KR101111262B1 - 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치 - Google Patents

원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101111262B1
KR101111262B1 KR1020100130924A KR20100130924A KR101111262B1 KR 101111262 B1 KR101111262 B1 KR 101111262B1 KR 1020100130924 A KR1020100130924 A KR 1020100130924A KR 20100130924 A KR20100130924 A KR 20100130924A KR 101111262 B1 KR101111262 B1 KR 101111262B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
low voltage
high voltage
control rod
controlling
Prior art date
Application number
KR1020100130924A
Other languages
English (en)
Inventor
김항배
한희환
임형순
김용훈
홍형표
이영준
김재철
Original Assignee
한국전력기술 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력기술 주식회사 filed Critical 한국전력기술 주식회사
Priority to KR1020100130924A priority Critical patent/KR101111262B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101111262B1 publication Critical patent/KR101111262B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C7/00—Control of nuclear reaction
    • G21C7/36—Control circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치는 입력 전원을 원자로의 제어봉 제어를 위한 운전용 저전압으로 변압하는 저전압 변압부; 상기 입력 전원을 상기 제어봉의 제어를 위한 운전용 고전압으로 변압하는 고전압 변압부; 상기 저전압 변압부에서 변압된 저전압 전원을 정류하는 저전압 정류부; 상기 고전압 변압부에서 변압된 고전압 전원을 정류하는 고전압 정류부; 및 상기 제어봉의 제어를 위한 제어신호에 따라, 상기 정류된 저전압 직류전원 또는 상기 정류된 고전압 직류전원 중 어느 하나를 선택하는 적어도 하나 이상의 전자식 스위치부를 포함하며, 또한, 입력전원의 순간정전을 극복하기 위해 사용하던 기존의 전동기/발전기 세트 대신 초고용량 캐패시터의 충전에너지를 이용하여 계속적으로 제어봉제어계통에 필요한 동작 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.

Description

원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치{An apparatus supplying power for controlling a control rod of a Nuclear Power Plant}
본 발명은 원자력발전소의 원자로 상부에 설치된 제어봉의 인출, 삽입을 통하여 원자로 출력을 제어하는 제어봉 제어계통에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 현재의 경수로 원전에서 사용하고 있는 3 상 교류 위상제어 반파 정류식 제어봉 제어방식 대신에 직류전원 제어방식을 이용하여 제어봉을 제어하기 위한 전력 제어 기술에 관한 것이다.
종래의 제어봉제어계통 시스템은 제어봉제어계통에 전원을 공급하는 전동기/발전기 세트와 전동기/발전기 세트로부터 전원을 공급받아 제어봉을 구동시키는 제어봉제어계통으로 대별할 수 있다. 각각의 기능을 살펴보면 다음과 같다.
첫째로 전동기/발전기 세트는 제어봉 제어계통에 양질의 정현파 3상 교류전원을 공급하고 일정시간(예를 들어, 1초) 동안의 입력전원 정전 시에도 계속적인 전원공급이 가능하며 전원부와 부하부를 전기적으로 격리하는 기능을 목적으로 하고 있다. 전동기는 슬립이 작고 정속도형의 농형유도전동기(Squirrel Cage Induction Motor)로서 3상 460[Vac], 60[Hz] 정격에서 최대 1[%]의 슬립을 갖는다. 기동전류는 전동기 정격전압에서 전 부하전류의 6배 이내이며, 정격전압의 80[%]로 정지상태에서 정격속도까지 가속할 수 있다. 전동기는 2시간 이상 정격의 110[%]로 계속해서 동작할 수 있다. 발전기는 브러쉬리스, 동기 교류형으로 240~260[Vac], 60[Hz] 전원을 생산하며, 3상 4선 Y결선 비접지 방식이다. 발전기는 1초 미만의 전동기 입력전원 차단 시에도 정격출력과 주파수를 유지할 수 있다. 관성 플라이휠은 정격속도의 110[%]에 맞게 설계되며, 전동기와 발전기 축에 일렬로 정렬되어 있으며, 1초 미만의 순간정전 시 발전기를 정상적으로 회전시킬 수 있는 에너지를 저장한다. 전동기/발전기 세트는 운전에 필요한 모든 제어기능을 제공하는 제어반을 갖추고 있다.
둘째로 종래의 제어봉제어계통은 전동기-발전기 세트의 출력(3상, 240~260Vac, 60Hz)에 대해 영점탐지기가 영위상을 검출하고 드라이버는 위상제어 정류를 위해 위상동조기에 의해 동기되어 입력교류전원의 영위상 신호를 기준으로 ACTM(Automatic Control Element Drive Mechanism Timing Module) 전압제어신호 출력부에서 공급하고자 하는 직류전압에 상당하는 양만큼 위상을 지연시켜 3 개의 SCR을 점화시켜 필요한 직류전압으로 제어봉을 구동시키는데 필요한 기술로 구성되어 있다. 이러한 SCR 스위칭 회로는 한국표준형원전의 경우 73개 제어봉들의 각각에 대해 네 개의 코일이 부착되어 있고 각 코일에 대해 3 개의 SCR회로로 구성되어 있다. 즉 292개의 코일 어셈블리 각각에 대해 3 개의 SCR로 구성된 하나의 3상 SCR 반파정류회로로 구성되어 있어 많은 수의 전력회로와 이들을 제어하는 복잡한 연계회로가 필요한 실정이다. 그러므로 종래의 제어봉제어계통은 3상 교류발전기로부터 공급되는 3상 교류전원을 876개의 SCR들을 이용하여 위상제어 반파 정류함으로써 73개의 제어봉을 구동시키는데 필요한 직류전압을 만드는 방법을 사용하였다.
이러한, 종래의 제어봉제어계통은 양질의 전원공급과 순간적인 정전을 대비하기 위해 전동기/발전기 세트로 부터의 3상 240~260 Vac, 60 Hz 전원을 원자로정지차단기를 거쳐 공급받는다. 전동기/발전기 세트의 회전축에는 대형 관성 플라이휠이 설치되어 있으며, 전동기가 회전하면 함께 회전한다. 회전축이 가속하여 정상속도에 도달하면 발전기의 회전자 권선에는 전류가 공급되고 회전자속을 형성한다. 회전자 전류는 제어반에 설치된 자동전압조절기(Automatic Voltage Regulator, AVR)에 의해 발전기 출력전압에 따라 제어된다. 발전기 회전자 권선에 의해 형성된 자계와 회전속도에 의해 발전기의 고정자 코일에는 3상 교류전원이 유기된다. 발전소 전원계통이 정상적으로 동작할 때는 전동기/발전기 세트는 발전소 전원계통의 전원에 의해 전동기가 회전하면서 회전축에 연결된 발전기와 플라이휠을 돌려 전원을 생산한다. 회전축이 정상속도로 회전하고 있는 상황에서 전동기의 입력전원이 순간적으로 차단되면 고속으로 회전하는 플라이휠의 관성에 의해 발전기를 돌려 계속해서 전력을 생산한다. 전동기/발전기 세트는 입력전원이 차단되고 0.3초까지는 최소 59[Hz] 이상으로 정격출력을 유지할 수 있으며, 1초까지는 최소 58[Hz] 이상으로 정격출력을 유지할 수 있다.
종래의 제어봉제어계통은 전동기/발전기 세트의 출력(3상, 240~260Vac, 60Hz)에 대해 영점탐지기가 A, B, C 각 상의 전압이 0 전위가 되는 순간에 동기신호 펄스를 발생시켜 위상동조기에 제공하고 위상동조기는 영점탐지기의 동기펄스에 따라 SCR 점호각 제어를 통하여 제어봉 코일에 인가되는 전압을 결정하는 고(high), 저(low) 펄스신호를 드라이버 회로에 제공한다. ACTM은 홀 센서를 이용하여 코일전류파형을 측정하여 제어봉 동작상태를 감시하며 각 제어봉 코일의 고 전압(160 Vdc), 저 전압(45 Vdc), 영 전압(0 Vdc)을 제어하기 위한 타이밍 펄스를 발생시켜 드라이버회로에 제공한다. 드라이버 회로는 위상동조기로 부터의 고(high), 저(low) 전압펄스신호와 ACTM으로 부터의 타이밍 펄스를 조합하여 SCR 게이트에 트리거 펄스신호를 제공하여 제어봉 코일에 전압을 인가함으로써 제어봉을 원하는 위치로 구동시키는 역할을 담당한다.
그런데, 종래의 제어봉제어계통은 제어봉구동장치를 제어하는데 있어서, 교류 3상 SCR 브릿지와 관련 제어회로로 구성된 위상제어 반파정류 방식을 사용하고 있어 회로구성이 매우 복잡하고, 많은 수의 전력제어회로가 필요하였다. 따라서 구성기기의 고장으로 인해 원자로정지를 유발시킬 수 있는 취약부분(Single Point Vulnerability; SPV) 이 상대적으로 많이 존재한다. 또한 종래의 설계는 위상제어 정류방식을 채택하고 있어 SCR이 입력교류전원을 아날로그 제어방식으로 도통 및 차단하는 과정에서 잡음 및 전자파가 발생하며 이로 인해 영점탐지기가 오작동하는 경우와 인접모듈에 전자파 영향을 주는 경우가 발생할 수 있으며, 또한 발전소의 과도상태로 인해 입력교류의 주파수가 변화하면 SCR의 점호각이 바뀌어 결과적으로 출력전압이 변할 수 있어 제어봉의 미끄러짐이나 불시낙하를 일으킬 가능성이 상존하였다. 따라서 이러한 비정상적인 운전상황을 방지하여 안정적으로 제어봉을 운전하기 위한 추가적인 설계 및 설비가 필요하였다.
전동기/발전기 세트의 경우는 전동기, 발전기, 플라이휠 등 회전기계로 구성되어 있어 회전축이 고속으로 회전할 때 소음, 진동, 열 등이 매우 심함으로 인하여 주변 기기들에게 지속적인 스트레스를 유발하고, 유지/보수 요원들에게는 열악한 작업환경을 만든다. 일부 원자력발전소에서는 전동기/발전기 세트용 설치공간을 별도로 마련하고 이중 출입문을 설치하여 소음을 줄이고 있다. 또한 전동기-발전기 세트의 무게와 진동을 고려하여 설치공간이 마련되어야 하기 때문에 설치 위치가 제한되고, 상대적으로 넓은 설치공간을 필요로 한다. 아울러, 전동기/발전기 세트의 건전성을 유지하기 위해서는 회전축을 지탱하고 있는 베어링을 주기적으로 교환해 주어야 하고, 회전기계의 진동 수준을 항상 감시하여야 하고, 베어링의 윤활유 및 권선 온도도 주기적으로 점검해야 하기 때문에 유지/보수에 많은 인력과 시간이 소요된다.
본 발명은 종래의 이러한 문제점들을 개선하기 위해 기존의 교류전력제어방식을 직류전력제어방식으로 변경하고 전동기/발전기 세트를 비회전기기인 초고용량 캐패시터로 교체하도록 하는 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치에 관한 것이다. 직류전력제어방식은 3 상 교류전원을 정류기를 통해 제어봉 구동에 필요한 두 종류(고전압, 저전압)의 직류전압으로 변환하고 원자로정지스위치를 거쳐 제어봉제어계통에 공급하면 제어봉제어기에 의해 두 종류의 직류전원을 미리 정해진 순서에 따라 전자식 스위치를 개폐함으로써 제어봉을 구동하는 방식이다. 또한 입력전압의 순간정전을 극복하기 위해 사용하던 기존의 전동기/발전기 세트를 제거하고 대신 초고용량 커패시터의 충전에너지를 이용하여 계속적으로 제어봉제어계통에 필요한 동작전원을 공급하는 방식이다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치는 입력 전원을 원자로의 제어봉 제어를 위한 운전용 저전압으로 변압하는 저전압 변압부; 상기 입력 전원을 상기 제어봉의 제어를 위한 운전용 고전압으로 변압하는 고전압 변압부; 상기 저전압 변압부에서 변압된 저전압 전원을 정류하는 저전압 정류부; 상기 고전압 변압부에서 변압된 고전압 전원을 정류하는 고전압 정류부; 및 상기 제어봉의 제어를 위한 제어신호에 따라, 상기 정류된 저전압 직류전원 또는 상기 정류된 고전압 직류전원 중 어느 하나를 선택하는 적어도 하나 이상의 전자식 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치는, 상기 저전압 변압부에서 변압된 저전압 전원을 충전용 저전압 직류전원으로 변환하는 저전압 충전부; 상기 고전압 변압부에서 변압된 고전압 전원의 충전용 고전압 직류전원으로 변환하는 고전압 충전부; 상기 저전압 충전부에서 출력된 상기 충전용 저전압 직류전원을 충전하는 저전압 충전용 캐패시터; 및 상기 고전압 충전부에서 출력된 상기 충전용 고전압 직류전원을 충전하는 고전압 충전용 캐패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어봉으로 공급되는 상기 정류된 저전압 직류 전원이 비정상적으로 차단되는 경우에, 상기 저전압 충전용 캐패시터는 상기 충전용 저전압 직류전원을 상기 제어봉의 제어를 위한 전원으로 공급하고, 상기 제어봉으로 공급되는 상기 정류된 고전압 직류 전원이 비정상적으로 차단되는 경우에, 상기 고전압 충전용 캐패시터는 상기 충전용 저전압 직류전원을 상기 제어봉의 제어를 위한 전원으로 공급하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치는, 원자로정지계통으로부터 원자로 정지신호를 수신할 때, 상기 저전압 직류전원 및 상기 고전압 직류전원 모두를 차단하는 직류전원 차단부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 저전압 변압부, 상기 고전압 변압부, 상기 저전압 정류부, 상기 고전압 정류부, 상기 저전압 충전부, 상기 고전압 충전부, 상기 저전압 충전용 캐패시터 및 상기 고전압 충전용 캐패시터는 각각 쌍으로 구성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 고전압 정류부는 저전압 직류전원 회로계통의 고장으로 상기 저전압 직류전원의 공급이 감소 또는 차단되는 경우에는, 상기 고전압 직류전원을 상기 저전압 직류전원으로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 전자식 스위치부와 연결된 UG(Upper Gripper) 코일에 일정한 직류전원이 지속적으로 공급되도록 하기 위해, 상기 UG(Upper Gripper) 코일의 출력신호를 상기 저전압 정류부로 피드백하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 원자력발전소에서 원자로의 출력을 조절하기 위해 제어봉의 위치를 제어하는 제어봉제어계통의 설계를 단순화하는 동시에 제어봉제어계통의 전원을 공급하는 전동기/발전기 세트를 초고용량 커패시터로 대체함으로써 전체적으로 시스템의 신뢰성, 경제성 및 유지/보수성을 향상시킬 수 있다.
첫째, 종래의 제어봉제어계통에서는 제어봉구동장치를 제어하는데 영점탐지기와 위상동기회로, 3상 SCR 브릿지와 관련 제어회로로 구성된 위상제어 반파정류 방법을 사용하고 있어 회로구성이 매우 복잡하였으나, 본 발명의 경우 각 코일에 가해지는 전압 제어를 위한 모든 영점탐지기와 위상동조회로 및 3 상 SCR 회로가 필요없게 되어 계통의 구성이 현저하게 단순하게 되어 전체계통의 신뢰도가 향상된다.
둘째, 제어봉 코일에 고조파 성분이 제거된 안정된 직류전원을 공급할 수 있어 제어봉 코일의 수명을 기존보다 연장할 수 있다.
셋째, 제어봉구동장치의 동작을 위해 필요한 전원을 공급하는 전동기/발전기 세트를 초고용량 커패시터로 대체함으로써 소음, 진동, 열 발생을 최소화할 수 있으며, 회전기기의 특성상 주기적으로 교체해주어야 할 소모품 교체 및 유지/보수활동이 최소화된다. 또한 종래의 전동기/발전기 세트의 기동 시 정격전류의 6배 정도의 큰 기동전류에 대해 관련설비가 견딜 수 있도록 설계하였으나, 본 발명의 경우 기동전류를 정격전류의 2배 이하로 낮춤에 따라 관련설비의 정격을 낮출 수 있다.
넷째, 계통구성이 단순하고 사용되는 구성모듈이 감소됨에 따라 제작비용을 줄일 수 있고, 특정 기기제작자에 의존할 필요없이 상용기기를 사용할 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있다.
다섯째, 정상운전 시 운전비용을 절감할 수 있다. 즉 기존의 전동기/발전기 세트에서 소비되는 에너지와 전력제어용 스위칭 회로에서 소비되는 에너지를 줄일 수 있고, 이러한 이유로 발생되는 열을 제거하기 위해 가동하는 공조설비의 에너지도 함께 절감할 수 있다.
여섯째, 발전소의 운전 과도상태과정에서 초래될 수 있는 입력주파수 변동에 대한 영향을 전혀 받지 않으므로, 안정적으로 제어봉을 운전할 수 있어 종래처럼 이를 대비한 설계 및 설비가 불필요하다.
일곱째, SCR 스위칭 횟수가 기존 초당 360회에서 초당 수 회로 감소하여 기존보다 전자파 발생을 획기적으로 줄일 수 있어 인접한 전자기기 등에 대한 전자파 영향을 최소화할 수 있다.
여덟째, 전동기/발전기 세트의 동기회로의 동기이탈로 인한 부정확한 전력제어로 인한 제어봉 슬립이나 제어봉 낙하같은 오동작을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치를 설명하기 위한 또 다른 일 실시예의 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치를 첨부된 도면을 가지고 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 저전압 변압부(100), 고전압 변압부(105), 저전압 정류부(110), 저전압 충전부(115), 고전압 정류부(120), 고전압 충전부(125), 저전압 충전용 캐패시터(130), 고전압 충전용 캐패시터(135), 직류 전원 차단부(140), 전자식 스위치부(145)로 구성된다. 도 1은 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치의 단일 구조를 나타내는 일 실시예의 블록도이다.
저전압 변압부(100)는 입력단자 IN1을 통해 입력되는 입력 전원을 원자로의 제어봉 제어를 위한 운전용 저전압으로 변압하고, 변압된 저전압 전원을 저전압 정류부(110) 및 저전압 충전부(115)로 출력한다. 한편, 저전압 변압부(100)는 입력 전원과 제어봉 제어계통과의 전기적 격리 역활을 담당한다.
고전압 변압부(105)는 입력단자 IN2를 통해 입력되는 입력 전원을 상기 제어봉의 제어를 위한 운전용 고전압으로 변압하고, 변압된 고전압 전원을 고전압 정류부(115) 및 고전압 충전부(125)로 출력한다. 한편, 고전압 변압부(105)의 경우에도 입력 전원과 제어봉 제어계통과의 전기적 격리 역활을 담당한다.
저전압 정류부(110)는 저전압 변압부(100)에서 변압된 저전압 전원을 정류하고, 정류된 저전압 직류전원을 직류전원 차단부(140)로 출력한다. 저전압 정류부(110)는 변압된 3상의 저전압 교류 전원을 정류함으로써 제어봉 구동을 위한 저전압 직류전원을 생성한다.
고전압 정류부(120)는 고전압 변압부(105)에서 변압된 고전압 전원을 정류하고, 정류된 고전압 직류전원을 직류전원 차단부(140)로 출력한다. 고전압 정류부(120)는 변압된 3상의 고전압 교류 전원을 정류함으로써 제어봉 구동을 위한 고전압 직류전원을 생성한다.
한편, 고전압 정류부(120)는 상기 저전압 변압부(100) 또는 저전압 정류부(110)의 고장으로 상기 저전압을 공급하는 회로에 이상이 발생하여 저전압 버스 전원이 정상범위에서 벗어난 경우에는, 고전압 직류전원을 저전압 직류전원으로 변환하여 출력한다. 고전압 정류부(120)는 저전압 직류전원을 공급하는 회로계통의 이상여부를 판단하기 위한 컨트롤러(미도시)를 포함하고 있으며, 이러한 컨트롤러는 저전압 버스 전원으로부터 피드백되는 전원을 감지하여, 저전압 회로계통의 이상여부를 판단한다.
저전압 충전부(115)는 저전압 변압부(100)에서 변압된 저전압 전원을 저전압 충전용 캐패시터(130)에 충전하기 위한 저전압 직류전원으로 변환하고, 변환된 충전용 저전압 직류전원을 저전압 충전용 캐패시터(130)로 출력한다.
고전압 충전부(125)는 고전압 변압부(105)에서 변압된 고전압 전원을 고전압 충전용 캐패시터(135)에 충전하기 위한 고전압 직류전원으로 변환하고, 변환된 충전용 고전압 직류전원을 고전압 충전용 캐패시터(135)로 출력한다.
저전압 충전용 캐패시터(130)는 저전압 충전부(115)에서 출력된 충전용 저전압 직류전원을 충전한다. 이를 위해, 저전압 충전용 캐패시터(130)는 초 고용량의 캐패시터로 구성된다. 그 후, 제어봉으로 공급되는 저전압 직류 전원이 비정상적으로 차단되는 경우에, 저전압 충전용 캐패시터(130)는 미리 충전된 저전압 직류전원을 제어봉의 제어를 위한 전원으로서 직류 전원 차단부(140)로 출력한다. 즉, 제어봉 제어계통이 정상적으로 동작할 경우에는 상기 저전압 정류부(110)를 통해 제공된 저전압 직류전원을 사용해 제어봉의 제어를 위한 구동 전원으로 사용한다. 그러나, 입력 전원이 순간적으로 차단되거나, 저전압 변압부(100) 또는 저전압 정류부(110)의 고장이 발생한 경우에는 저전압 충전용 캐패시터(130)는 충전된 저전압 직류전원을 즉시, 제어봉 제어를 위한 전원으로 제공한다.
고전압 충전용 캐패시터(135)는 고전압 충전부(125)에서 출력된 충전용 고전압 직류전원을 충전한다. 이를 위해, 고전압 충전용 캐패시터(135)는 초 고용량의 캐패시터로 구성된다. 그 후, 제어봉으로 공급되는 고전압 직류전원이 비정상적으로 차단되는 경우에, 고전압 충전용 캐패시터(135)는 미리 충전된 고전압 직류전원을 제어봉의 제어를 위한 전원으로서 직류 전원 차단부(140)로 출력한다. 즉, 제어봉 제어계통이 정상적으로 동작할 경우에는 상기 고전압 정류부(120)를 통해 제공된 고전압 직류전원을 사용해 제어봉의 제어를 위한 구동 전원으로 사용한다. 그러나, 입력 전원이 순간적으로 차단되거나, 고전압 변압부(105) 또는 고전압 정류부(120)의 고장이 발생한 경우에는, 고전압 충전용 캐패시터(135)는 충전된 고전압 직류전원을 즉시, 제어봉 제어를 위한 전원으로 제공한다.
직류 전원 차단부(140)는 원자로정지계통으로부터 입력단자 IN3을 통해 원자로정지신호를 수신하는 경우에, 상기 저전압 정류부(110)와 상기 저전압 충전용 캐패시터(130)에서 공급되는 저전압 직류전원 및 상기 고전압 정류부(120)와 상기 고전압 충전용 캐패시터(135)에서 공급되는 고전압 직류전원이 제어봉 제어를 위한 전원으로 공급되는 것을 차단한다.
한편, 직류 전원 차단부(140)는 이러한 원자로정지신호가 수신되는 경우 이외에는 상기 저전압 정류부(110) 또는 상기 저전압 충전용 캐패시터(130)에서 공급되는 저전압 직류전원 및 상기 고전압 정류부(120) 또는 상기 고전압 충전용 캐패시터(135)에서 공급되는 고전압 직류전원을 제어봉 제어를 위한 전원으로서 지속적으로 전자식 스위치부(145)로 출력한다.
전자식 스위치부(145)는 입력단자 IN4를 통해 입력되는 제어봉 제어를 위한 제어신호에 따라, 직류 전원 차단부(140)를 통해 공급된 저전압 직류전원 또는 고전압 직류전원 중 어느 하나를 선택하도록 스위칭한다. 제어봉 제어신호는 제어봉 제어기(미도시)로부터 출력되는 것으로, 이러한 제어신호는 제어봉의 인출 또는 삽입 등에 대한 제어신호에 해당한다. 전자식 스위치부(145)는 이러한 제어봉의 인출 또는 삽입을 위해 필요한 저전압 전원 또는 고전압 전원을 제어봉 구동장치로 공급하기 위해 저전압 직류전원 또는 고전압 직류전원 중 어느 하나를 선택하도록 스위칭한다. 이에 따라, 스위칭 결과에 따른 저전압 직류전원 또는 고전압 직류전원이 제어봉 코일들에 공급된다.
도 2는 본 발명에 따른 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치를 설명하기 위한 또 다른 일 실시예의 블록도로서, 도 2에서는 저전압 변압부(200), 고전압 변압부(205), 저전압 정류부(210), 저전압 충전부(215), 고전압 정류부(220), 고전압 충전부(225), 저전압 충전용 캐패시터(230) 및 고전압 충전용 캐패시터(235)를 각각 쌍으로 구성하고 있다. 또한, 직류 전원 차단부(240) 및 전자식 스위치부(250)을 각각 4개씩 구비하고 있다. 4개의 전자식 스위치부(250)는 UL(Upper Lift) 코일, UG(Upper Gripper) 코일, LL(Low Lift) 코일, LG(Low Gripper) 코일에 각각 연결되어 있다. 즉, 도 2는 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치의 이중화 구조를 나타내는 일 실시예의 블록도이다.
도 2에서의 저전압 변압부(200), 고전압 변압부(205), 저전압 정류부(210), 저전압 충전부(215), 고전압 정류부(220), 고전압 충전부(225), 저전압 충전용 캐패시터(230) 및 고전압 충전용 캐패시터(235), 직류 전원 차단부(240) 및 전자식 스위치부(250) 각각의 기능은 도 1에 도시된 대응하는 각 구성요소의 기능과 동일하므로, 공통된 기능은 생략한다.
이러한 각 구성요소가 쌍을 이루어 병렬로 연결되어 있으면서, 상보적으로 동작하는 이유는 제어봉을 제어하는데 있어서 어느 하나의 구성요소에 고장이 발생할 경우에 쌍을 이루는 다른 구성요소에 의해 고장난 구성요소의 기능을 대체하기 위함이다. 따라서, 정상 운전 중에는 쌍을 이루는 구성요소 각각이 병렬로 운전하면서 제어봉을 제어하도록 하여, 부하를 균등 부담하게 되며, 그 중 어느 하나의 구성요소가 고장나면 정상적인 구성요소가 제어봉 제어를 위한 전원을 지속적으로 공급하게 된다.
한편, 저전압 직류전원 회로계통의 고장으로 저전압 버스 전원이 감소 또는 차단되면, 고전압 정류부(220)는 저전압 정류부(210)의 기능을 대신 수행한다. 고전압 정류부(120)의 콘트롤러는 저전압 버스의 단자로부터 제공되는 저전압 버스의 상태정보를 피드백 받음으로써, 저전압 직류전원이 감소 또는 차단되었는가를 판단한다. 그후, 고전압 정류부(220)는 저전압 버스 전원이 정상범위에서 벗어난 경우(즉, 감소 또는 차단된 경우)에는, 고전압 직류전원을 저전압 직류전원으로 변환하여 출력한다.
또한, 전자식 스위치부(250)와 연결된 UG(Upper Gripper) 코일에 일정한 직류 전원이 지속적으로 공급되도록 하기 위해, UG(Upper Gripper) 코일의 출력신호를 저전압 정류부(210)로 피드백한다. 이를 위해, UG(Upper Gripper) 코일의 출력단에 구비된 코일 전류센서와 저전압 정류부(210)가 회로적으로 연결되어 있다.
이러한 본원 발명인 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 저전압 변압부
105: 고전압 변압부
110: 저전압 정류부
115: 저전압 충전부
120: 고전압 정류부
125: 고전압 충전부
130: 저전압 충전용 캐패시터
135: 고전압 충전용 캐패시터
140: 직류 전원 차단부
145: 전자식 스위치부

Claims (7)

  1. 입력 전원을 원자로의 제어봉 제어를 위한 운전용 저전압으로 변압하는 저전압 변압부;
    상기 입력 전원을 상기 제어봉의 제어를 위한 운전용 고전압으로 변압하는 고전압 변압부;
    상기 저전압 변압부에서 변압된 저전압 전원을 정류하는 저전압 정류부;
    상기 고전압 변압부에서 변압된 고전압 전원을 정류하는 고전압 정류부; 및
    상기 제어봉의 제어를 위한 제어신호에 따라, 상기 정류된 저전압 직류전원 또는 상기 정류된 고전압 직류전원 중 어느 하나를 선택하는 적어도 하나 이상의 전자식 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치는
    상기 저전압 변압부에서 변압된 저전압 전원을 충전용 저전압 직류전원으로 변환하는 저전압 충전부;
    상기 고전압 변압부에서 변압된 고전압 전원의 충전용 고전압 직류전원으로 변환하는 고전압 충전부;
    상기 저전압 충전부에서 출력된 상기 충전용 저전압 직류전원을 충전하는 저전압 충전용 캐패시터; 및
    상기 고전압 충전부에서 출력된 상기 충전용 고전압 직류전원을 충전하는 고전압 충전용 캐패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어봉으로 공급되는 상기 정류된 저전압 직류 전원이 비정상적으로 차단되는 경우에, 상기 저전압 충전용 캐패시터는 상기 충전용 저전압 직류전원을 상기 제어봉의 제어를 위한 전원으로 공급하고, 상기 제어봉으로 공급되는 상기 정류된 고전압 직류 전원이 비정상적으로 차단되는 경우에, 상기 고전압 충전용 캐패시터는 상기 충전용 저전압 직류전원을 상기 제어봉의 제어를 위한 전원으로 공급하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원 공급장치는
    원자로정지계통으로부터 원자로정지신호를 수신할 때, 상기 저전압 직류전원 및 상기 고전압 직류전원 모두를 차단하는 직류전원 차단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 저전압 변압부, 상기 고전압 변압부, 상기 저전압 정류부, 상기 고전압 정류부, 상기 저전압 충전부, 상기 고전압 충전부, 상기 저전압 충전용 캐패시터 및 상기 고전압 충전용 캐패시터는 각각 쌍으로 구성하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 고전압 정류부는
    저전압 직류전원 회로계통의 고장으로 상기 저전압 직류전원의 공급이 감소 또는 차단되는 경우에는, 상기 고전압 직류전원을 상기 저전압 직류전원으로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전자식 스위치부와 연결된 UG(Upper Gripper) 코일에 일정한 직류전원이 지속적으로 공급되도록 하기 위해, 상기 UG(Upper Gripper) 코일의 출력신호를 상기 저전압 정류부로 피드백하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치.
KR1020100130924A 2010-12-20 2010-12-20 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치 KR101111262B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100130924A KR101111262B1 (ko) 2010-12-20 2010-12-20 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100130924A KR101111262B1 (ko) 2010-12-20 2010-12-20 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101111262B1 true KR101111262B1 (ko) 2012-02-23

Family

ID=45840094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100130924A KR101111262B1 (ko) 2010-12-20 2010-12-20 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101111262B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101410983B1 (ko) 2012-06-27 2014-06-23 (주)에스엔테크 고조파 성분을 반영한 리프팅 마그넷의 제어장치
KR101659532B1 (ko) * 2015-08-04 2016-09-23 한국수력원자력 주식회사 제어봉 구동시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010076545A (ko) * 2000-01-26 2001-08-16 이종훈 원자력발전소에서 직류 초퍼식 제어봉 구동장치전력제어회로
KR20010114107A (ko) * 2000-06-21 2001-12-29 장인순 자석 잭형 원자로 제어봉구동장치의 전력공급 방법 및 장치
KR20080010023A (ko) * 2006-07-25 2008-01-30 삼창기업 주식회사 원자력 발전소 제어계통에 사용되는 리드 스위치 위치전송모듈

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010076545A (ko) * 2000-01-26 2001-08-16 이종훈 원자력발전소에서 직류 초퍼식 제어봉 구동장치전력제어회로
KR20010114107A (ko) * 2000-06-21 2001-12-29 장인순 자석 잭형 원자로 제어봉구동장치의 전력공급 방법 및 장치
KR20080010023A (ko) * 2006-07-25 2008-01-30 삼창기업 주식회사 원자력 발전소 제어계통에 사용되는 리드 스위치 위치전송모듈

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101410983B1 (ko) 2012-06-27 2014-06-23 (주)에스엔테크 고조파 성분을 반영한 리프팅 마그넷의 제어장치
KR101659532B1 (ko) * 2015-08-04 2016-09-23 한국수력원자력 주식회사 제어봉 구동시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2570661B1 (en) Inrush current protection for wind turbines and wind farms
EP2866323B1 (en) Auxiliary electric power system and method of regulating voltages of the same
US8754615B2 (en) Conversion of synchronous generator to synchronous condenser
CA2826437C (en) Voltage control in a doubly-fed induction generator wind turbine system
US7071581B2 (en) Uninterruptible power supply system using a slip-ring, wound-rotor-type induction machine and a method for flywheel energy storage
EP2286510B1 (en) A synchronous electrical machine
KR101207151B1 (ko) 전력 공급 장치 및 방법
EP2590304A2 (en) Wind turbine generator and wind turbine
EP2680433A2 (en) Electromagnetic braking systems and methods
CZ328294A3 (en) Electric synchronous machines without transient phenomena
CN103683318A (zh) 响应于高压电网事件控制双馈感应发电机的系统和方法
WO2015123523A1 (en) Power system for providing an uninterruptible power supply to an external load
US10581247B1 (en) System and method for reactive power control of wind turbines in a wind farm supported with auxiliary reactive power compensation
CN102939695A (zh) 电机的保护电路及方法
KR101111262B1 (ko) 원자력 발전소의 제어봉 제어를 위한 전원공급장치
WO2002061910A2 (en) Uninterruptible power supply system
JP2018207574A (ja) マイクログリッド制御システムおよび方法
EP3796505A1 (en) System and method for control of reactive power from a reactive power compensation device in a wind turbine system
EP2911292B1 (en) A method and a generator system for operating a generator
EP3599376B1 (en) Wind turbines and methods
Gupta et al. Field experience on effect of power electronic component failure in excitation circuit of a 5 MW synchronous motor
CN114465235A (zh) 控制棒驱动机构的供电系统及供电方法
Zhang et al. Research and Application of Key Technologies for Distributed Phase Modulation Unit Protection
WO2022015617A1 (en) Uninterruptible power supply system with engine start-up
Endrejat et al. High power electrical systems for air separation plants

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141226

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170104

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171226

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181211

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 9