듈과 저장 탱크 사이에 연결된 밸브의 개도량이나 밸브의 턴 온 시간 등을 제어할 수 있다.
이와 같이, GIS 운영 시스템(1)은 GIS 모듈(52) 내부의 절연가스 압력이 누설되어 저하된 것으로 판단되면, 절연가스의 공급을 자동으로 수행하여 최적의 절연 성능을 확보할 수 있도록 하고, GIS 모듈(52)의 동작에 영향을 주지 않도록 한다.
그리고 교체로 결정된 GIS 모듈에 대해서는 GIS 모듈 내부의 절연가스를 회수하고, 회수된 절연가스를 액화 및 정제시켜 GIS 모듈 내부로 다시 공급할 수 있다(S440).
보다 구체적으로는, 제어부는 교체로 결정된 GIS 모듈에 대해서는 회수부를 통해 GIS 모듈 내부의 절연가스를 회수하고, 액화부 및 정제부를 통해 회수된 절연가스를 액화 및 정제시켜 GIS 모듈 내부로 다시 공급하도록 제어할 수 있다.
한편, GIS는 GIS 모듈을 개별적으로 밀폐시켜 절연가스의 누설을 이중으로 차단시키는 GIS 모듈 차단부 및 GIS 모듈 차단부의 내부에 설치되는 누설 감지 센서를 더 포함할 수 있다.
이러한 GIS 모듈 차단부를 이용하여 GIS 모듈로부터 절연가스가 외부로 누설되는 것을 이중으로 차단할 수 있으며, GIS 모듈 차단부의 내부에 설치되는 누설 감지 센서를 통해 절연가스의 누설 유무를 파악하고, 누설이 감지된 GIS 모듈에 대해서는 해당되는 압력 게이지를 통해 절연가스 압력을 측정하여 절연가스가 어느 정도 누설되었는지 누설 용량을 파악할 수 있으며, 파악된 누설 용량에 따라 절연가스를 자동으로 공급하거나 누설된 부위를 파악하여 보강하는 작업을 수행할 수 있다.
그리고 GIS는 복수의 GIS 모듈을 전체적으로 밀폐시켜 절연가스의 누설을 이중으로 차단시키는 GIS 차단부 및 GIS 차단부의 내부에 설치되어 적어도 하나의 GIS 모듈로부터 누설된 절연가스를 측정하는 누설 감지 센서를 더 포 함할 수 있다.
이와 같이, 누설 감지 센서를 통해 절연가스의 누설이 감지되면 제1 내지 제3 압력 게이지의 압력 측정 결과를 토대로 어느 GIS 모듈에서 절연가스의 누설이 발생하였는지 판단할 수 있고, 절연가스가 어느 정도 누설되었는지 누설 용량을 파악할 수 있게 된다. 그리고 누설된 용량에 따라 절연가스를 자동으로 공급하거나 누설된 부위를 파악하여 보강하는 작업이 수행되도록 한다.
본 발명의 실시예는 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체를 포함한다. 이 매체는 앞서 설명한 GIS 운영 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다. 이 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 이러한 매체의 예에는 하드디스크, 플로피디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 자기-광 매체, 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 구성된 하드웨어 장치 등이 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: GIS 운영 시스템
100: 측정부 200: 제어부
300: 저장부 400: 경보 발생부
500: 입력부 600: 표시부
700: 회수부 800: 액화부
900: 정제부

Claims (14)

  1. GIS를 구성하고 있고 독립적으로 동작하는 적어도 하나의 GIS 모듈 내부의 절연가스 압력 및 성분을 측정하는 측정부;
    상기 측정된 절연가스 압력 및 성분을 이용하여 절연가스의 누설이나 교체 여부를 결정하고, 상기 누설로 결정된 GIS 모듈에 대해서는 상기 GIS 모듈 내부에 상기 절연가스가 공급되도록 제어하고, 상기 교체로 결정된 GIS 모듈에 대해서는 상기 GIS 모듈 내부의 절연가스를 회수하고, 상기 회수된 절연가스를 액화 및 정제시켜 상기 GIS 모듈 내부로 다시 공급되도록 제어하는 제어부; 및
    상기 절연가스의 누설이나 교체가 결정되면, 상기 제어부의 제어에 따라 경보를 발생시키는 경보 발생부
    를 포함하는 GIS 운영 시스템.
  2. 제 1 항에서,
    상기 GIS는,
    상기 절연가스의 누설을 방지하기 위하여 이중화 구조로 형성되는 GIS 운영 시스템.
  3. 제 2 항에서,
    상기 GIS는,
    상기 GIS 모듈을 개별적으로 밀폐시켜 상기 절연가스의 누설을 이중으로 차단시키는 GIS 모듈 차단부를 더 포함하는 GIS 운영 시스템.
  4. 제 3 항에서,
    상기 측정부는,
    상기 GIS 모듈 내부의 절연가스 압력을 측정하는 압력 게이지; 및
    상기 GIS 모듈 차단부의 내부에 설치되어 상기 GIS 모듈로부터 누설된 상기 절연가스를 측정하는 누설 감지 센서를 포함하는 GIS 운영 시스템.
  5. 제 2 항에서,
    상기 GIS는,
    상기 GIS를 구성하고 있는 복수의 GIS 모듈을 전체적으로 밀폐시켜 상기 절연가스의 누설을 이중으로 차단시키는 GIS 차단부를 더 포함하는 GIS 운영 시스템.
  6. 제 5 항에서,
    상기 측정부는,
    상기 GIS 모듈 내부의 절연가스 압력을 측정하는 압력 게이지; 및
    상기 GIS 차단부의 내부에 설치되어 적어도 하나의 GIS 모듈로부터 누설된 상기 절연가스를 측정하는 누설 감지 센서를 포함하는 GIS 운영 시스템.
  7. 제 1 항에서,
    상기 절연가스의 교체가 결정되면, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 GIS 모듈 내부의 절연가스를 회수하는 회수부;
    상기 회수된 절연가스를 냉각시켜 액화하는 액화부; 및
    상기 액화된 절연가스를 정제시키는 정제부를 더 포함하는 GIS 운영 시스템.
  8. 제 1 항에서,
    상기 절연가스는,
    육불화황 가스(SF6, Sulfur hexafluoride) 또는 노벡 가스인 GIS 운영 시스템.
  9. 독립적으로 동작하는 적어도 하나의 GIS 모듈을 포함하는 GIS의 운영 시스템을 이용하여 GIS를 운영하는 방법에 있어서,
    측정부가 상기 GIS 모듈의 내부에 있는 절연가스 압력 및 성분을 측정하는 단계;
    제어부가 상기 측정된 절연가스 압력 및 성분을 이용하여 절연가스의 누설이나 교체 여부를 결정하는 단계;
    상기 절연가스의 누설이나 교체가 결정되면, 경보 발생부가 경보를 발생시키는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 누설로 결정된 GIS 모듈에 대해서는 상기 GIS 모듈 내부에 상기 절연가스를 공급하고, 상기 교체로 결정된 GIS 모듈에 대해서는 상기 GIS 모듈 내부의 절연가스를 회수하고, 상기 회수된 절연가스를 액화 및 정제시켜 상기 GIS 모듈 내부로 다시 공급하는 단계
    를 포함하는 GIS 운영 방법.
  10. 제 9 항에서,
    상기 GIS는,
    상기 절연가스의 누설을 방지하기 위하여 이중화 구조로 형성되는 GIS 운영 방법.
  11. 제 10 항에서,
    상기 측정 단계는,
    상기 GIS 모듈을 개별적으로 밀폐시키는 GIS 모듈 차단부의 내부에 설치된 누설 감지 센서를 통해 상기 GIS 모듈로부터 누설된 상기 절연가스를 측정하는 단계를 더 포함하는 GIS 운영 방법.
  12. 제 10 항에서,
    상기 측정 단계는,
    상기 GIS를 구성하고 있는 복수의 GIS 모듈을 전체적으로 밀폐시키는 GIS 차단부의 내부에 설치된 누설 감지 센서를 통해 적어도 하나의 GIS 모듈로부터 누설된 상기 절연가스를 측정하는 단계를 더 포함하는 GIS 운영 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에서,
    상기 측정 단계는,
    상기 누설 감지 센서를 통해 상기 절연가스가 누설된 것으로 측정되면, 압력 게이지를 통해 상기 GIS 모듈 내부의 절연가스 압력을 측정하는 단계를 더 포함하는 GIS 운영 방법.
  14. 제 9 항에서,
    상기 절연가스는,
    육불화황 가스(SF6, Sulfur hexafluoride) 또는 노벡 가스인 GIS 운영 방법.
KR1020190041509A 2019-04-09 2019-04-09 Gis 운영 시스템 및 방법 KR20200119101A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190041509A KR20200119101A (ko) 2019-04-09 2019-04-09 Gis 운영 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190041509A KR20200119101A (ko) 2019-04-09 2019-04-09 Gis 운영 시스템 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200119101A true KR20200119101A (ko) 2020-10-19

Family

ID=73042639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190041509A KR20200119101A (ko) 2019-04-09 2019-04-09 Gis 운영 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200119101A (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102306173B1 (ko) * 2020-10-29 2021-09-27 김창중 가스 회수 장치
KR102433970B1 (ko) * 2022-03-02 2022-08-23 (주)비티엑스 가스 절연 개폐기용 가스압력의 점검장치
KR102540700B1 (ko) * 2022-08-12 2023-06-13 주식회사 준원엔지니어링 154kv이상급 원격감시가능 변전설비
KR102540694B1 (ko) * 2022-08-19 2023-06-13 (주)지후감리단 154kv 변전용 안전성 향상 전철 전력 공급장치
KR102540701B1 (ko) * 2022-08-12 2023-06-13 주식회사 준원엔지니어링 신속한 고장확인이 가능한 154kv이상급 변전소용 변전설비
KR102540697B1 (ko) * 2022-08-22 2023-06-13 (주)지후감리단 철도 시설물 전력 공급용 다기능 수전설비

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100471360B1 (ko) 2000-03-31 2005-02-21 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 가스절연 개폐장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100471360B1 (ko) 2000-03-31 2005-02-21 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 가스절연 개폐장치

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102306173B1 (ko) * 2020-10-29 2021-09-27 김창중 가스 회수 장치
KR102433970B1 (ko) * 2022-03-02 2022-08-23 (주)비티엑스 가스 절연 개폐기용 가스압력의 점검장치
KR102540700B1 (ko) * 2022-08-12 2023-06-13 주식회사 준원엔지니어링 154kv이상급 원격감시가능 변전설비
KR102540701B1 (ko) * 2022-08-12 2023-06-13 주식회사 준원엔지니어링 신속한 고장확인이 가능한 154kv이상급 변전소용 변전설비
KR102540694B1 (ko) * 2022-08-19 2023-06-13 (주)지후감리단 154kv 변전용 안전성 향상 전철 전력 공급장치
KR102540697B1 (ko) * 2022-08-22 2023-06-13 (주)지후감리단 철도 시설물 전력 공급용 다기능 수전설비

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200119101A (ko) Gis 운영 시스템 및 방법
JP4237591B2 (ja) ガス絶縁開閉装置
Harker Power system commissioning and maintenance practice
Borecki et al. An elimination method for an emergency situation in Gas-insulated switchgear in power grids
Velásquez et al. Root cause analysis methodology for circuit breaker associated to GIS
CN112629689A (zh) 高压套管气压温度在线监测诊断方法、装置及存储介质
KR100231522B1 (ko) 가스절연개폐시스템의 감시장치
Naidu Gas insulated substations
US7029519B2 (en) System and method for gas recycling incorporating gas-insulated electric device
JP4641262B2 (ja) ガス絶縁開閉装置の故障点標定装置および方法
JP4373393B2 (ja) ガス絶縁開閉装置
Bolin et al. Gas insulated switchgear GIS-State of the art
JP2007273282A (ja) ガス絶縁電気機器
KR100902925B1 (ko) 송 변전설비의 가스절연개폐장치용 가스밸브 오 조작감지장치
Deligi On-line SF6 monitoring—Breaking paradigms
Gómez-Sandoval et al. Bibliometric review of emerging technologies in Gas Insulated Substations SF6
Inchausti et al. Assessing real alternatives to MV SF6 gas-insulated switchgear
Bolin et al. Basic information on gas insulated substation (GIS)
CN204243912U (zh) 一种用于定录一体箱的配电***
KR20240020842A (ko) 가스 절연 개폐기의 진공도 적합 여부 판단 장치 및 방법
CN219198109U (zh) 一种连接法兰泄露处补漏机构
JP2004336892A (ja) 密閉形ガス絶縁開閉装置
Miao et al. Internal fault diagnosis of SF 6 high voltage circuit breaker based on gas composition analysis
KR20240114073A (ko) 전력 설비 주변 안전확보를 위한 경보 시스템 및 방법
Bolin Gas-insulated substations

Legal Events

Date Code Title Description
E601 Decision to refuse application