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한전, 가스변압기 진단기술 개발 |
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경영관리본부 |
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2014-11-05 15:06:54 |
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4,502회 |
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한전이 국내에선 처음으로 가스변압기의 이상 유무를 진단할 수 있는 기준을 마련하고 장비 도입에 나섰다. 새로운 진단기술 개발로 도심지에 설치된 가스변압기의 고장을 미연에 방지해 전력공급의 안정화에 기여할 것으로 예상된다.
한전 서울본부는 최근 가스변압기의 고장 원인으로 지목되는 부분방전, 과열, 아크방전이 일어날 때 발생되는 SOF₂(불소황산), SO₂F₂(황화불소) 등 혼합가스의 성분을 분석해 변압기 사고를 예방할 수 있는 진단기술을 개발했다고 밝혔다.
장훈철 서울본부 변전운영팀 차장은 “변압기 내부에 수분이 침투하거나 고장전류가 차단된 상태가 오래 지속될 경우 가스변압기의 절연물질인 SF6(육불화황) 가스가 물과 반응해 분해가스를 발생시킨다”며 “이러한 분해가스가 부분방전을 일으켜 변압기 고장으로 이어지는데 이를 감지할 수 있는 진단기술을 개발한 것이 핵심”이라고 말했다.
◆가스변압기란?
가스변압기란 절연유 대신 화학반응이 잘 일어나지 않는 불활성 기체인 SF6(육불화황)가스를 이용한 변압기다.
일반적으로 154kV급 이상의 전력용 변압기는 유입식으로 내부 절연물질로 기름의 일종인 절연유를 사용한다. 그러나 절연유는 내부과열 또는 아크(불꽃)로 인한 설비이상이 발생할 경우 설비화재의 촉매제로 작용하기 때문에 도심 복합건물의 지하에 건설되는 154kV 변전소에는 2003년 이후로 변압기 화재방지를 위해 절연유가 아닌 불활성 기체인 SF6(육불화황)가스를 이용한 가스절연변압기가 설치되고 있다.
현재 우리나라에는 서울권에만 14개 변전소에 가스변압기 38대가 운전 중이며, 최근 도심 내 변전소 화재발생으로 필요성이 크게 부각돼 가스변압기 설치대수가 늘어나고 있는 추세다.
◆내부 이상 조기 진단기술 필요성 대두돼
154kV 이상 변압기는 대부분 유입변압기로 도입역사도 길고 진단방법에 대한 많은 연구로 운영기준이 정립돼 있어 효과적으로 관리되고 있는 편이다. 반면 가스변압기는 국내 도입기간이 짧고 보급대수도 작아 진단기준이 별도로 정립되지 않았다. 2003년도 가스변압기 도입 이후 2006년도부터 정전고장 6건을 포함해 총 22건의 고장이 발생했다.
보통 유입식 변압기는 내부 이상 현상을 감지하기 위해 절연유의 가스분석방법을 이용한다. 변압기의 절연 및 냉각 순환의 역할을 하는 절연유와 내부지지 및 절연 역할을 하는 절연체는 과열 또는 방전이 발생하면 화학작용으로 새로운 화합물을 생성한다. 이 때 발생한 가스 화합물의 성분을 분석해 내부이상 여부를 판별하는 식이다.
하지만 가스변압기는 내부 절연물질이 달라 이러한 방식을 적용하기 어려운 단점이 있었다.
가스변압기는 특성상 고장확률은 다소 낮으나 구입 가격이 유입변압기에 3배로 고가이며 고장시에는 복구비용도 많이 소요된다. 사용된 지 10년이 넘으면 노후화에 의한 내부 절연파괴 등으로 고장이 발생할 확률이 높아지기 때문에 내부 이상여부를 조기에 진단할 수 있는 기술이 필요했다.
◆불소황산, 황화불소 10ppm 이상 감지되면 집중관리
한전 서울본부는 연구 과제를 통해 가스변압기 내부에서 발생하는 화합물을 진단할 수 있는 기술개발에 나서 3년만에 결실을 맺었다. 한전에 따르면 수분이나 고장전류에 따른 아크가 발생하면 SF6 가스가 분해돼 새로운 화합물을 발생시키는데 이 때 부분방전이 일어날 개연성이 높다. 부분방전은 변압기 고장이나 화재로 이어지기 때문에 조기에 감지해 이를 예방할 필요가 있었다. 한전이 마련한 가스변압기의 SF6 가스 관리기준에 따르면 SF6 가스가 물(H2O)과 산소 등과 반응할 경우 SO2, HF, SOF2, SO2F2 등을 발생시킨다.
특히 SOF2, SO2F2의 경우 1ppm 이하면 정상 수준이며, 1~10ppm은 요주의, 10ppm을 초과하면 위험 수준으로 보고 집중 관리에 들어간다. 요주의 단계에선 3개월에 한 번 검사를 받고, 위험 단계에선 매월 관리 대상이 된다.
SOF2, SO2F2 가스 발생 유무를 확인하기 위해 가스크로마토그래피(GC) 분석을 도입했고, 가스의 성분분석을 위한 표준물질도 보유했다. 이러한 분석방법은 그동안 전기 분야에선 활용된 바가 없고 국내 최초로 시도되는 방식이다.
한전은 GC 장비를 이용해 가스변압기 내부에서 발생하는 SOF2, SO2F2를 감지, 사고 예방에 나설 계획이다.
장훈철 차장은 “진단기술 개발로 가스변압기의 확대를 위한 기반을 조성했고, 이를 토대로 안정적인 전력공급에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”며 “GC장비는 가스성분 분석용으로 앞으로 GIS(가스절연개폐기)나 다른 기자재 진단에도 활용이 가능할 전망”이라고 말했다.
**자료원 : 전기신문 이석희 기자
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