GIS(Gas Insulated Switchgear)
Gas Insulated System (GIS) 개요
Gas Insulated System(GIS)는 고전압 전력 설비에서 절연 매체로 SF₆(Sulfur Hexafluoride) 가스를 사용하는 기술로 기존의 공기 절연 방식(AIS, Air Insulated System)보다 더 높은 절연 성능으로 공간 활용도가 뛰어나 도심지나 지하설비 등에 많이 사용되고 있습니다.
GIS(Gas Insulated Switchgear) 의 구성 요소는 다음과 같습니다.
1. 차단기 (Circuit Breaker)
차단기는 전력계통의 핵심 보호장치로, 고장이 발생하면 즉각적으로 감지하여 문제가 있는 구간의 전류를 차단합니다. 내부의 Trip Coil이 제어 명령에 따라 정확하게 반응하여 고장 회로를 분리시키는 메커니즘을 가지고 있습니다.
2. 접지개폐기 (Earthing Switch)
설비 유지보수를 위해 모선의 전원을 차단할 때, 접지개폐기는 해당 구간을 접지망에 안전하게 연결하여 잔류 전력을 방전시키는 역할을 합니다.또한, 지 락사고 발생 시 설비에 가해지는 전압 스트레스를 제한하는 역할도 합니다.
3. 필터접지개폐기 (Filter Earthing Switch)
일반 Earthing Switch의 성능을 향상시킨 장치로, 접지 및 해제시에 발생하는 과도회복전압을 필터링하고 제한하여 과전압 발생을 방지합니다.
4. 단로기 (Disconnecting Switch)
유지보수시에 피더, 변압기, 차단기 등을 전원이 흐르는 주 모선으로부터 물리적으로 안전하게 분리하는 역할을 합니다.
5.변류기 (Current Transformer)
전류 모니터링, 계량, 그리고 보호계전기 동작을 위한 전류 monitoring을 위해 높은 전류를 측정 가능한 낮은 수준으로 변환해주는 장치입니다.
6. 계기용변압기 (Potential Transformer)
전압 모니터링, 보호계전, 그리고 전력 파라미터 측정을 위해 시스템의 고전압을 표준화된 저전압으로 변환하여 계측이 가능하도록 하는 역할을 합니다.
Double Bus Bar에 대한 Single Line Diagram 예시 입니다.
실제 GIS 제품의 예입니다. -
Ref. https://www.lselectricamerica.com/wp-content/uploads/2024/04/GIS-420kV_Catalog_EN_201503.pdf
GIS의 특징과 장점
✅ 공간 절약
절연 거리가 짧아 설비 크기를 줄일 수 있어 도심이나 지하 변전소에 적합하고
✅ 고신뢰성
SF₆ 가스는 절연 성능이 뛰어나고 아크 소호(Acr Extinction)가 우수하여 고장 가능성이 낮습니다.
✅ 환경 영향 최소화
외부 환경(비, 눈, 먼지)에 영향을 받지 않아 내구성이 뛰어나고
✅ 유지보수 최소화
밀폐형 구조로 오염과 부식에 강해 유지보수가 적게드는 장점이 있습니다.
3. GIS의 단점
❌ 높은 비용
AIS(공기 절연 방식)보다 초기 설치 비용이 비싸고
❌ SF₆ 가스의 환경 영향
SF₆는 강력한 온실가스로, 누출 시 환경에 부정적 영향을 줍니다.
❌ 고장 발생 시 복구 어려움
밀폐형 구조로 인해 내부 부품 점검 및 수리가 어려움이 있습니다.
GIS는 공간 활용도, 신뢰성, 내구성 면에서 뛰어난 전력 설비 기술로, 특히 도심과 특수 환경에서 많이 사용됩니다. 그러나 SF₆ 가스의 환경적 영향을 줄이기 위한 대체 기술이 개발되면 더 활용도가 높아질 것입니다.