원자력안전 기술정보회의

2006년 4월 6일~7일

발전소발전소 낙뢰보호낙뢰보호 설비규제방향설비규제방향

전 기 제 어 실

주 운 표zhu@kins.re.kr

2제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

발표순서발표순서

서론: 규제동향 및 배경

규제요건 검토

규제 예상 범위

관련 규제 대상의 예시

낙뢰보호 원리 예시

규제입장

결론

3제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

서론서론: : 규제동향규제동향 및및 배경배경

원전 2차계통의 검사대상 확대

불시 정지에 대한 규제관심 고조전기적 결함: 1996-2005년 불시정지 중 8-43%

4제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

서론서론: : 규제동향규제동향 및및 배경배경

국내원전

전기결함 22건(1978년 이후) 중 낙뢰관련이 많음

직접원인: 4건

직간접원인: 13건

미국원전

미국 NRC 규제지침 Reg. Guide 1.204 발표“Guideline for Lightning Protection of NPPs”,

2005.11

5제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

서론서론: : 규제동향규제동향 및및 배경배경

미국원전 낙뢰영향 분석 [NUREG/CR-6866, JUL’05]미국내 107개 발전소 중에 60개 발전소는 낙뢰로 인한 소외전원 상실이나 원자로

정지가 한 건도 없었으나, 최근 연구결과는 상반된 결과를 보임. 1996년도 보고서

J.E. Davis, M. Subudhi, D.P. Carroll, “Aging Assessment of Surge Protective Devices in Nuclear Power Plant,” NUREG/CR-6340, Jan. 1996.

최근 분석결과1980-2003년 전반적으로 낙뢰로 인한 사건은 감소추세

송전선 낙뢰보다는 국부적인 낙뢰로 인한 손상으로 확인

P.D. Ewing, A, Kisner, K. Korsah, M..Moore, Wilgen, R., Wood, “Technical Basis for Regulatory Guidance on Lightning Protection in Nuclear Plants", Version 4.0, Feb, 2005, NUREG/CR-6866, ORNL/TM-2201/140

6제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

서론서론: : 규제동향규제동향 및및 배경배경

미국원전 낙뢰영향 분석 [NUREG/CR-6866, JU ‘05]

미국원전낙뢰관련사건경향

0

5

10

15

20

25

연도

건수

계열2 12 6 14 14 10 18 18 19 14 11 13 23 7 6 9 5 8 3 5 7 1 3 2 10

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

선형추세선

최소자승형 추세

7제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

서론서론: : 규제동향규제동향 및및 배경배경

미국원전 낙뢰영향 분석 [NUREG/CR-6866, JUL’05]

10/6626/174기타 기기손상

1/6620/174기상관측설비 기능상실

0/664/174화재유발

3/666/174소방계통손상

2/6620/174제어봉전원 전압(원자로정지)

18/6658/174원자로 정지유발

11/66(분류안됨)저전압 과도 유발

0/661/174소외전원상실 후 기기손상

21/6641/174부분적 소외전원상실

172(재확인66건)174전체 LER 조사건수

1992～20031980～1991

8제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

규제요건규제요건 검토검토

원자로 시설등의 기술기준에 관한 규칙제13조(외적요인에 관한 설계기준)

안전에 중요한 구조물, 계통 및 기기는 … 예상가능가능한 자연현상과 … 예상가능한 외부인위적사건 영향에 의하여 그 안전기능이 손상되지 않도록 설계하여야 한다…. [설계기준은 각호 고려1,2,3,4]

10 CFR 50 GDC 2

DESIGN BASES for Protection Against Natural Phenomena

SCC must be designed to withstand natural phenomena…. [design bases must reflect 1,2,3]

9제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

규제규제 예상예상 범위범위

Scope for LPS (Lightning Protection System)

Power Plant & Relevant anciliary facilites

Plant Switchyard

Electrical Distribution System, I & C,

Communication Sytem, Personal Protection

Other Important Equipment

10제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

관련관련 규제규제 대상의대상의 예시예시

Standards for LPS (Lightning Protection System)

11제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

낙뢰보호원리낙뢰보호원리-- 전자기학적전자기학적 접근법접근법

멕스웰방정식 - R,L,C 결합

12제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

낙뢰로낙뢰로 인한인한 잡음잡음 도입도입 원리원리 예시예시

공통공통ZZ결합결합((유도성유도성:L):L) 이격요건이격요건 미준수미준수 경우경우

원인: 인접전력선 L

원리: 앙페어법칙적용

변위전류존재함

가상 폐루프가 실제함.상호인덕턴스 작용.

직류회로도 변화자계

E = M di/dtE : 2차회로 유도전압

M : 상호인덕턴스(자속 량)

di/dt : 1차회로의 전류변화율

저 임피던스회로민감

과도현상의 고주파 성분(주파수함수)에 따라

13제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

낙뢰보호원리낙뢰보호원리 예시예시: Noise Reduction(1), : Noise Reduction(1), 계측설비보호계측설비보호10501050

잡음원에서 억제

솔레노이드 코일

사이리스터, 전동기, 발전기다이오드/ 콘덴서/ RC 필터/ 바리스터 설계

통로차단: 제어케이블 위치및 격리

케이블 포설시 방사선포설, 연가

전력선과 최대이격, 전력선과 직각

제어케이블 길이 최소화, 부주의한 루프, 우회의 배제물리적인 격리/ LC 회로 결합주의

차폐---, 접지---, 필터---

14제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

낙뢰보호원리낙뢰보호원리 예시예시: Noise Reduction(2):: Noise Reduction(2):계측설비보호계측설비보호10501050

잡음원 억제, 통로차단

차폐전자기기의 외함, 케이블 차폐

구멍및 이음새 분석, 접지가 차폐파괴여부

파장과 관계식

(λ/20이하의 틈새)

우선 도체로 감싼 후 접지

프라스틱케이스: 도전 페인트 사용

문제는 자기 차폐,

케이블에 차폐는 외함과 envelope 형성

15제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

낙뢰보호원리낙뢰보호원리 예시예시: Noise Reduction(3): Noise Reduction(3)계측설비보호계측설비보호10501050

잡음원에서 억제, 통로차단, 차폐

필터: 리드선이 간섭발생

고주파잡음은 필터로 차단

사용신호를 감쇄시키지 않도록

전력선 필터는 전도성 EMI방지용으로 CM/DM 혼합형

기기내부 케이블 짧게, 인입리드선의 문제는?

필터링된 케이블과 안된 케이블 꼬기?

전력리드선과 신호/논리케이블 꼬기?

기기접지가 잡음원이 될 수 있다?

외부 전계 분리를 위해서 RF 쵸크/ 페라이트비드

단자블럭에 콘덴서 삽입하여 신호접지로 우회

고조파 잡음차단…0.1마이크로패랫인가?

16제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

격리변압기(양단차단 콘덴서)

중성변압기

1:1 변압기원리

1차이상신호가 2차 측 공통모드잡음으로 상쇄

차동증폭기

광섬유 케이블 사용때 입출력회로에 주의

서지억제

서지어레스터, 다이오드, 크리스털 필터,이온화된 스파크

gap

낙뢰보호원리낙뢰보호원리 예시예시: Noise Reduction(: Noise Reduction(기타설비기타설비))계측설비보호계측설비보호10501050

17제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

규제입장규제입장

Reg. Position 1

ENDORSEMENT OF 4 standards for design and

installation of LPS in NPPs

IEEE 665, 666, 1050, C62.23

Reg. Position 2

Testing and Maintenance

Inspection

Annual or Semi-annual depending on climate conditions

4-5 yrs interval for in-depth inspection

18제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

규제입장규제입장

Reg. Position 2

Inspection Req’mts

All conductors and system components

Tightening of all clamps and splicers

Measurement of the earth grounding resistance

Measurement of the resistance of ground terminals

Inspection or testing of grounding system

Refastening and tightening of components and

conductors as required,

Inspection when LPS alrered or changes

Complete records.

19제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

발전소발전소 낙뢰보호설비낙뢰보호설비 규제방향규제방향: : 결결 론론

국내 규제요건 필요

관련 연구 및 의견수렴 단계 준비

규제방향(1)- 심사 우선 시범적용

계측분야는 IEEE1050(KEPIC EMC5000)를 적용.

전력계통분야는 2차 계통 검사확대에 따라 관련 산업

기술기준을 적용.

IEEE 665, 666. C62.23

규제방향[2] –순차적용

신규원전시설검사, 가동중 원전시범적용

20제3분과 :원전 2차계통 검사효율화 방안

감사합니다감사합니다..

질문을 받겠습니다.

경청해주셔서 감사합니다.