나는 SF6 차단기가 단순한 차단기에서 정교한 그리드 자산으로 진화하는 것을 지켜볼 만큼 오랫동안 이 업계에 종사해 왔습니다. 디지털화, 환경적 압박, 현대 전력 시스템의 수요로 인해 지난 몇 년 동안 변화의 속도가 가속화되었습니다. 실제로 새로운 것이 무엇인지, 그리고 마케팅 과대광고가 무엇인지 이야기해 보겠습니다.
먼저, SF6에 대한 빠른 실태 확인
SF6(육불화황)은 수십 년 동안 고전압 차단의 주요 매체였습니다. 절연 강도와 아크 소호 특성이 탁월합니다. 그러나 이는 지구 온난화 지수가 CO2의 23,500배에 달하는 강력한 온실가스이기도 합니다. 이러한 현실이 업계를 재편하고 있습니다.
내가 보고 있는 추세는 차단기를 더 좋게 만드는 것만이 아닙니다. 그들은 더 똑똑하고 더 작게 만들고 어떤 경우에는 SF6에서 완전히 벗어나는 것입니다.
디지털 통합 - 기본 모니터링을 넘어
"디지털 차단기"라는 문구가 많이 사용됩니다. 이것이 실제로 실제로 의미하는 바는 다음과 같습니다.
최신 SF6 차단기단순한 위치 이상의 것을 측정하는 센서가 장착되어 있습니다. 실시간으로 가스 밀도, 누적된 차단 전류를 통한 접점 마모, 작동 메커니즘 성능, 부분 방전 활동까지 추적합니다. 해당 데이터는 로컬 디스플레이에만 저장되는 것이 아니라 유틸리티의 자산 관리 시스템으로 흘러갑니다.
이것이 가능하게 하는 것은 상태 기반 유지 관리입니다. 고정된 일정에 따라 차단기를 서비스하는 대신 운영자는 데이터에 필요하다고 나타날 때 차단기를 유지 관리합니다. 수년간 유휴 상태였던 차단기는 아무것도 필요하지 않을 수 있습니다. 여러 가지 결함으로 인해 중단된 항목은 지금 검사가 필요할 수 있습니다.
통신 프로토콜도 표준화되었습니다. IEC 61850이 표준입니다. 즉, 차단기는 공통 언어를 사용하여 보호 계전기 및 제어 시스템과 직접 통신합니다. 더 이상 독점 게이트웨이 및 프로토콜 변환기가 없습니다.
가스 모니터링 - 압력에서 지능까지
기존 SF6 차단기에는 압력 게이지와 저압 경보 기능이 있었습니다. 시각적으로 확인했거나 알람이 트리거될 때까지 기다렸습니다.
새로운 디자인에는 지속적인 가스 밀도 모니터링이 포함되어 있습니다. 센서는 압력과 온도를 추적하여 자동으로 보상하여 절연 및 중단에 대한 중요한 매개변수인 실제 밀도를 보고합니다. 해당 데이터는 추세 분석에 반영됩니다. 느린 누출은 경보가 발생하기 몇 달 전에 감지되므로 비상 대응 대신 계획된 유지 관리가 가능합니다.
일부 장치에는 이제 수분 센서도 포함되어 있습니다. SF6의 수분은 분해를 가속화하고 절연 내력을 감소시킵니다. 조기에 포착하면 손상이 발생하기 전에 가스를 건조시킬 수 있습니다.
메커니즘 진화-스프링 및 모터
작동 메커니즘은 차단기를 열고 닫는 것입니다. 수십 년 동안 고전압 SF6 차단기에는 유압 메커니즘이 일반적이었습니다. 그들은 필요한 힘을 전달했지만 복잡한 펌프, 어큐뮬레이터, 호스 및 누출된 오일이 함께 제공되었습니다.
이제 추세는 스프링 메커니즘과 모터 구동 메커니즘을 향한 것입니다. 더 간단하고 깨끗하며 모니터링하기가 더 쉽습니다. 스프링 메커니즘은 기계적으로 에너지를 저장합니다. 트립 신호가 도착하면 래치가 해제되고 스프링이 접점을 엽니다. 모터 메커니즘은 모터를 사용하여 스프링을 충전하거나 이동 접점을 직접 구동합니다.
둘 다 유압 장치를 완전히 제거합니다. 유지 관리가 줄어들고 고장 모드가 줄어들며 유압 오일이 두꺼워지는 추운 기후에서 성능이 향상됩니다.
재료 - 더 가볍고 강하지만 생각과는 다릅니다.
이 기사에서는 강철과 도자기를 대체하는 복합 폴리머와 세라믹에 대해 언급합니다. 그런 일이 일어나고 있지만 정확히 어디인지 알아보겠습니다.
복합 절연체-실리콘 고무 창고가 있는 유리 섬유 막대-이제 포스트 절연체 및 중공 코어 절연체의 표준입니다. 도자기보다 가볍고 사실상 깨지지 않으며 실리콘은 소수성 특성을 유지합니다. 즉, 전도성 경로를 형성하는 대신 물이 구슬 모양으로 솟아오르고 굴러갑니다.
알루미늄 인클로저많은 디자인에서 강철을 대체하고 있습니다. 무게가 가볍다는 것은 기초가 더 간단하고 설치가 더 쉽다는 것을 의미합니다. 해양 및 지진 지역의 경우 무게 감소는 매우 중요합니다.
하지만 방해하는 방 자체는요? 여전히 SF6은 여전히 금속 인클로저에 있습니다. 아크 소멸 물리학은 변경되지 않았습니다. 주변의 재료가 있습니다.
컴팩트한 디자인 - 더 작은 설치 공간
변전소 부동산은 비싸다. 유틸리티 기업은 더 작은 설치 공간을 요구하고 있으며 제조업체는 이에 대응하고 있습니다.
새로운 SF6 차단기 설계최적화된 가스 흐름, 더 나은 접촉 구조 및 더 높은 가스 압력을 통해 더 작은 부피로 더 높은 등급을 달성합니다. 오늘날 145kV 차단기는 20년 전 장치 공간의 절반을 차지할 수 있습니다.
이것은 단지 차단기 자체에 관한 것이 아닙니다. 차단기가 작을수록 기초, 간격 및 변전소 전체가 작아집니다. 도시 설치 및 해양 플랫폼의 경우 이는 혁신적입니다.
더 높은 등급 - 그리드 수요 충족
전력 시스템은 더 높은 전압에서 더 많은 전류를 이동합니다. 재생 가능 에너지, 상호 연결 및 수요 증가로 인해 결함 전류가 더 높아집니다.
SF6 차단기는 이제 일반적으로 전송 전압에서 63kA 이상의 차단 정격을 제공합니다. 새로운 디자인은 까다로운 애플리케이션을 위해 이를 80kA까지 확장합니다. 이러한 수준의 기계적 및 열적 응력은 엄청나므로 정교한 접점 설계와 최적화된 가스 흐름이 필요합니다.
동시에 연속 전류 정격도 증가했습니다. 강제 냉각 팬 또는 펌프는 차단기를 자연 대류 한계 이상으로 밀어내는 데 때때로 사용되지만 순수주의자들은 자체 냉각 설계의 단순성을 선호합니다.
방 안의 코끼리 - SF6 대안
환경적 압력을 다루지 않고는 트렌드를 논할 수 없습니다. SF6는 전 세계적으로 조사를 받고 있습니다. EU의 F-가스 규제는 그 사용을 단계적으로 중단합니다. 몇몇 국가에서는 금지 또는 제한을 고려하고 있습니다.
업계에서는 대체 가스 혼합물로 대응하고 있습니다. g³(Green Gas for Grid), AirPlus 등의 불소화합물이 상용화되고 있습니다. SF6보다 지구 온난화 가능성이 낮으며 때로는 98% 이상이나 유사한 유전체 및 차단 성능에 접근합니다.
캐치? 서로 다른 압력 수준, 서로 다른 모니터링, 때로는 서로 다른 메커니즘 설계가 필요합니다. 기존 차단기를 개조하는 것은 간단하지 않습니다. 그러나 새로운 설치의 경우 대안이 실행 가능해지고 있습니다.
일부 제조업체는 전송 전압에 대한 진공 중단을 추진하고 있습니다. 진공 차단기는 오랫동안 고압을 지배해 왔습니다. 이를 145kV 이상으로 확장하는 것은 어려운 일이었지만 최근 개발은 가능성을 보여줍니다. SF6 단열재를 사용한 하이브리드 접근-진공 차단으로 격차를 해소합니다.
내가 고객에게 말하는 내용
지정하는 경우SF6 차단기오늘은 다음 사항을 고려해 보시기 바랍니다.
먼저 모니터링 패키지를 살펴보세요. 차단기 자체가 상품입니다. 그것이 제공하는 데이터는 차별화 요소입니다. IEC 61850과 통신할 수 있나요? 지속적인 가스 모니터링 기능이 있나요? 주의가 필요할 때 알려주나요, 아니면 그냥 실패할까요?
둘째, 환경 궤적을 고려하십시오. 기대 수명이 40년인 차단기를 설치하는 경우 2050년에도 SF6가 허용됩니까? 일부 지역에서는 대답이 '아니오'입니다. 대체 가스나 진공이 장기적으로 더 안전한 선택일 수 있습니다.
셋째, 메커니즘을 살펴보자. 유압장치가 죽어가고 있습니다. 스프링과 모터 드라이브가 미래입니다. 유지 관리가 줄어들고 누출이 줄어들며 성능이 향상됩니다.
기술은 빠르게 발전하고 있습니다. 오늘날 우리가 출시하는 차단기는 10년 전의 차단기와는 훨씬 더 똑똑하고, 깨끗하며, 성능이 뛰어납니다. 프로젝트를 계획 중이라면 이전에 사용했던 것뿐만 아니라 현재 사용 가능한 것이 무엇인지 이해하는 것이 좋습니다.
옵션에 대해 자세히 설명하고 귀하의 특정 요구 사항에 맞는 기술을 선택할 수 있도록 도와드리겠습니다.
참고자료
- IEC 62271-100, 고전압 개폐 장치 및 제어 장치 – 제100부: 교류 회로 차단기.
- CIGRE 기술 브로셔 802, 고전압 개폐 장치의 SF6 대안.
- IEEE Std C37.04, AC 고전압 회로 차단기의 정격 구조에 대한 IEEE 표준.
