원전 비상디젤발전기의 출력변동률 저감에 대한 연구 :A study on the reducing fluctuation rate of power for emergency diesel generator of nuclear power plant

박중혁

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박중혁 (강원대학교, 강원대학교 대학원)

지도교수: 배인수

발행연도: 2021

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2021

원전 비상디젤발전기의 출력변동률 저감에 대한 연구

박중혁 , 배인수 대한전기학회 학술대회 논문집 2021.07 학술대회자료

원전 비상디젤발전기의 출력변동률 저감에 대한 연구

박중혁 전기공학과 2021.01 학위논문

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본 논문은 한국원자력안전기술원의 규제지침에 근거한 국내 원자력발전소 비상디젤발전기의 18개월 주기 내구력 및 부하여유시험 시험 중 출력 변동에 의한 허용 출력범위 초과 및 이로 인한 시험 실패를 예방하기 위해 출력변동률 저감 방안을 제시해보고자 하였다.
원자력발전이란 원자핵이 분열할 때 발생되는 에너지를 이용하여 전기를 얻는 방식으로 발전 특성상 핵분열 연쇄 반응을 적절히 제어하지 못하거나 원자로의 냉각이 적절히 이루어지지 못할 경우 연쇄 핵분열로 인해 핵연료의 온도가 과다하게 상승하여 핵연료가 녹아내릴 수 있다. 국내 모든 원전에는 사고 발생 시 원자로를 안전하게 냉각하기 위한 공학적 안전설비를 보유하고 있으며 이에 전력을 공급하는 전력계통을 안전등급 1E(전기1급; 이하에서 "안전등급 1E"라 함) 전력계통으로 분류하고 소외전원 상실(Loss Of Offsite Power; LOOP) 시에도 안정적으로 전력을 공급할 수 있도록 비상디젤발전기를 배치하고 있다. 비상디젤발전기는 소외전원 상실 또는 냉각재 상실사고 발생 시 즉시 기동하여 안전등급 1E 전력계통에 전력 공급이 복구될 때까지 부하에 안정적으로 전원을 공급하거나 소외전원 상실을 대비하여 즉시 전력을 공급할 수 있도록 대기상태를 유지하는 역할을 수행한다. 따라서 비상디젤발전기는 어떠한 상황에서도 기동 가능한 상태를 유지해야 하므로 규제요건에 의거하여 일정 주기마다 반복적으로 성능시험을 수행하며 그 중 내구력 및 부하여유시험에서 비상디젤발전기가 24시간 중 2시간은 연속정격의 105∼110 %를, 그리고 22시간은 연속정격의 90∼100 % 범위를 유지하여야 한다.
본 논문에서는 비상디젤발전기가 내구력 및 부하여유시험 중 허용 출력범위를 벗어나 시험이 실패하는 것을 예방하기 위하여 비상디젤발전기의 속도조정률을 조정하여 출력변동률을 낮추는 방안을 도출하였고 실제 비상디젤발전기의 운전 시험을 통해 그 가능성을 검토하고 이론 대비 실제 나타나는 결과에 대해 고찰하였다. 시험은 제어기에 다양한 속도조정률을 적용하여 비상디젤발전기를 기동하고 계통연결 상태에서 허용 출력범위인 연속정격의 105∼110 %까지 발전기의 출력을 상승시킨 뒤 일정시간 조작 없이 출력을 유지하며 변화 추이를 관찰하였다. 결과적으로 비상디젤발전기의 속도조정률을 상향할 경우 출력변동률을 효과적으로 낮출 수 있음을 확인하였다.

This paper presents a method to reduce the output fluctuation rate to prevent exceeding the allowable output range due to output fluctuations during the 18-month cycle endurance and off-load test of emergency diesel generators in domestic nuclear power plants based on the regulatory guidelines of the Korea Institute of Nuclear Safety.
All nuclear power plants in Korea have engineering safety features to safely cool the nuclear reactor in the event of an accident, and the power system that supplies power to it is classified as a safety class 1E power system. In addition, emergency diesel generators are being deployed so that power can be supplied stably even in the event of a loss of offsite power(LOOP). The emergency diesel generator starts immediately in the event of an loss of offsite power or loss of coolant and supplies power to the load stably until power supply is restored to the safety class 1E power system, or waits to supply power immediately to prepare loss of offsite power. Therefore, the emergency diesel generator must be maintained in a startable state under any circumstances, so the performance test is repeatedly performed at regular intervals in accordance with regulatory requirements. In the endurance and load margin tests, the emergency diesel generator should be maintained 105~110% of the continuous rated power continuously for 2 hours out of 24 hours, and 90~100% of the continuous rating power for the other 22 hours.

In this paper, in order to prevent the emergency diesel generator from being out of the continuous rating range and failing the performance test during the endurance and load margin tests, adjusted the droop of the emergency diesel generator to lower the output fluctuation rate. Through the operating test, that result was reviewed and the actual results compared to the theory were considered. In the operating test, the emergency diesel generator is started by applying the droop set in the controller differently, and the power of the generator is increased to 105~110% of the continuous rating in the grid connection state. During the test, maintained the power without any control for a certain period of time, and observing the change in power. As a result, it was confirmed that when the droop of the emergency diesel generator is increased, the output fluctuation rate can be effectively lowered.

#비상디젤발전기 #속도조정률 #내구력 및 부하여유시험 #출력변동 #조속기

Ⅰ. 서론
1. 연구의 배경 및 필요성
2. 연구의 목적
3. 연구의 내용
Ⅱ. 이론적 배경
1. 원자력발전 일반
1) 원자력발전 개요
2) 공학적 안전설비
3) 원자력발전소 전력계통
2. 비상디젤발전기 일반
1) 설비 역할
2) 설비 구성
3) 설계 요건
4) 성능 시험
3. 비상디젤발전기 속도제어 시스템
1) 속도제어 시스템 개요
2) 제어기 동작 방식
3) 구동기 동작 방식
4) 제어기 운전 방식
5) 제어기 속도조정률
Ⅲ. 비상디젤발전기 모의 운전 시험
1. 시험 목적
2. 발전기 출력변동률과 Droop의 관계
3. 시험 방법
4. 결과 및 고찰
Ⅳ. 결론

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