월성원자력본부 제1발전소전기팀 - kins.re.kr · 설계시험: 충격내전압시험,...
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2011. 9.2011. 9.
월성원자력본부월성원자력본부제제11발전소발전소 전기팀전기팀
1. 13.8kV 및 4.16kV 차단기반 개선
2. 갑종보호계전기 개선
3. 주발전기 여자기 개선
4. 480V 로드센터 변압기 교체
5. 가압기 및 탈기응축기 전열기 제어반 개선
6. 비상디젤발전기(EPS) 제어반 및 조속기 개선
7. 전기방식설비 제어패널 및 부속설비 교체
8. 고압전동기 원격절연저항 측정시스템 설치
9. 기타 설비 개선 및 교체
□ 기능
❍ 소내용변압기(UST) 및 기동용변압기(SST)에서 13.8kV 전원을 공급받아
대형 전동기(PHT, BFP) 및 4.16KV 차단기반, 480V 로드센터를 통해
소내 전력 공급
□ 개선사유
❍ 차단기(MBB, 제작사 CGE)의 장기사용으로 인한 노후화
❍ 보호계전기 및 각종 부분품의 생산중단, 예비품 확보 불가
❍ 월성1호기 주기적안전성평가(PSR) 안전성증진사항으로 “13.8/4.16kV
스위치기어 자기차단기 및 보호계전기 교체” 제시
13.8kV 13.8kV 및및 4.16kV 4.16kV 차단기반차단기반 개선개선
□ 설비현황
구분 BUA / BUB BUC / BUD BUE / BUF
전원 및 등급 13.8kV, 4등급 4.16kV, 4등급 4.16kV, 3등급
주(Main) 차단기 2000A 4대 2000A 2대 2000A 6대
부하 차단기 1200A 16대 1200A 10대 1200A 25대
PT & Metering 큐비클 2면 큐비클 2면 큐비클 6면
제 작 사 CGE (Canada GE), 큐비클 73면
설 치 년 도 1981년
□ 기존 차단기반 사진
□ 개선내용
❍ 차단기반 전체(제작사 : 현대중공업(주))
- 표준형(2단 적재형)과 주문형(현재 차단기반 규격 유지)중 주문형 선정
- 현재의 전력 및 제어케이블을 교체하지 않고 그대로 사용
❍ 차단기 Type 변경 및 용량 통일
- 생산 중단된 자기차단기(MBB) 대신 최근 적용되고 신뢰성이 입증된
진공차단기(VCB) 사용
- 개발 모델에 대한 Type Test를 수행하여 건전성 입증(전기연구원)
- 차단기용량 : 2000A 및 1200A → 2000A로 통일화
❍ 보호계전기 개선 및 호환성 확보
- 전동기용 보호계전기 : MPR2000(P&B사)+전기자기식(GE사)
→ M60(GE사, 신규호기 적용 모델)
- 기타 보호계전기 : 전기자기식 (ABB사, 2-4호기 동일형)
❍ 향후 부하증설에 대비한 예비 차단기(4.16kV) 4대 추가 설치
□ 교체 및 시험일정
모 선 2010. 01 2010. 02 2010. 03 2010. 04 2010. 05
4.16kV BUD
13.8kV BUB
13.8kV BUA
4.16kV BUF
4.16kV BUC
4.16kV BUE
(1/4∼1/24)
(1/26∼2/11)
(2/27∼3/22)
(3/24∼4/15)
(4/16∼4/28)
(5/3∼5/24)
❍ 압력관 교체공사 전원공급관련 및 임시전원 설치 등 정전관련모선간 정전작업의 연속성 어려움이 있었음
□ 교체시 조치사항
❍ 필수부하에 대한 사전 임시전원 설치
❍ 교체전 단자대 케이블 연결상태 촬영, 도면과 불일치사항 비교, 수정
- 도면에 표시되지 않은 제어케이블 결선이 많았음
❍ 설계사/제작사의 설계자가 수시로 현장 입회
- 불일치 또는 미확인 된 사항 조사 및 즉시 도면 반영
❍ 각 모선 설치 직후 시험 수행
- 차단기, 보호계전기, 연동회로, 경보회로 등 건전성 확인
❍ 기타 설비보완
- 차단기 투입스프링의 충전(Charging)상태 확인용 홀(Hole) 설치
(대기중인 고압전동기의 기동 준비상태 확인)
□ 개선 후 사진
차단기반 차단기
□ 개선사유
❍ 발전기 및 전력용변압기(MOT, UST, SST) 보호용 갑종보호계전기의 노후화
및 예비품 생산중단으로 신뢰성 저하 우려
❍ 단일 보호계전기로 오동작시 발전정지 유발
□ 설비현황
구 분 패널번호
주발전기 보호계전기반 65100-PL511
주발전기/주변압기/UNIT 보호계전기반 65100-PL512
주발전기 기록계반 65100-PL513
소내용변압기 보호반 65100-PL514
제 작 사 CGE(Canada GE) 등
설 치 년 도 1981년
갑종보호계전기갑종보호계전기 개선개선
□ 개선내용
❍ GE사의 G60, T60, T35 적용(개선작업 : 와이피피(주))
❍ 디지털 3중화 보호계전기 적용
- 기계식 및 정지형계전기 → 디지털 보호계전기
디지털 보호계전기 특성
외형
장점
○ 장치의 소형화, 고감도, 고속도
○ 전력계통 고장시 분석 용이
○ 예비품 확보 용이
단점○ 서지 및 노이즈에 취약
○ 내부고장시 원인 파악 어려움
- 2 out of 3 Logic 구성(1대 보호계전기 고장시 1 out of 2 Logic 으로 전환)
디지털 삼중화 (2/3 logic)
구성
동작방식3대 중 2대 보호요소 동작시 Trip
1대 고장시 ½ logic으로 전환
신뢰도(안정성), 경제성 99.7%, 년간 약 16억원/호기
적용사례 고리 #1,2, 신고리 # 3, 4 설계 등
- 보호대상 기기별 구분하여 보호패널 구성
(발전기, UNIT, 기록계반, 소내용변압기, 주변압기 보호계전기반)
- 소프트웨어 V&V 수행
❍ 보호방식 개선
- 월성2호기 및 표준원전의 보호방식을 추가하여 최적 보호방식 구성
(원자력발전기술원, 전력거래소의 보호방식검토 및 정정치 검토 완료)
- 주발전기 보호방식 개선내용
계전기 보호기능표준원전
월성1호기
월성2호기
개선안
비고
59 발전기 과전압 보호 ○ X X ○ 경보용
27GT발전기 중성점 부근에서발생하는 지락사고를 보호
○ X ○ ○95%이상- 경보용
78A, B 동기탈조 보호 ○ X ○ ○
81저주파시 터빈 Blade 피로누적으로 인한 터빈의 수명단축 방지
○ X ○ ○
27/50 가압시 사고 X X ○ ○
계전기 보호기능표준원전
월성1호기
월성2호기
개선안
비고
87MT 차동보호(향후 사용 대비) ○ X X ○현재 87NGT
로 보호
50/51GN 고압측 지락 과전류 보호 ○ X X ○ 경보용
50B 충격압력계전기 오동작 보호 ○ X ○ ○
- 소내용변압기, 유니트 보호방식 개선내용 : 현재 보호방식 유지
❍ 자동동기병입장치(ASU) 교체 및 이중화
- 발전기의 단자전압, 주파수 및 위상각을 점검하여 터빈속도 제어, 여자전압
제어 및 차단기 투입 신호 제공
- BRUSH사의 SDF. MK Ⅱ → MAS 100 선정 및 회로 구성
- 패널내 예비용 설치 및 필요시 수작업 전환
- 주변압기 보호방식 개선내용
□ 교체 및 시험
❍ 교체 일정 : 2010.04 ∼ 2010.07
❍ 공급사 현장시험: 회로결선 확인, 개체시험, 연동시험
❍ 준공시험 : 한빛파워서비스(주) 2010.06 ∼ 2010.07
□ 개선후 설비현황
구 분 패널번호
주발전기 보호계전기반 65100-PL511
주변압기 보호계전기반 65100-PL512
주발전기 기록계반(계통병입장치 내장) 65100-PL513
소내용변압기 보호계전기반 65100-PL514
유니트 보호계전기반 65100-PL515
제 작 사 와이피피㈜
□ 개선 전, 후 사진(보호계전기반)
개선전 개선후
□ 향후계획
❍ 2호기 갑종보호계전기반 개선 교체 : 2014∼2015
❍ 1호기 기동용변압기(SST) 보호계전기반 : 2016
□ 개선 후 사진(계통병입장치 – MAS 100)
외부 내부
□ 개선사유
❍ 여자기 노후화로 인한 발전정지 및 기동시간 지연 발생
❍ 경년열화에 따른 잠재적 고장요인 내제
❍ 주요 부품 단종으로 예비품 확보 미비
❍ 고장원인 분석 및 정비작업 어려움
□ 개선내용
❍ 디지털 3중화 여자시스템으로 전면 교체
❍ 두산중공업㈜의 3중화 여자시스템 DS-DEX 적용
❍ 고리, 울진 및 영광원전에서 설비 개선을 통해 성능 입증
❍ 소프트웨어 V&V, EMI 검증
❍ 다중화(N+1) 정류기 설계 적용
❍ 직류(DC) Bus : 여자시스템 교체에 따라 신규교체
❍ 선행호기 개선사례 반영 및 호완성 유지
주발전기주발전기 여자기여자기 개선개선
기 기 개선내용 및 효과 비고
여자용 변압기❍ 여자용변압기 재사용
- 유입식에서 건식으로 교체(2000년, 효성㈜)- 정비주기 연장
여자기/제어패널
❍ 신규 여자시스템 교체
- 3중화 디지털 여자시스템으로 교체- 다중화(N+1) 정류기 사용- 여자기 계통 등 부속기기 교체- 여자기 신기술 적용으로 제어 신뢰도 향상
계자 차단기❍ 신규 여자시스템에 포함하여 교체
- 신규 차단기로 교체
기 타❍ 여자시스템 용량 증대(15%)
- 향후 저압 터빈 개선 및 발전기 교체 등에 대비
□ 기기별 개선내용
□ 개선효과
❍ 3중화 제어시스템으로 2개의 제어기 고장시에도 운전 가능❍ N+1 정류기 적용으로 1대의 정류기 고장시 100% 운전가능, 2대의 정류기
고장시 출력 감소 운전 가능❍ 운전변수 실시간 모니터링 및 제어 가능(주제어실, 현장)❍ 주요 Event, 경보 등 이력 저장, 감시, 분석 가능
3중화 제어반 N+1 정류기 제어화면
□ 개요
❍ 소내 480V 전원을 공급하는 설비
❍ 변압기의 경년열화에 따른 교체 필요성 검토
□ 설비현황
전원분류 로드센터명품질등급
변압기 규격 수전전원
4등급 5314-T5 ,T6, T7, T8(BUG, BUH, BUI, BUJ)
R13.8kV/480V2000kVA(AA)3000kVA(FA)
BUA 및 BUB
3등급5313-T1, T2, T3, T4
(BUK, BUL, BUM, BUN)
T4.16kV/480V2000kVA(AA)3000kVA(FA)
BUE 및 BUF
480V 480V 로더센터로더센터 변압기변압기 교체교체
□ 개선내용
❍ 강제냉각(FA)시 변압기 용량 증대 : 2,662kVA→3000kVA
❍ 고압측(13.8kV 또는 4.16kV) 절연등급 변경 : F종(155 ℃)⇒ B종(130 ℃)
- F종의 경우 저항의 증가로 손실 증가, 외형크기는 감소, 온도 상승으로
주위 영향을 줌
- 전류가 큰 저압측(480V)에 F종 절연 적용
❍ 제작사 : 현대중공업㈜
❍ 개선후 사진
□ 성능시험
❍ 설계시험 : 충격내전압시험, 온도상승시험, 소음레벨측정, 단락강도시험
❍ Production & Routine Test
- 권선저항 측정, 권수비 측정,
- 극성 및 각변위 측정,
- 무부하손 및 여자전류 측정,
- 임피던스 전압 부하손 측정, 유도내전압시험, 상용주파수 내전압 시험,
- 부분방전시험 등
□ 기능 : 1차계통 냉각재 압력제어
□ 개선사유
❍ 운전수명 경과로 인한 내부 부품의 열화 발생
❍ 원 제작사 및 월성2~4호기 동일품 생산 중단으로 고장 발생시 대처기간
장시간 소요
❍ 설비 기능 상실시 전열기를 수동으로 ON-OFF 제어해야 함.
□ 설비현황
설비번호 용도 제어설비 입력신호 출력용량 패널번호
63332-PZ45가압기 가변전열기 제어
3332-HTR5
4-20mA480VAC, 200kW 63332-
PL139363332-PZ24
탈기응축기전열기 제어
3332-HTR7
4-20mA480VAC,
25kW
63332-PZ253332-HTR6
4-20mA480VAC,
25kW63332-PL1392
가압기가압기 및및 탈기응축기탈기응축기 전열기전열기 제어반제어반 개선개선
□ 개선내용(설비의 국산화)
❍ 대용량 전력제어소자(SCR)의 기술 발달 및 국내의 기술수준 향상으로 국내
제작 가능
❍ 1대를 시험용으로 제작(가압기용)하고 기술규격에 따른 시험 실시
- 완료된 시험용은 예비품으로 활용
❍ 제작사 : 국제전기㈜
개선전 개선후(내,외부) 개선내용
-운전상태를 감시하도록
별도의 시각 경보를 신설
-아날로그 지시계를 디지털
지시계로 설계
개선전 개선후 개선내용
- 점검, 감시가 용이하도록
제어카드를 전면에 배치
□ 기능
❍ 3등급전원(4.16kV BUE, BUF) 상실시 비상노심냉각용(ECC) 펌프 및 비상
급수(EWS) 펌프를 구동할 수 있는 전력 공급
❍ 월성1,2호기의 유일한 Q등급, 내진 전기설비
□ 개선사유
❍ 설비 노후화 및 주요 부품 생산 중단
□ 개선내용
❍ 제어반 국산화 신규제작 후 교체(제작사 광명전기)
- 유사한 형태의 패널 제작 및 품질 인증된 구성품 설치
- 내진시험 수행
비상디젤발전기비상디젤발전기(EPS) (EPS) 제어반제어반 및및 조속기조속기 개선개선
❍ 조속기 대체품 선정 및 교체
- 대체조속기 선정 : Woodward 2301A
구분 교체전 교체후
제작사 BARBER COLMAN Woodward
Controller DYNA Type 2301A
Actuator DYNA Type Proact Ⅲ
Control Voltage DC24V DC24V
Control Action Forward Forward
정격속도 도달시간 10 sec 이내 10 sec 이내
Speed Control Range 4160Hz 이상 12000Hz
Actuator Power 8 joule 이상 14 joule
Actuator Travel 32° 이상 90°
※ Control Action- Forward Type : 제어기능 상실시 연료밸브 Close 동작
설비명 개선전 개선후
제어반
□ 개선사진
설비명 교체전 교체후
Actuator
제어기
□ 개선사유
❍ 아나로그 정류기 노후화(12대) 및 대체품 확보 어려움
- 1호기 37대 중 취수구 9대(‘01년), 터빈건물 16대(‘04년) 교체완료
❍ 기준전극 노후화 및 기능 불량
- 149개중 69개 교체 완료, 80개는 작업이 어려운 해수냉각배관, 취수구 등
에 설치되어 있음
❍ 매설배관 및 연료저장탱크 방식설비 노후화
- 지하매설 배관의 양극소모가 심하여 방식전류 공급이 부족함.
- EWS, ECC 지하매설 배관의 Text Box 노후화가 심하고, 전선관 및 케이블
의 부식이 진행되어 방식효과를 기대하기 어려움.
❍ 복수기 및 RSW 지역 Juction Box 및 전선관의 부식 및 노후화
❍ SDG 열교환기용 RSW 배관의 양극 기능 불량
전기방식설비전기방식설비 제어패널제어패널 및및 부속설비부속설비 교체교체
□ 개선내용
❍ 아나로그 정류기 교체(12대)
❍ 기준전극 Ag/AgCl 80개 교체
❍ 지하매설 전극교체
❍ 복수기 및 RSW 지역 Junction Box 및 전선관
❍ SDG 열교환기용 RSW 배관의 양극 85개 교체
개선한 정류기 Boring 작업 케이블 설치
배관 양극 매설 양극 매설 기준전극 및배관 용접부
□ 작업사진
□ 개선사유
❍ 전동기의 건전성 확인 방법 중 하나로 절연저항을 측정
❍ 고압전동기 절연저항 측정을 위해 고압차단기 인출시 해당부하의 운전불능,
인출 및 삽입시 접촉자 마모, 전기안전사고 및 인적실수 등 문제점 예방
□ 개선내용
❍ 시스템구성
- 측정장치(High Voltage Relay Module): 전동기용 차단기 내부
- 원격제어패널 : 스위치기어 룸 내
▫ Terminal Panel
▫ System Cabinet
▫ Signal Processing Module Assembly(System Cabinet 내부)
❍ 대상 전동기 : 13.8kV/4.16kV 전동기 21대
고압전동기고압전동기 원격절연저항원격절연저항 측정시스템측정시스템 설치설치
차단기 내부 측정장치(High Voltage Relay Module)
원격제어반
□ 개선사진
□ 소내용변압기(UST) 교체
❍ 규격 : 26kV/13.8kV, 79.2MVA
❍ 제작사 : 현대중공업
❍ 교체사유 : 장기 사용으로 인한 냉각기 누유 및 전시 비축물자 확보
기타기타 설비개선설비개선 및및 교체교체
교체전 교체후
□ 250V 채널 A,B,C 축전지 교체 및 내부저항 측정설비 설치
❍ 축전기 교체 계획에 따라 250V 채널 A,B,C 축전지 교체
❍ 축전지 내부저항 측정설비 설치
- 축전지의 점검 주기적으로 단자전압, 비중 등을 측정하고 있음
- 내부저항 감시로 축전지의 성능을 진단
센서연결 감시용 패널 측정화면
□ 전력용변압기 유중가스 감시설비 개선
❍ 대상 : 주변압기(MOT), 소내용변압기(UST), 기동용변압기(SST)
❍ 개선내용 : 단일가스(H2) 감시설비
⇒ 다중가스 감시설비(GE사, Transfix)
❍ 감시가스 종류 및 감시방법
- 종류 : H2, CO2, CO, C2H4, C2H6, CH4, C2H2, H2O, O2, N2, TDCG
- 방법 : 원격
- 주기 : 1시간이상
❍ 효과
- 추이분석으로 변압기
내부상태 추정
❍ 원격감시화면
감사합니다.