변전소 기능과 종류 | 옥외철구형, 옥외 Full GIS형, 옥외GIS형, 옥내GIS형, 지하GIS형, 복합 GIS형

변전소

변전소는 발전소에서 생산된 전력을 전기 사용자에게 효율적으로 공급하기 위해 전압의 크기를 적절하게 변환하고 전력을 집중 및 배분하는 장소입니다.

변전소의 주요기능

변전소에 요구되는 주요 기능은 다음과 같습니다:

․ 전압의 변성: 전력의 경제적 수송

․ 전력의 집중과 배분

․ 전압 조정: 전기 품질 유지

․ 전력 조류 제어: 전압 조정과 무효전류에 의한 손실 경감

․ 계통 및 설비의 보호: 관련 설비의 전기 및 기계적 보호

 

옥외철구형 변전소 변전소의 종류

변전소는 일반적으로 주변압기 설치 장소와 모선, 단로기, 차단기 등의 구성 방법에 따라 분류됩니다. 주요 변전소 형태는 다음과 같습니다:

 

옥외철구형 변전소

옥외철구형 변전소는 전력 변환 및 배분을 위해 주요 설비가 외부에 설치되는 구조입니다. 이 형태는 다음과 같은 특징이 있습니다

 

넓은 면적 필요

상간 및 상-대지 간의 충분한 공기 절연 거리와 안전 거리를 확보해야 하므로 설치에 많은 공간이 필요합니다. 이로 인해 도시 외곽이나 시골 지역에 주로 설치됩니다.

설비 노출

변압기, 모선, 차단기, 단로기, 변성기, 피뢰기 등 주요 설비가 대기 중에 노출되어 있습니다. 이로 인해 염분, 먼지 등 외부 환경 요소로 인한 오염 및 설비 열화가 발생할 수 있습니다. 이러한 노출은 설비의 신뢰도를 저하시킬 수 있습니다.

안전 문제

충전부가 대부분 외부에 노출되어 있어 감전의 위험이 높습니다. 따라서 안전성이 상대적으로 낮습니다.

자연 환경에 미치는 영향

넓은 면적을 필요로 하여 부지 조성 시 산림 훼손 등 자연 환경에 영향을 미칠 수 있습니다.

구조적 단순성

설비 구조가 단순하여 개별 기기(예: 차단기, 단로기 등)를 단독으로 설치하고, 외부 모선을 사용해 연결합니다. 이로 인해 초기 투자 비용이 상대적으로 저렴합니다.

냉각 효과

주변압기가 외부에 있어 공기의 흐름에 의해 자연 냉각 효과를 얻을 수 있습니다. 이는 설비의 열 관리를 돕습니다.

 

옥외 Full GIS형 변전소

옥외 Full GIS형 변전소는 가스 절연 개폐장치(Gas Insulated Switchgear, GIS)를 사용하여 주요 설비를 구성하는 형태입니다. 이 변전소는 다음과 같은 특징이 있습니다.

공간 절약

모든 개폐장치가 GIS로 구성되어 있어 공기 절연 거리를 확보할 필요가 없어 옥외철구형에 비해 훨씬 작은 면적에 설치가 가능합니다. 이는 도시나 공간이 제한된 지역에서 큰 장점입니다.

안전성

충전부가 모두 SF₆(Sulfur Hexafluoride) 가스로 절연된 밀폐된 탱크 내에 있어 외부로부터 완전히 차단되어 있습니다. SF₆ 가스는 불연성이므로 화재 위험이 없으며 감전 위험이 거의 없어 높은 안전성을 제공합니다.

신뢰성

염해, 먼지 등 외부 환경에 의한 열화가 거의 없어 설비의 신뢰성이 높습니다. GIS 장비는 공장에서 미리 조립되어 현장에 설치되므로 설치 기간도 단축됩니다.

비용

소요 면적이 작아 부지 매수 및 토목 공사 비용이 절약되지만, GIS 장비 자체는 고가입니다. 초기 설비 비용이 높지만, 공간 효율성과 안전성을 고려하면 장기적인 비용 효율성 측면에서 유리할 수 있습니다.

 

옥외GIS형 변전소

옥외GIS형 변전소는 가스 절연 개폐장치(Gas Insulated Switchgear, GIS)를 사용하여 주요 설비를 구성하는 형태입니다. 이 변전소는 다음과 같은 특징이 있습니다

옥외GIS형 변전소

공간 절약

옥외GIS형 변전소는 GIS 장비를 사용하여 공기 절연 거리를 필요로 하지 않아 옥외철구형에 비해 훨씬 적은 면적에 설치할 수 있습니다. 송전선로 인출입 부분을 제외한 대부분의 설비가 밀폐된 구조로 되어 있어 공간 활용이 매우 효율적입니다.

안전성

모든 개폐 장치가 SF₆(Sulfur Hexafluoride) 가스로 절연된 밀폐 탱크 내에 설치되어 있습니다. SF₆ 가스는 불연성이며 감전 위험이 거의 없어 변전소의 안전성이 높습니다. 외부 환경 요소로부터 완전히 보호되어 있습니다.

신뢰성

염해, 먼지 등으로 인한 열화가 거의 없어 신뢰성이 높습니다. GIS 장비는 공장에서 미리 조립되어 현장에서 설치되므로 설치 기간이 단축됩니다. 기기의 신뢰성이 보장되어 유지보수가 용이합니다.

비용

소요 면적이 축소되므로 부지 매수 및 토목 공사 비용이 절약됩니다. 그러나 GIS 장비 자체는 고가로, 초기 설치 비용이 비쌀 수 있습니다. 장기적으로는 유지보수 비용이 적고 효율성이 높아 경제적인 측면에서 유리할 수 있습니다.

 

옥내GIS형 변전소

옥내GIS형 변전소는 모든 설비가 건물 내부에 설치되어 기후 영향을 완전히 차단하는 구조입니다. 다음은 옥내GIS형 변전소의 주요 특징입니다.

기후 영향 차단

옥내에 설치되므로 외부 기후, 날씨 변화, 환경 오염 등의 영향을 받지 않습니다. 이는 기기 보호와 안정적인 운영에 큰 장점이 됩니다.

공간 효율성

설비가 여러 층에 걸쳐 설치될 수 있어 공간 효율성이 매우 높습니다. 설비가 집중되어 있어 부지 사용 면적이 상대적으로 적습니다.

설치 및 유지보수 비용

건축 공사비가 증가하여 건설 비용이 상대적으로 높습니다. 또한, 공간이 협소하여 기기 설치 및 유지보수 작업이 복잡하고 어려울 수 있습니다. 설비 고장 시 기기 교체 작업이 까다로울 수 있습니다.

안전성

옥내 설비는 외부 위험으로부터 보호되며, 감전 및 화재 위험이 낮아 높은 안전성을 유지합니다. 그러나 건물 내의 화재 또는 기타 재난에 대한 대비가 필요합니다.

 

지하GIS형 변전소

지하GIS형 변전소는 지하 공간에 설치되는 가스 절연 개폐장치(GIS)를 사용하는 변전소입니다. 이 형태의 변전소는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다:

지하GIS형 변전소

기기 배치 및 면적 축소

지하 공간의 토목공사 비용이 매우 고가이므로, 기기 배치를 적절히 조정하여 소요 면적과 각 층 높이를 최소화하는 것이 필요합니다. 설계 단계에서 효율적인 공간 활용 방안을 충분히 검토해야 합니다.

방재 대책

지하 공간은 침수, 화재 등 다양한 재난에 취약할 수 있으므로 방재 대책이 필수적입니다. 기기의 분할 반입, 충분한 방수 및 방화 설계 등을 통해 이러한 위험 요소를 최소화해야 합니다.

비용

지하 변전소는 설치와 유지보수에 상당한 비용이 발생할 수 있으며, 특히 지하 공사 비용이 매우 높습니다. 이러한 비용은 장기적인 유지보수와 설비 안정성을 고려하여 적절히 관리되어야 합니다.

 

복합GIS형 변전소

복합GIS형 변전소는 지상 부분이 변전소 외 다른 용도로 사용되는 복합 용도 건물 내에 설치되는 형태입니다. 이 형태의 변전소는 주로 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

복합 용도 건물

지상 부분이 사무실, 오피스텔, 상가, 아파트 등 다양한 용도로 사용되는 복합 용도 건물의 지하 부분에 변전소를 설치합니다. 이 방식은 제한된 부지에서 변전소를 효율적으로 설치할 수 있게 해줍니다.

도시지역의 공간 확보

서울과 같은 도시 지역에서는 옥내 또는 지하 변전소의 부지 면적 확보가 어려울 수 있습니다. 복합GIS형 변전소는 이러한 제한된 공간에서 효과적으로 변전소를 운영할 수 있는 대안으로 적용됩니다.

경제성

복합용도 건물의 경우, 변전소와 다른 용도의 공간을 결합함으로써 전체 부지 비용을 절감할 수 있습니다. 그러나 건물 설계와 운영의 복잡성 때문에 추가적인 계획과 관리가 필요할 수 있습니다.

복합GIS형 변전소