Analysis of electric systems' structures in nuclear power plants with emphasis on ensuring operational reliability

• Autorzy: Paska Józef , Marchel Piotr , Terlikowski Paweł , Pawlak Karol

Warianty tytułu

PL

Analiza struktur układów elektrycznych w elektrowniach jądrowych z podkreśleniem zapewnienia niezawodności operacyjnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper the analysis of electric systems' structures in nuclear power plants with emphasis on ensuring the operational reliability has been prepared. The authors focused on different issues regarding necessary conditions of a safe work of nuclear power plant. Based on authors research the auxiliaries’ power supply systems must be designed to assure a maximal reliability level of the supply for the most important auxiliaries. In the nuclear power plant, it is necessary to remove the decay heat produced in nuclear fuel during the long time after the reactor shutdown. It is also necessary to supply the devices responsible for the radiation protection of people and environment. The authors analyzed the categories of the nuclear power plant auxiliaries and the standards for qualifying electrical equipment for nuclear power plants. Electric part of nuclear power plant is a set of electric power equipment, interconnected using the electric current paths, designed to leading-out energy from the power plant to the electric power system (power leading-out system) and to supply auxiliaries (auxiliaries’ power supply system). The tasks of auxiliaries’ power supply system in normal conditions differ significantly from the tasks that this system satisfies in the transient conditions: starts-up, shut-downs and failures. The other thing is presented review of solutions of auxiliaries’ power supply in currently developed plants. The paper presents the solutions of auxiliaries’ power supply system in chosen power plants, which are presently design and/or in construction process.

PL

W artykule dokonano analizy struktur układów elektrycznych w elektrowniach jądrowych, ze szczególnym uwzględnieniem zapewnienia niezawodności operacyjnej. Autorzy skupili się na różnych zagadnieniach dotyczących niezbędnych warunków bezpiecznej pracy elektrowni jądrowej. Układy zasilania potrzeb własnych muszą być projektowane tak, aby zapewnić maksymalny poziom niezawodności zasilania najważniejszych odbiorników potrzeb własnych. W elektrowni jądrowej konieczne jest usuwanie ciepła wytwarzanego w paliwie jądrowym przez długi czas po wyłączeniu reaktora. Konieczne jest również zasilanie urządzeń odpowiedzialnych za ochronę radiologiczną ludzi i środowiska. Autorzy przeanalizowali kategorie urządzeń potrzeb własnych elektrowni jądrowej oraz standardy kwalifikowania urządzeń elektrycznych dla elektrowni jądrowych. Część elektryczna elektrowni jądrowej to zespół urządzeń elektroenergetycznych, połączonych torami prądowymi, przeznaczony do wyprowadzenia energii z elektrowni do systemu elektroenergetycznego (układ wyprowadzenia mocy) oraz do zasilania potrzeb własnych (układ zasilania potrzeb własnych). Zadania układu zasilania potrzeb własnych w normalnych warunkach znacznie odbiegają od zadań, które spełnia ten układ w warunkach przejściowych: rozruchy, wyłączenia i awarie. Kolejnym elementem artykułu jest przegląd rozwiązań zasilania potrzeb własnych w obecnie budowanych elektrowniach jądrowych. W artykule przedstawiono rozwiązania układów zasilania potrzeb własnych w wybranych elektrowniach, które są obecnie projektowane i / lub budowane.

Słowa kluczowe

EN

power plant electric systems; auxiliary systems; nuclear power plant; reliability; EPR; ABWR; AP 1000; układy elektryczne elektrowni; układy potrzeb własnych; elektrownia jądrowa; niezawodność; EPR; ABWR; AP 1000

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2020
• Tom: Nr 5
• Strony: 70--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Paska Józef

• Institute of Electrical Power Engineering at Warsaw University of Technology

autor

Marchel Piotr

• Institute of Electrical Power Engineering at Warsaw University of Technology

autor

Terlikowski Paweł

• Institute of Electrical Power Engineering at Warsaw University of Technology

autor

Pawlak Karol

• Institute of Electrical Power Engineering at Warsaw University of Technology

Bibliografia

• [1] Gu Z.: History review of nuclear reactor safety. Annals of Nuclear Energy, vol. 120, pp. 682-690, 2018.
• [2] Thai D.K. and Kim S.E.: Safety assessment of a nuclear power plant building subjected to an aircraft crash. Nuclear Engineering and Design, vol. 293, pp. 38-52, 2015.
• [3] Kumar M., Whittaker A.S. and Constantinou M.C.: Extreme earthquake response of nuclear power plants isolated using sliding bearings. Nuclear Engineering and Design, vol. 316, pp. 9-25, 2017.
• [4] Aroyan S.A.: Calculating the Starting Currents of Electric Motors in 0.4 kV Auxiliary Networks of Nuclear Power Plants. Power Technology and Engineering, vol. 52, no. 1, p. 116–119, 2018.
• [5] Krutikov K.K., Ivanov V.V., Rozhkov S.G. and Butrimov V.N.: Possibilities for Optimizing the Self-Starting Process of Auxiliary Electric Motors at a Nuclear Power Plant. Power Technology and Engineering, vol. 51, no. 6, p. 719–727, 2018.
• [6] Sharma P.K., Bhuvana V. and Ramakrishnan M.: Reliability analysis of Diesel Generator power supply system of Prototype Fast Breeder Reactor. Nuclear Engineering and Design, vol. 310, pp. 192-204, 2016.
• [7] Paska J.: Elektrownie jądrowe [Nuclear power plants]. Warsaw: Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, 1990.
• [8] Paska J.: Potrzeby własne i rozwiązania strukturalne części elektrycznej elektrowni jądrowych [Auxiliaries and structural solutions of the electrical part of nuclear power plants]. Przegląd Elektrotechniczny, Vol. 1-2, pp. 29-31, 1990.
• [9] Pawlik M. and Strzelczyk F.: Elektrownie [Power plants]. Warsaw: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 2012.
• [10] Paska J.: Wytwarzanie energii elektrycznej [Generation of electricity]. Warsaw: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2018.
• [11] Pawlik M. and Skierski J.: Układy i urządzenia potrzeb własnych elektrowni [Systems and devices for power plant auxiliaries]. Warsaw: Wydawnictwo Naukowo - Techniczne, 1986.
• [12] IEEE 323-1983 - Standard for Qualifying Class 1E Equipment for Nuclear Power Generating Stations, 1983.
• [13] IEC/IEEE 60780-323-2016 - International Standard - Nuclear facilities -- Electrical equipment important to safety -- Qualification, 2016.
• [14] ABWR Overview, GE Energy / Nuclear, 2004.
• [15] EPR European Pressurized Water Reactor – Rapport préliminaire de sureté de Flamanville 3 Électricité de France, Paris: Électricité de France, 2006.
• [16] The Pre-Construction Environmental Report (PCER), AREVA, EDF, 2010.
• [17] The Westinghouse AP1000 Advanced Nuclear Plant – Plant description, Westinghouse Electric Co., LLC, 2003.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).