원자력발전소 4.16kV 차단기반 개선공사 리스크 분석 연구

Abstract

본 연구에서는 발전소 정지 및 안전모선의 정전 사례를 분석하여 원자력 발전소 비안전등급 4.16kV 고압차단기반 개선공사 시 발생할 수 있는 안전모선 정전발생의 잠재 리스크를 분석 연구하고 리스크 모델을 수립하였다. 원자력발전소는 방사능물질 유출의 위험에 대비하기 위해 비정상 상황에서 노심을 냉각하고 방사능 물질의 외부 유출을 막는 고유의 안전설비를 갖추고 있다. 이러한 안전설비의 전원은 다양성 및 다중성과 물리적, 전기적 독립성을 갖춘 안전모선에서 공급하여 고신뢰성을 확보하고 있다. 그러나 발전소가 정지하고 설비교체 및 정비를 하는 계획예방정비기간에는 발전기로부터 공급되는 소내전원이 중단되므로 비안전모선과 안전모선의 전원이 한 변압기를 통해 소외전원으로 부터 공급받게 된다. 따라서 비안전모선에서 이루어지는 차단기반 교체공사 중 고장이나 오신호의 발생은 보호협조와 절연협조의 실패와 결합될 때 안전모선에 파급되어 안전모선의 정전을 유발할 수 있다. 특히 프로젝트 리스크관리 관점에서 볼 때 비안전설비의 교체공사에서 안전모선으로 영향을 주는 고장의 리스크는 공사의 참여자들이 인지 및 예상하지 못하는 블랙스완 리스크로 작용하여 인적오류 발생 가능성이 크다. 이러한 문제를 해결하기 위해 원전안전운영정보시스템(OPIS)의 2000년부터 2019년 20년간의 안전모선정전과 발전정지 사건 중 차단기반 설비와 연관된 32건을 추출하고 근본원인 분석기법을 적용하여 원자력발전소 차단기반 설비교체 시 발생할 수 있는 안전모선 정전 파급의 잠재적 리스크를 분석하고 리스크 모델을 구축하였다. 이 연구는 차단기반 개선 및 교체시 설계에서 시공에 이르는 전 단계의 안전모선 정전의 잠재적 리스크를 분석하여 예상, 측정이 가능한 관리 대상 영역의 리스크로 환원하고 이를 방지할 수 있는 방벽 분석을 제시한다. 현재 1978년 상업운전을 개시한 원자력 발전소의 차단기반 교체주기가 도래하여 전 원자력발전소의 차단기반이 개선 및 교체되고 있다. 향후 본 연구 결과를 토대로 차단기반 교체 시 안전모선의 정전을 방지하여 원자력 발전소의 안전성과 신뢰도 개선에 기여하리라 생각한다.

In this study, we analyzed the potential risks of safety bus power outages that could occur in the construction of non-safety grade 4.16kV circuit breaker(Switchgear) in nuclear power plants by analyzing cases of power plant shutdown and safety power outages, and established a risk model. To prepare for the risk of radioactive spills, nuclear power plants are equipped with unique safety equipment to cool down the core in abnormal situations and to prevent the outflow of radioactive materials to safely shut down the plant. The power supply of these safety facilities is supplied by the safety bus, and the safety bus has secured reliability by forming two series with diversity, multiplicity, and physical and electrical independence. However, during the planned overhaul period when the power plant is stopped and the facility is replaced and maintained, the on-site power supply from the generator is interrupted, so the power of the non-safety bus and safety bus is supplied from the off-site power through one transformer. Therefore, the occurrence of a failure or false signal during the circuit breaker replacement work performed on the non-safety bus may spread to the safety bus when combined with the failure of protection coordination and insulation coordination, which may cause a power failure of the safety bus. In particular, from the project risk management point of view, the risk of failure affecting the safety bus in the replacement of non-safety equipment acts as a black swan risk that is not recognized and anticipated by the participants. In order to solve this problem, 32 cases related to the Switchgear were extracted during the 2000 ~ 2020 safety bus interruption and power generation outages of the nuclear power plant safety operation information system (OPIS). The root cause analysis method was applied to analyze the potential risks of safety bus power outages that could occur when replacing nuclear power plant Switchgear and established a risk model. This study analyzes the potential risks of safety bus power outages from design to construction when circuit breaker improvement and replacement, and suggests a barrier analysis that can reduce and prevent risks in the area under management that can be predicted and measured. Currently, the Switchgear replacement cycle for nuclear power plants, which started commercial operation in 1978, has arrived. and the Switchgear of all nuclear power plants are being improved and replaced. In the future, based on the results of this study, it is expected that the safety bus outage will be prevented during replacing the Switchgear, thereby contributing to the improvement of safety and reliability of nuclear power plants.