[해외 ②] 변전소 공사에 최신 기술 적용

주고쿠전력㈜ 와타나베모리야스(渡邊守康)
데라사코히로아키(寺迫弘晃)
번역 · 정리 전화영기자

주고쿠[中國]전력㈜는 시마네[島根] 원자력 발전소 3호기(출력 137.3만㎾) 증설에 따른 유통 설비 공사 중 송전 부문에서는 500㎸ 시마네 원자력 간선 신설과 기타마쓰에[겗松江] 간선승압 공사를, 변전 부문에서는 기타마쓰에 변전소의 500㎸ 승압 공사에 주력했다.
이 가운데 시마네 원자력발전소와 이미 설치한 500㎸ 네트워크의 연결 거점이 될 기타마쓰에 변전소의 승압 공사에 대해 간략히 소개한다.

설비 개요와 특징

시마네 3호기와 관련한 유통 설비 공사 개요는 <그림 1>, 기타마쓰에 변전소의 설비 개요는 <표 1>과 같다. 공사 설계에서 효율적인 설비 형성, 높은 신뢰도와 비용 절감을 위해 변압기는 분해 운송해 현지에서 조립하는 공법을 택했다.
한편, 550㎸ GIS는 부싱에 폴리머 애관과 소형자기 애관을 채용하고, 기기 상태를 감시하는 진단 장치를 설치하는 등 신기술을 도입한 것으로 했다.

변압기
분해 운송 | 변압기는 대형 중량 기기로, 특히 변압기 제조 공장에서 변전소까지 운송에 여러 제약을 받는 경우가 많다. 기타마쓰에 변전소에서는 이러한 제약을 해소하는 동시에, 삼상 일괄형 변압기로 설치 면적을 축소하고자 분해 운송 방식을 채택했다. 이 방식은 공장에서 조립과 시험을 완료한 후 탱크, 철심, 코일 등 주요 부품 단위로 분해해 패키지 방식으로 운송하고, 현지에서 재조립하는 것이 특징이다. 총 중량 400t이 넘는 변압기는 각 분해 단위에서 최대 중량이 50t 이하로 저감되며 저상低床트레일러로 운송이 가능해 비용을 크게 줄였다.

한편, 철심 등은 건조 공기(Dry Air)를 채운 탱크 안에 보관하고, 코일은 절연물의 흡습 방지와 방진 대책을 위해 수지 필름으로 싼 팩Pack 상태로 운송했다.

현지 조립｜현지에서 조립할 때에는 공장 조립 시 품질을 현지에서도 유지하는 것이 중요하다. 이에 대형 방진 하우스를 설치하고 온 · 습도, 분진을 관리해 공장 안과 동등한 조립환경을 확보했다.
개폐식 지붕을 통해 방진 하우스안으로 반입을 했으나, 산북山겗 지방은 때로 날씨가 불안정하기에 지붕이 개폐되는 반입용 공간과 조립용 공간을 분리해 날씨에 좌우되지 않고 개폐가 가능한 전천후형全天候型방진 하우스를 택했다. 실제로 현지 조립 시 비와 눈이 내리는 날이 많았음에도 공사 기간이 늦어지는 것을 피할 수 있으며, 조립 품질의 향상에도 만전을 기할 수 있었다. 한편, 조립 작업을 할 때에는 각 조립 단계마다 검사 · 시험을 행하고 공장 조립 시와의 비교를 통해 건전성을 확인했다.
변압기 공장에서 완성한 후 분해, 운송, 현지 조립에 이르기까지 흐름은 <그림 2>, 변압기 조립 상황은 <그림 3>과 같다.

가스절연개폐장치(GIS)
500㎸ 개폐 설비는 SF6(육불화황) 가스로 절연한 가스 절연 개폐 장치(GIS)를 채용해 설비 축소화와 안전성, 신뢰도 향상을 도모했다.

GIS 특징 | 송전선을 마주 보도록 배치하고 부싱을 교차로 배치한 것이나 수평형 1점절 차단기의 채용, 가스 모관을 평평하게 한 것 등은 가스 모관의 길이를 짧게 해 비용을 낮추는 데 도움을 줬다.
<그림 4>는 GIS 특징을 그림으로 나타낸 것이다. 송전선 인출부의 부싱에는 송전선 양쪽 모두의 1호선 측에 폴리머 애관(<그림 5> 참조)을, 2호선 측에 깊은 주름형의 소형 자기 애관을 주고쿠전력㈜의 초고압 변전소에서는 처음으로 채용했다. 내진 성능향상과 함께 다른 고유 진동수의 설비 설치로 지진공진의 위험을 저감시켰다.

GIS 내부 구조는 <그림 6>, 애관의 내진 성능 비교는 <표 2>와 같다. <그림 7>은 GIS 조립 상황을 나타낸 것이다.

감시 진단 장치 | 밀폐된 GIS에서 장기간에 걸쳐 높은 신뢰성을 유지하려면 GIS 내부의 이상 징후를 조기에 발견해 사고를 미연에 방지해야 한다. 이를 위해서는 개폐, 절연, 밀폐 성능 등 기기의 상태를 감시하는 일이 필요하다.
기타마쓰에 변전소의 GIS는 차단기의 동작 시간 등 개폐 성능, 차단 전류, 유압 펌프의 운전 횟수, 운전 시간, 부분방전의 상시 감시 등과 같은 성능을 갖춘 감시 진단 장치를 설치해 사고를 미연에 방지하는 한편, CBM(상태 감시 보전)에 활용하는 데이터수집을 가능케 해 유지 보수에도 우수한 설비다. <그림 8>은 감시 진단 장치의 구성을 나타낸 것이다.

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2007년 12월 현지 공사에 착공한 이래 기초 공사, 전기 공사를 거쳐 2009년 12월 기기 설치 공사와 현지 시험을 완료했다. 2010년 3월부터 최종 검사와 변환 공사를 했으며, 같은 해 5월에는 시마네 원자력 간선의 개폐 장치를 제외하고 운전을 개시했다. 그리고 2010년 12월 모든 설비의 운전을 개시했다. <그림 9>는 기타마쓰에 변전소 500㎸ 설비의 전경이다.