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.