((원원))전기기술그룹전기기술그룹

원전전력계통안전성증진워크숍

2011. 09. 302011. 09. 30

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소내전력계통 모선절체 개론

원전전력계통안전성증진워크숍

결론 및 향후 계획

디지털 모선절체 시스템

표준원전의 모선절체

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PPS-1

1. 소내전력계통 모선절체 개론원전전력계통안전성증진워크숍

PPS-2

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q 원전 모선절체 관련 요건 및 문서

• 10CFR50, GDC 17-Appendix A

• IEEE 741-2007

Protection of Class 1E Power Systems and Equipment in Nuclear

Power Generating Stations

• ANSI C50.41-2000

Polyphase Induction Motors for Power Generating Stations

• EPRI TR-103185

Bus Transfer Criteria for Plant Electric Auxiliary Systems

1. 소내전력계통 모선절체 개론 (계속)원전전력계통안전성증진워크숍

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q 자동 모선절체 방식

• Fast Transfer

– Sequential

– Simultaneous

• In-Phase Transfer

• Residual Voltage Transfer

• Slow (Fixed-Time) Transfer

1. 소내전력계통 모선절체 개론 (계속)원전전력계통안전성증진워크숍

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q 모선절체 기준

• Fast Transfer

– V/Hz (Vector difference): 1.33 pu 이하

– 모선 전압과 대기전원 위상차: 90º 이하

• Residual Voltage Transfer

– 전동기 모선 잔류전압 25~30% 이하

• Fixed-Time Transfer

– 전동기 합성 개방시정수의 1.5배 이상

1. 소내전력계통 모선절체 개론 (계속)원전전력계통안전성증진워크숍

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q 표준원전 모선절체 방식

• Fast Transfer

– Sequential 방식, 25 계전기 사용

• Residual Voltage Transfer

– 저전압계전기 (27) 사용

2. 표준원전의 모선절체원전전력계통안전성증진워크숍

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q 모선절체 조건

• Unit Protection Trip

• GCB 개방 조건에서

SWYD PCB 트립

q해석 조건

• Unit Protection 구간의

전기적 사고 (6개 개소)

• 비전기적 사고로 인한 모선 절체

2. 표준원전의 모선절체원전전력계통안전성증진워크숍

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q 검토 대상

• 대기전원 투입 시점의 V/Hz

• 대기전원 투입 시점의 위상차

• 동기허용(Sync. Permissive) 위상각 적정성

• 전동기 재가속 성공 여부

• 모선 저전압계전기 동작 여부

• 대기전원 (SAT) 과전류계전기 동작 여부

2. 표준원전의 모선절체 (계속)원전전력계통안전성증진워크숍

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2. 표준원전의 모선절체 (계속)원전전력계통안전성증진워크숍

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q Digital Bus Transfer System

• A사: HST (High Speed Transfer Device)

• B사: MBTS (Motor Bus Transfer System)

3. 디지털 모선절체 시스템원전전력계통안전성증진워크숍

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q 절체 방식 (Transfer Mode)

• Automatic Transfer

– Initiation: 보호계전기 동작, 외부 UVR(27) 또는 내부 UV Function

– Fast, In-Phase, Residual Voltage Transfer

– Fixed time (Slow) Transfer: VT 전압 감시 실패시

– Simultaneous / Sequential Mode

• Manual Transfer

– Hot Parallel Transfer

– Fast, In-Phase, Residual Voltage Mode

– Simultaneous / Sequential Mode

3. 디지털 모선절체 시스템 (계속)원전전력계통안전성증진워크숍

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q 기타 주요 기능

• Bus UV (27B)

• Breaker Failure (50BF)

• UF (81), df/dt (81R)

• Over-Current (50)

• VT Fuse Loss Detection (60FL)

• Auto Trip

• Auto Close

• Oscillographic Recording

3. 디지털 모선절체 시스템 (계속)원전전력계통안전성증진워크숍

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3. 디지털 모선절체 시스템 (계속)원전전력계통안전성증진워크숍

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3. 디지털 모선절체 시스템 (계속)원전전력계통안전성증진워크숍

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q 기존 방식과의 주요 특징 비교

주) 오동작에 의한 모선 인입 2개 차단기 개방 조건 대비

3. 디지털 모선절체 시스템 (계속)원전전력계통안전성증진워크숍

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구 분 디지털 모선절체 방식 기존 모선절체 방식

모선절체 방식 - Fast - In-Phase- Residual Voltage- Fixed-Time

(모선 VT 입력 상실 조건)

- Fast- Residual Voltage

모선절체 모드 - Simultaneous (with 50BF)- Sequential

- Sequential

저전압 절체 및자동 투입 주)

- 제 공 - N/A

이벤트 기록 - 제 공(Oscillographic Record, Event log, SOE)

- N/A

q 적용시 주요 장점

• 모선 정전시간 최소화

– Fast / Simultaneous mode: 약 2 cycle 이내

(표준원전의 Sequential mode: 약 4~7 cycle 이내)

– Residual voltage 절체 동작 이전에 In-phase 절체 가능

3. 디지털 모선절체 시스템 (계속)원전전력계통안전성증진워크숍

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q 적용시 주요 장점 (계속)

• 저관성 전동기 모선의 고속절체 성공 가능성 향상

• 전력계통의 동요 및 전동기 영향 최소화

– 전동기 재가속에 따른 돌입전류 완화

– 절체에 따른 대기전원 측 전압변동 완화

• Auto / Manual 겸용 사용

– Manual 절체시에도 안전하게 Dead-bus transfer 가능

(Fast, In-phase, Residual voltage transfer 가능)

3. 디지털 모선절체 시스템 (계속)원전전력계통안전성증진워크숍

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q 적용시 주요 관심 사항

• 전압 크기 및 위상각의 측정 정밀도

– 모선 정전 기간 중 전동기 속도의 급격한 하락에 따른 모선 주파수 저하

(기존 Static Sync. Relay의 경우 5Hz 하락까지 정밀도 보장)

• 기기 검증

– EMI / RFI

– Software V&V

– 내환경 검증

3. 디지털 모선절체 시스템 (계속)원전전력계통안전성증진워크숍

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4. 결론 및 향후 계획원전전력계통안전성증진워크숍

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• 디지털 모선절체 시스템 적용시 전원공급 신뢰성, 운영성 향상

– 원전 소내전력계통 고속절체 성공 가능성 향상

– 전력계통 동요 및 대용량 전동기에의 영향 최소화

– 차단기 오동작 개방시, UV(27) 동작 전 상대편 차단기 자동 투입 가능

– 모든 절체 조건에서 Fast, In-phase, Residual voltage 검증 활성화

• 향후 추가 검토 계획

– 해외원전 적용 현황 파악

– 기기 검증 관련, Class-1E 계통 적용성 검토

– 소내전력계통 제어 로직 영향 검토 및 운영 방식 정립