고리1호기낙뢰로인한 파급정지후속조치현황 · 하나,...

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고리1호기 낙뢰로 인한

파급정지 후속조치 현황

2008.12

한수원 원자력발전기술원

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발표순서

Ⅰ. 파급정지 개요

Ⅱ. 후속조치 현황

Ⅲ. 결 론

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Ⅰ. 파급정지 개요

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1. 1. 고리고리11호기호기 발전정지발전정지 개략도개략도

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2. 2. 시간대별시간대별 사건사건 현황현황

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Ⅱ. 후속조치 현황

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1. RCP 1. RCP 상불평형상불평형 계전기계전기 정정치정정치 변경변경

▣ 변경요소 : 트립시간 지연요소(Time Delay)

1 초 → 5초

▣ 변경사유

전력계통 고장 파급에 대한 보호협조 미흡

▣ 정정계산

단상재폐로시간(0.8초) + 계통동요(2.5초) + 마진(1.5초)

= 5초

▣ 정정근거

15% 불평형에서 5 ~ 10초 시지연 설정 권고(GE Manual)

타원전 비교결과 일반적으로 3 ~ 5초로 정정

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2. 2. 주변압기주변압기 551GN 551GN 용도용도 변경변경

▣ 변경내용 : TRIP → ALARM

▣ 변경사유

551GN 목적 : 전력계통 지락사고 시 송전선로 격리 실패에

대비한 후비보호

송전계통은 보호계통이 2중화 되어 신뢰도가 높기 때문에

발전소 주변압기에 의한 후비보호 필요성이 크지 않으며,

송전계통 사고 시 불필요하게 오동작하는 사례를 방지하기

위해 경보로 전환하는 것이 바람직함

* 근거 : 전력거래소 “주변압기 중성점 지락과전류계전기

운용방안(’04.07.07)

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3. 3. 인버터인버터 출력전압출력전압 저하저하 원인원인 규명규명

▣ 목 적

120V 인버터 출력전압 저하로

안전주입이 발생된 것으로 판단

되어 출력전압이 저하된 원인

분석 및 대책 강구

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▣ 인버터 실증시험 수행

교체 후 보관중인 설비를

이용하여 발전소와 동일하게

시스템 구성

시험항목

• 교류입력전압 및 위상

변환 시험

• 주파수 변환 시험

• 과부하 시험

3. 3. 인버터인버터 출력전압출력전압 저하저하 원인원인 규명규명((계계속속))

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▣ 실증시험 결과

교류입력 전압 및 위상변화 시험

다양한 입력전압변동 및 위상변화를 모의한 결과 모든

Case에서 정상 동작 확인

주파수 변환시험

시험목적 : 철공진 변압기 공진 선택도의 민감도 확인

주파수 변화에 따른 전압변동율 시험 결과 정상

과부하 시험

정상운전 상태에서 과부하(약66A) 투입순간 돌입 과도전류에

의해 대기전원측으로 절체 되었다가 인버터가 안정된 후

인버터 측으로 자동 절체되는 현상 발생(TD : 5초)

3. 3. 인버터인버터 출력전압출력전압 저하저하 원인원인 규명규명((계속계속))

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▣ 인버터 과전류 발생원인 및 후속조치 사항

과전류 발생원인

전력계통 결상으로 상불평형 상태에 있던 소내전원이

송전계통과 분리되면서 전동기 부하의 Phase Shift

(불평형 상태 → 평형상태) 현상 등에 의한 과도현상으로

순간적인 과전류가 발생된 것으로 추정

후속조치 사항

IGBT 형식의 인버터로 교체 완료

(’08.11 26차 O/H 기간 중 교체)


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345kV T/LLightining

345kV GCB Trip

Ch. 1 SIActuation

Ch. 2 SIActuation

SIActuation

소내전원절체완료

SI signalreset

STS 절체5초 경과

Alt. PowerNormal

추정시간

Ch.1 Alt. PowerDegrading(0.290초)

Ch.2 Alt. PowerDegrading(0.853초)

인버터 출력전압

공정보호계통 Ch. 1 전압

인버터 출력전류

공정보호계통 Ch. 2 전압(RCP ‘b’ Trip으로 Ch. 1보다 Degrading Time 증가

공정보호계통 DO 전압

공정보호계통 PU 전압

인버터 출력전류

32.124 32.687 32.688 32.879 32.896 36.83431.83429.230

▣ 안전주입 발생 시나리오 분석

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▣ 검토 배경

고리1호기 송전선 낙뢰에 의한 발전정지와 관련하여

유사고장 방지를 위한 보호협조 정밀 검토 필요

전문가 팀에 의한 전체 보호협조 적정성 검토 및 분석

필요

▣ 전문가 팀 구성

한수원 : 정비기획처, 발전기술원, 고리1발

사외 : 전력연구원, KOPEC, YPP 디지텍

▣ 대상설비

발전기 및 전력용변압기 보호계전기

비율차동계전기(87G) 등 34종

스위치기어, 로드센터 및 MCC 보호계전기

SWYD 재폐로계전기

4. 4. 보호협조보호협조 적정성적정성 분석분석

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▣ 검토방법

발전기 및 전력용변압기 정정 검토

전력거래소 정정지침 확인 및 반영여부 검토

상정사고에서의 보호계전기 영향 검토

상세한 계산서 작성을 통한 검토

SWYD 재폐로 계전기

재폐로 관련 차단기 조합 적합성 검토

단상 및 3상 재폐로 시간 적합성 검토

소내 고/저압계통 보호계전기 정정 검토

ETAP 활용 과전류 보호협조 검토, 보호 Margin 확인

• 대상 : 최상단 SWGR 차단기부터 최하단 MCC

소외계통 특성에 영향받는 요소(역상계전기,

저전압계전기 등)에 대한 정정 검토

4. 4. 보호협조보호협조 적정성적정성 분석분석((계속계속))

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▣ 주변압기 검토 결과

주변압기 정격전류 입력 오류1.2601.20Pick-Up550B

주변압기 정격전류 입력 오류0.2900.280Pick-Up550GN

(IOC1)

주변압기 정격전류 입력 오류0.2900.258Pick-Up551GN

(TOC1)

46%45%Slope

345kV 모선 등가임피던스를

고려한 지락고장전류 계산

수정으로 인한 정정치 변경

0.0940.084Pick-Up587GMT

변경 후변경 전Parameter비 고

변경사항검토항목


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▣ 소내/대기 보조변압기 검토 결과

SAT

UAT

검토항목

4.16kV SWGR OCR과

보호협조 되도록 정정2.401.25TDM

451AB

(TOC1)

4.16kV SWGR OCGR과


151GNAB

(TOC1)

4.16kV SWGR OCGR과


151GNAB

(TOC2)

4.16kV SWGR OCR과


351AB

(TOC1)

변경 후변경 전Parameter비고

변경사항


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▣ SWYD 재폐로 계전기 검토 결과

재폐로 관련 차단기 조합 적합성 검토후행차단기 투입 시까지 결상으로 인한

불평형 방지

단상 및 3상 재폐로 시간 적합성 검토

단상 : 선투입 0.8초, 후투입 1.5초(선투입 후)

삼상 : 선투입 0.6초, 후투입 1.5초(선투입 후)

후행차단기 재폐로 동작시간 단축

: 1.5초 → 0.2초

7100/73007171/7300후행

7171/72727100/7272선행

개선후개선전차단기


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▣ 소외계통 고장 시 소내배전계통 영향검토

검토범위

소외계통 고장 시 영향검토

• 소외계통 상정사고 시 소내배전계통의 전압강하 및

고장전류 계산(ETAP 활용)

보호계전기 정정 검토

• 소내 고압 SWGR와 저압 로드센터 보호계전기가

소외계통 고장 등의 과도현상에 의해 오/부동작

가능 여부 검토

보호협조 검토

• 보호계전기 상,하위간 적절한 보호협조 만족여부 검토

• 소외계통 고장 시 전압강하 및 역상전류 등의 영향 검토


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▣ 소외계통 고장시 소내배전계통 영향검토(계속)

소외계통 고장 분석 조건

소외계통 조건

• 고리1발 SWYD와 동일하게 Ring Bus로 구성

• 송전선로 임피던스 : 한전계통 자료 활용

• 신울산 #1,2 모선 등가 임피던스 적용

한전 PSSE 자료 활용(2008년 기준)

상정고장 조건

• 고장발생 : 고리1발 ~ 신울산 S/S간 13km 지점

• 고장의 종류

- 2회선 동시 1선지락 고장

- 1회선 1선지락 고장

- 1회선 2상단락 고장


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분석 결과 : 2회선 동시 1선지락 고장

소내계통 전압강하

※ 4.16kV 저전압 계전기 정정치 : 78%

93.86%260480/√3저압 L/C

84.94%2,0504,160/√3고압 SWGR

(%)(V)

전압강하정격전압(V)

모선


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분석 결과 : 2회선 동시 1선지락 고장(계속)

발전기에서 공급하는 대칭분 전류

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97.47%270480/√3저압 L/C

92.02%2,2104,160/√3고압 SWGR

(%)(V)

전압강하정격전압

(V)모선



분석 결과 : 1회선 1선지락 고장


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분석 결과 : 1회선 1선지락 고장(계속)


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83.03%230480/√3저압 L/C

87.02%2,0904,160/√3고압 SWGR

(%)(V)

전압강하정격전압(V)

모선



분석 결과 : 1회선 2상단락 고장


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분석 결과 : 1회선 2상단락 고장(계속)


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▣ 보호계전기 정정 검토

보호계전기 정정 검토 범위

4.16kV SWGR 보호계전기

• 전동기 보호 : 과부하, 단락, 차동, 역상전류 보호

• 변압기 보호 : 한시요소, 순시요소

Load Center ACB

• 인입차단기 : 장한시, 단한시

• MCC/전동기/비전동기 Feeder 차단기 : 장한시, 단한시

지락보호

• 4.16kV 지락보호 : 인입측, Feeder 측 지락보호계전기

• 480V 지락보호 : L/C, Feeder 측 지락보호계전기


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▣ 보호계전기 정정 검토(계속)

4.16kV SWGR 보호계전기 검토 결과

인입측 및 BUS-Tie 보호

※ 검토결과 과전류 정정은 적합하나 UAT/SAT와의 보호협조를

고려하여 시간정정을 일부 변경하였음


8-58-5Bus-Tie

10-55-5SAT 인입측(51A)

2.4IEEE V/I0.21.25IEEE V/I0.2SAT 1차측(451A/B)

8-75-7UAT 인입측(51A)

1.80IEEE V/I1.580.96IEEE V/I1.58UAT 1차측(351A/B)

T.DCurve TypePickupT.DCurve TypePickup

변경 후변경 전계전기설치위치

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4.16kV SWGR 보호계전기 검토 결과(계속)

전동기 보호

• 과부하운전 보호, 단락보호 및 차동보호를 위한 정정은 적합

하나, 송전계통 고장 및 이후의 재폐로 조건을 고려하여 역상

전류에 대한 시지연 요소를 변경 하였음

변압기 보호

• 한시 과전류요소 정정은 적합하나, 비대칭 고장전류에 의한

불필요한 계전기 동작을 예방하기 위해 순시과전류 정정값을

125% → 200%로 조정 하였음


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Load Center 차단기 정정 검토 결과

인입 차단기


MCC Feeder ACB와의

보호협조 마진 확보

Int(2)

41.01.0Min(1)

41.01.0XSW-4A,4B

TR 용량변경 반영

(1000=>1300)0.2461.251.10.1640.751

XSW-3C,3D

MCC Feeder ACB와의

보호협조 마진 확보0.2461.251.050.1642.51.05

XSW-3A,3B

STDSTLTDLTSTDSTLTDLT

비 고

변경 후변경 전L/C 번호

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Load Center 차단기 정정 검토 결과(계속)

MCC Feeder 차단기

MCC 휴즈(200A) 및

51GN과 보호협조 고려0.0861.2510.0842.51

3A-D2,D33B-D2,E33C-D1,D2,E33D-D2,E34A-L2,M24B-C1,M2

MCC 휴즈(250A) 및

51GN과 보호협조 고려0.0882.510.0842.51

4A-M1 4B-N1

STDSTLTDLTSTDSTLTDLT비 고

변경 후변경 전L/C Feeder 번호

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Load Center 차단기 정정 검토 결과(계속)

전동기 Feeder 차단기

• 한시요소 : 전부하 전류의 115 ~ 130% 범위에서

적합하게 정정되어 있음

• 순시요소 : 기동전류의 200%를 기준으로 적합하게

정정되어 있음

기타 Feeder 차단기

• 한시요소 : 전부하 전류의 125%를 기준으로


• 순시요소 : 차단기 Sensor Rating의 4배를 기준으로


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지락보호계전기 정정 검토 결과

4.16kV 인입측 지락계전기

480V L/C 지락보호계전기

• 일부 중성점 지락계전기는 MCC Fuse 및 차단기와의 보호

협조를 고려하여 시지연 정정값 변경 : 2초 → 7초

중성점 , 인입측

및 BUS-Tie

OCR

: 최대고장전류의

10%에 정정


5-0.25-0.5Bus-Tie

5-0.56-0.5SAT

인입측

1IEEE V/I0.111Definite0.11SAT

중성점

7-0.26-0.5UAT

인입측

2.3IEEE V/I0.041Definite0.04UAT

중성점

T.DCurve TypePickupT.DCurve TypePickup

변경 후변경 전계전기설치위치

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소내배전계통 보호협조 검토 결과

검토범위

• 소내변압기 1차측 OCR ~ 최하단 MCC Fuse

• 소외계통 고장영향을 받는 계전기 보호협조 적합성 검토

단락과전류 보호협조 적정성 검토 결과

• 효율적인 보호협조를 위해 일부 정정값 변경

(보호계전기 정정 개정 요약표 참조)

4.16kV 계통 지락과전류 보호협조 검토결과

• UAT/SAT 중성점 , 인입측 및 BUS-Tie 지락계전기간 보다

효율적인 보호협조를 위해 정정값 일부 변경 필요

(보호계전기 정정 개정 요약표 참조)


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소외계통 고장시 보호협조 검토

소내모선 저전압 계전기

• 소외계통 상정고장 시에도 모선전압은 저전압계전기

설정치 이하로 감소되지 않음

• 4.16 kV 모선 저전압계전기(27) 설정치 : 78%

• 상정사고시 모선전압은 80% 이상 유지 가능

대형전동기 역상계전기(46)

• 소외계통 고장제거후 재폐로 전까지 발전기 결상운전으로

인해 전동기 전류가 불평형 상태가 됨

• 전압 불평형의 6배 정도의 불평형 전류 발생

(고리1호기 고장시 약 30% 정도의 불평형 전류 발생)

• 전동기 역상계전기의 불필요한 트립을 방지하기 위해

소외계통 고장 조건을 고려한 충분한 시지연 설정 필요

• 시지연 변경 : 1초 → 5초


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붙임붙임 1. 1. 보호협조보호협조 특성곡선특성곡선

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붙임 2. 보호계전기 정정 개정 요약표(1)

1. 4.16kV SWGR 계전기

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1. 4.16kV SWGR 계전기(계속)

붙임붙임 2. 2. 보호계전기보호계전기 정정정정 개정개정 요약표요약표(2)(2)

38

1. 4.16kV SWGR 계전기(계속)


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2. 480V Load Center 계전기

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2. 480V Load Center 계전기(계속)

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2. 480V Load Center 계전기(계속)

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Ⅲ. 결 론

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▣ 송전선로 낙뢰에 의한 파급정지 원인분석 및 재발방지 대책

조치 결과RCP 상불평형 계전기 정정 검토 및 보완(완료)

주변압기 551GN 계전기 경보 전환(완료)

인버터 문제점 분석 및 교체(완료)

보호협조 적정성 분석 및 보완(완료)주변압기, 소내/대기보조변압기, SWYD 재폐로계전기

소외전력 고장에 따른 소내설비 보호협조

소내배전계통 보호협조

▣ 교훈

을종 보호계전기 정정검토 철저 필요

보호계전기 정정기준 및 지침 적기 반영 필요

구형 인버터 근원적 문제 조치 필요

결결 론론

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