원전2차전력계통 심 검사기준설정및산업기술표준적용 - KINS · 2018-01-01 · 2007. 4. 6 전기제어실김복렬([email protected]) 한국원자력안전기술원

2007. 4. 6

전기제어실 김 복 렬 ([email protected])

한 국 원 자 력 안 전 기 술 원

원전원전 22차차 전력계통전력계통

심심··검사기준검사기준 설정설정 및및 산업기술표준산업기술표준 적용적용

2007 안전기술정보회의

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1.1. 개개 요요

2.2. 규제규제 심심··검사검사 기준기준 설정설정

3.3. 산업기술표준산업기술표준 규제규제 적용적용

4.4. 원전원전 22차차 전력계통전력계통 규제규제 현안현안 및및 방향방향

5.5. 결결 론론

목 차

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1. 개 요

규제규제 배경배경

가동원전 수의 증가 및 설비 노후화 등의 영향으로 원자로

정지 등 고장·사건 발생빈도 증가

02년 12월 원자력안전위원회는 “원전 안전에 영향을 미치는

2차 계통 안전검사 확대” 등 원전 안전관리 효율화 방안 의결

04년 5월 제43차 국정과제회의에서 원전 2차 계통 안전규제

를 과기부가 담당하도록 협의 및 결정

원전 2차 계통 안전규제 업무이관(인력 포함) 최종 합의

(’05.4)

원전 1,2차 계통 통합규제검사 수행(’05.5)

원자력법 관련 시행규칙 개정 및 고시 3건 개·제정(’05.5)

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1. 개 요

규제규제 목적목적

원전 2차 계통설비의 빈번한 고장 및/또는 불시정지로 인해

발전소 안전관련 설비에 미치는 영향(challenges)을 최소화

하기 위함

10CFR 50, App. A, AOO(예, 터빈발전기 정지) 참조

초기사건(initiating events) 빈도를 줄임

원전 1,2차 계통에 대한 안전규제 심·검사를 종합적으로

수행하여 규제의 일관성 및 효율성 향상

원자력발전소 불시정지로 인한 일반 국민의 심리적 불안감

감소 및 원자력시설에 대한 수용성 증대

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1. 개 요

규제검사규제검사 결과결과

20여건의 지적·권고사항 발행을 통해 설비개선 및 절차서

제·개정을 요구

원전 2차 전기설비 기능 및 성능확인 절차 보완

스위치야드설비 점검 및 운영관리 책임한계 설정·준수

원전 2차 축전지설비의 검사범위 축소 조정 및 성능 확인

관련 규정 및 절차에 따른 철저한 책임정비 유도 및 확인

노형별 검사지침서 및 검사점검표 개발·활용

리스크정보 활용 정기검사(RIPI) 지침서 개발·활용

원전 불시정지 유발가능설비에 대한 중점검사 강화

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1. 개 요

규제규제 InsightsInsights

원전 2차 계통에 대한 규제의 목적 및 인식(예, 운영, 설계 등)

부족

원전 2차 계통 규제를 위한 원자력법 관련 규칙 및 고시 정비

필요

원전 2차 계통 규제 심·검사를 위한 상세기준 수립 필요

원전 2차 계통 규제에 산업기술표준(예, IEEE 등) 적용을 위한

승인(endorsement) 필요

원전 2차 계통의 불시정지 유발가능설비에 대한 품질요건 및

경년열화 관리프로그램의 보완 필요

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2. 규제 심·검사 기준 설정

원자력법원자력법 관련관련 규칙규칙 및및 고시의고시의 정비정비

원전 2차 계통 규제를 위한 현행 시행규칙 및 고시

원자력법 시행규칙 제19조(정기검사)

고시 제2005-8호: 기타 원자로의 안전에 관계되는 시설에 관한

규정

고시 제2005-9호: 원자로시설의 사용전 검사에 관한 규정

고시 제2005-10호: 원자로시설의 정기검사 대상 및 방법에 관한

규정

원전 2차 계통 규제를 위한 규칙 및 고시 추가 제·개정(안)

원자력법 시행규칙 제7조(건설허가 첨부서류의 작성) 제3항8.전력계통에 관한 각목의 사항

원자로시설 등의 기술기준에 관한 규칙 제24조(전력공급설비)

원전 2차 계통 규제에 산업기술표준 적용에 관한 고시 제정

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원전원전 22차차 계통계통 심심··검사검사 지침서지침서 개정개정

경수로형 원자력발전소 안전심사지침서(KINS/GE-N001) 개정

원자력법 관련 시행규칙 및 고시 반영

원자로시설 등의 기술기준에 관한 규칙 반영

원전 2차 계통 심·검사 관련 산업기술표준 반영

노형별 검사지침서 및 검사점검표(KINS/GE-X000) 개정

원자력법 관련 시행규칙 및 고시 반영

원자로시설 등의 기술기준에 관한 규칙 반영

원전 2차 계통 심·검사 관련 산업기술표준 반영

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(신규원전 적용)

제24조(전력공급설비):

①항~⑥항 (안전관련 전력공급설비)

⑦항: 원전 2차 전력공급설비(주발전기, 변압기 등)는 그 기기의고장이나 오 작동으로 인한 불시발전정지를 최소화할 수 있도록실증기술을 이용하여 품질기준에 적합하게 설계 및 설치하며, 경년열화 영향을 반영한 예방정비프로그램에 따라 유지하여야한다.

제24조(전력공급설비):

①항~⑥항 (안전관련 전력공급설비)

원자로시설기술기준에관한 규칙

(주발전기 포함)


8. 전력계통에 관한 각목의 사항

가. 개요

나. 발전소외 전력계통

다. 발전소내 교류전력계통

라. 발전소내 직류전력계통

마. 소내정전사고(SBO)

8. 전력계통에 관한 각목의 사항

가. 개요

나. 발전소외 전력계통

다. 발전소내 교류전력계통

라. 발전소내 직류전력계통

원자력법시행규칙제7조제3항(SAR 양식)

비 고제·개정(안)현행 규정구 분

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제24조(전력공급설비): 계속

⑧항: 원전 2차 전력공급설비의보호채널은 오작동 또는 고장으로 인한 불필요한 발전정지를 최소화할 수 있도록 신뢰성을 확보하고 다중성 설계요건을 만족하여야 한다.

⑨항: 원전 2차 전력공급설비의건전성 및 성능을 확인하기 위해주기적인 시험, 점검 및 검사가수행되어야 한다.

제24조(전력공급설비):원자로시설기술기준에관한 규칙


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(신규 제정)- 소외전력계통설비에 관한 KEPIC-ENB6220 (IEEE 765) 적용

- 주발전기설비에 관한 IEEE C50.13, KEPIC-EEB1000 (NEMA MG-1) 적용

- 변압기설비에 관한 KEPIC-EEC2100 (IEEE C57.12.00) KEPIC-EEC2200 (IEEE C57.12.90) 적용

- 고전압 교류차단설비에 관한 KEPIC-EED1100 (IEEE C37.06, C37.09, C37.013) 적용

- 보호계전기설비에 관한 KEPIC-EEF1000 (IEEE C37.90), KEPIC-EEF2000(IEEE C37.90.1), IEEE C37.90.2, IEEE C37.90.3 적용

- 직류전력설비에 관한 KEPIC-ENB6230 (IEEE 946) 적용

- 무정전 인버터설비에 관한 KEPIC-EEL1000 (IEEE 944) 적용

없 음과학기술부고시 신규제정(안)


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(신규 제정)8.4 소내정전사고(SBO)

(신규 제정)

(신규 추가)

8.3.1 소내 교류전력계통

(부록-주발전기·변압기 지침)

8.3.2 소내 직류전력계통

(비안전 직류설비 포함)

8.3.1 소내 교류전력계통

8.3.2 소내 직류전력계통

(신규 추가)

8.2 소외전력계통

부록-GCB/GLBS 지침

(고압차단기설비 포함)

8.2 소외전력계통

부록-GCB/GLBS 지침

(신규 제정)

8.1 전력계통 - 개요

표8-1: 허용기준 및 지침

(2차계통 산업기술표준 적용)

8.1 전력계통 - 개요

표8-1: 허용기준 및 지침

안전심사지침서(KINS/GE-N001)

비 고제·개정(안)현행 지침구 분

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3. 산업기술표준 규제 적용

소외전력계통설비에 대한 산업기술표준 적용

KEPIC-ENB6220 (IEEE 765)

규제 및 설계 요건문서

Standard Review Plan, Sec. 8.2: Offsite Power System

ALWR URD, Chapter 11: Electric Power Systems

적용 발전소

System 80+ Design Control Document, Vol. 11

울진 3~6, 영광 3~6, 신고리 1~4 등

규제 보완사항 도출

2007.12월까지 완료 예정

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주발전기설비에 대한 산업기술표준 적용

IEEE C50.13, KEPIC-EEB1000 (NEMA MG-1)


Standard Review Plan: No Comment

ALWR URD, Chapter 13: Main Turbine Generator Systems

적용 발전소


W AP-1000 Design Control Document 등



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변압기설비에 대한 산업기술표준 적용

KEPIC-EEC2100 (IEEE C57.12.00), -EEC2200 (IEEE C57.12.90)




적용 발전소

W AP-1000 Design Control Document



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고전압 교류차단설비에 대한 산업기술표준 적용

KEPIC-EED1000 (IEEE C37.04, C37.06, C37.09, C37.013)


Standard Review Plan, Sec. 8.2: Offsite Power System


적용 발전소



울진 5~6, 영광 5~6, 신고리 1~4 등



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보호계전기설비에 대한 산업기술표준 적용

KEPIC-EEF1000 (IEEE C37.90), -EEF2000 (IEEE C37.90.1~3)



ALWR URD, Chapter 11: No Comment

적용 발전소




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직류전력설비에 대한 산업기술표준 적용

KEPIC-ENB6230 (IEEE 946)




적용 발전소



울진 5~6, 영광 5~6, 신고리 1~4 등



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무정전 인버터설비에 대한 산업기술표준 적용

KEPIC-EEL1000 (IEEE 944)



ALWR URD, Chapter 11: No Comment

적용 발전소

없 음



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4. 원전 2차 전력계통 규제 현안 및 방향

스위치야드설비 신뢰도 현안

현안 내용

TS LCO에 따른 소외전력 운전성 확보

발전소 정비규정에 따른 송전망 상태 감시

RG1.155에 의거, 소외전력 복구절차 확립

빈번한 송전망 고장에 의한 소외전력 상실사건 재평가

규제 및 설계요건

원자로시설등의기술기준에관한규칙 제24조(전력공급)

10CFR 50, App. A, GDC 17, 10CFR 50.63, 50.65 등

규제 방향

효율적 운영, 관리 및 예방점검 방안을 수립 및 이행 요구

책임한계, 정비, 설계변경, 개폐요건 등을 협약내용에 명시

스위치야드설비 고장시 신속대응체제 및 복구절차 수립

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참고: 스위치야드설비 신뢰도에 관한 규제배경

LOOP가 SBO 사고의 시발점이며, LOOP 빈도나 기간의 증가는

노심손상(CDF) 위험도를 증가

전력산업 규제 완화로 인해 송전망 신뢰도 및 소외전력계통

의 안전성 현안문제 대두

2003.8.14일, 북미 대정전사고로 9개 원전 소외전력 상실

미국 NRC는 원전 송전망 신뢰도와 소외전력 상실(LOOP 발생

빈도·기간, SBO 위험도 등)에 대한 종합적인 검토프로그램을

착수

Generic Letter 2006-02 발행 및 사업자 조치사항 요구

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참고: 미국 원전의 LOOP 발생빈도 분석(1986-2004)

운전 중의 LOOP 분석결과(0.036/rcry)

송전망 관련 LOOP: 52%

스위치야드 관련 LOOP: 29%

날씨 관련 LOOP: 13%

발전소 관련 LOOP: 6%

정지 중의 LOOP 분석결과(0.2/rcry)

스위치야드 관련 LOOP: 51%

발전소 관련 LOOP: 26%

날씨 관련 LOOP: 18%

송전망 관련 LOOP: 5%

(* NUREG/CR-6890 발췌)

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보호계전기 및 트립 채널의 다중화 설계개선현안 내용

전기-기계식(EM) 보호계전기의 노후화 및 고장 증가

2000년~2006년, 국내원전에서 41건의 전기설비로 인한 불시정지 발생, 그 중 10건이 계전기 오작동(24.4%)으로 발생


규제요건: 없 음

설계요건: ALWR URD, Chapter 13: Turbine Generator Sys.

규제 방향단일 채널의 보호계전기 및 제어카드 고장이나 오작동으로 인한발전정지를 최소화할 수 있도록 설비의 다중화 설계개선 권고

보호계전기 및 제어카드에 대한 주기 점검·감시활동을 포함하여강화된 경년열화 관리방안 권고

디지털 보호계전기 채택을 통한 다중화 설계전략 유도

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참고: 보호계전기의 다중성 설계요건ALWR URD, Chapter 13: Main Turbine Generator Systems

Sec. 3.3.3.8.2, The turbine protection system design shall include redundant instrumentation with a coincident logic trip system to improve system reliability by reducing false and spurious trips.

Sec. 4.3.7.5.2, The generator protection system design shall include redundant instrumentation with a coincident logic trip system to improve system reliability by reducing false and spurious trips.

Sec. 4.3.7.5.4, Provisions for on-line testing of trip devices shall be provided.

EPRI Nuclear Maintenance Application Center 보고서Sec. 5.1.2.4, It is still possible to use redundant relays to improve reliability and to reduce single-point failure exposure by using a two-out-of three voting scheme.

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불시정지 유발가능설비에 대한 경년열화 관리현안 내용

터빈발전기 등 2차측 설비의 고장 또는 오작동으로 인한 발전또는 원자로 정지가 전체 정지 횟수의 약 70% 정도를 차지

원전 2차측 설비 고장은 안전관련 계통에 불필요한 challenge을 주고 발전소 가동율, 안전성, 사회적 수용성에 영향을 미침



설계요건: ALWR URD, Chapter 1: Overall Requirements

규제 방향

발전정지 또는 원자로정지를 효과적으로 예방하기 위하여 불시정지 유발가능설비에 대한 경년열화 관리방안 수립 및 이행을권고(기기의 설계수명 관리 등)

불시정지 유발가능설비에 대한 차등화된 품질관리(Graded-QC) 수립 및 이행 권고(운전·보수 관점 강화)

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참고: 원전 불시정지에 따른 안전성 평가

원자로 또는 발전 불시 정지시, 주발전기 무효전력 공급 중단

으로 주변 스위치야드의 전압 강하 발생

대개의 경우 “운전 예비력” 확보를 통해 신속 복구

스위치야드 전압이 소내 전력모선의 저전압계전기(UV) 동작

설정치 이하로 떨어지면 소외전력 차단 -> LOOP 발생

소내 안전모선의 주요 전기부하, 유도전동기의 토크(torque)는

인가된 전압의 자승에 비례

전압이 약간 감소에도, 전동기 토크는 크게 감소하므로(예, 전압

10% 감소, 토크 20% 감소) 규정시간 내에 정격속도 도달 실패,

또는 속도하강 운전 또는 정지

기타 전기부하는 전자접속기(contactor)의 작동으로 상실

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참고: 원전 불시정지에 따른 안전성 평가 (계속)

스위치야드 전압이 UV 동작 설정치 이하로 떨어지지 않으면

-> Not LOOP

유도전동기의 기동전류가 정격전압에서 정격 부하전류에 비해

5-8배 정도 흐르므로, 상당한 전압 강하 예상

EDG 부하순차투입이 실패하면, UV에 의한 LOOP 발생 예상

발전 정지시 스위치야드 전압이 떨어져 완전 또는 부분 LOOP

발생빈도 증가, 비상디젤발전기 작동 요구

원전이 EDG을 이용하여 LOOP 사건에 대처하도록 설계되나,

LOOP 발생 빈도나 기간의 증가는 노심손상빈도(CDF) 증가를

초래

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원전 2차 계통 디지털 제어설비의 신뢰성 현안현안 내용

영광1호기 디지털 터빈제어설비의 오작동에 의한 SI 발생

고리1 및 울진 6호기 디지털 AVR 설비의 3중 제어기 통신오류

고리3호기 터빈 제어 및 감시 워크스테이션 조작 미숙

영광2호기 디지털 주급수 제어카드(DCS) 오작동 등 고장 발생



설계요건: EPRI TR-106439, 상용 등급 디지털설비 인증지침

규제 방향하드웨어 신뢰성 및 품질보증 문제

차등화된 소프트웨어 V&V 및 통신오류 Tolerant 문제

전자파 검증문제

운전경험 반영 등

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5. 결 론

원전 2차 계통 규제를 위한 원자력법 관련 규칙 및

고시 재정비

원전 2차 계통 규제에 산업기술표준(예, IEEE 등) 적용

원전 2차 계통 규제를 위한 심·검사 지침서 개정

원전 2차 계통의 불시정지 유발가능설비에 대한 품질

요건 및 경년열화 관리프로그램의 보완 필요

원전 2차 계통 규제 현안에 대한 사업자의 적극적인

대처방안 이행 필요

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