KR840002451B1 - 가압수로에 의해 증기터빈에 공급된 출력 조절 방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

가압수로에 의해 증기터빈에 공급된 출력 조절 방법

터빈에 의해 공급되는 출력을 조절하는데 필요한 여러 부품들의 개략도.

본 발명은 회로망에 전력을 공급하는 발전기를 구동하는 가압수로에 의하여 증기 터어빈에 공급되는 출력을 조절하기 위한 방법에 관한 것이다.

발전용 가압수로형 원자력 발전소에서, 증기는 가압수로 구성된 1차 냉각재와 증기발생기 내측에서 증기로 번환되는 물로 구성된 2차 냉각재 사이의 열교환으로 발생된다.

증기는 발전기를 작동시키는 터빈의 구동유체로 사용된다.

회로망의 수요 전력은 시간이 경과하는 동안 변화될 수 있고, 따라서 원자로가 터빈에 공급되는 출력자체가 시간의 경과에 따라 근본적으로 변화되어야 한다.

반면에, 원자력 발전소 자체의 운전과는 관계없는 이유 때문에 다소 길거나 짧은 시간동안 회로망으로부터 발전기를 차단할 필요가 있다. 이런 경우에, 터빈에 필요한 출력은 발전소 보조회로에 대한 전력 공급에 충분하므로 극히 낮다. 이때 부하 부하회로망은 차단된다. 일반적으로, 이런 잔류 출력은 발전소정격 출력의 약 5%에 지나지 않는다.

주어진 전력 수요 프로그램에 따른 원자로의 운전에 전력수요 프로그램에 따라 로심내에서 이동하는 중성자 흡수봉을 이용한다는 것은 공지되었다.

그러나, 회로망의 수요에 애융한 상당한 빠른 출력변화의 경우나, 발전소와 회로망 사이를 전기적으로 차단할 경우, 이런 작동을 부하 거부(load-rejuction)라 하며, 증기 터어빈원자로에 의해 공급되는 출력을 부가적으로 조절하는 장치가 필요하다.

따라서 가압수형 원자력 발전소는 원자로부터의 과잉출력을 흡수할 수 있도록 인위적으로 부하를 걸 수 있는 증기바이패스 장치를 포함하고 있다. 이런 인위적인 부하는 터빈의 상부의 증기를 대기나 복수기로 방출시켜서 얻어진다.

증기 바이패스 장치는 터빈 부하가 정격 부하의 10% 이상의 진폭으로 하향 변화될 수 있게 하거나, 혹은 터빈애 이같은 부하가 걸렸을 때 매분 부하의 5%이상의 음의 경사를 갖는 변화가 이루어지게 한다.

전력 프로그램이 보다 작은 진폭의부하 변화를 필요로 할 때는 제어봉에 의해서만 보상되어 진다.

바이패스 장치는 또한 원자로를 비상 정지시키지 않고, 터빈-발전기를 작동정지를 일으키는 부하거부시에 정격 출력으로부터 보조회로의 공급에 필요한 출력 즉, 정격출력의 50%로의 급작스런 출력감소시에 초과 출력을 흡수할 수 있다.

원자로의 비상정지의 경우, 바이패스 장치는 또한 1차 회로에 저장된 열과 에너지를 제거하고 증기발생기의 안밸브를 개방할 필요없이 발전소를 0부하 상태로 복귀시키는데 사용된다.

바이패스 장치는 터빈의 증기입구 상부의 원자로 2차 회로에 위치된 밸브장치들로 구성된다. 이들 밸브는 터빈이나 원자로의 부하상태를 나타내는 어떤 변수치를 나타내는 신호를 측정함으로써 형성되는 개방 신호에 의하여 전기적으로 작동된다.

사용되는 변수는 온도나 압력같은 것으로, 경우에 따라서 온도 방식 또는 압력방식의 조절이라는 용어를 사용한다.

통상적인 온도 방식조절방법은 터빈의 제1휘일상의 압력측정치를 사용하며 이 측정치를 나타내는 신호로부터 기준 온도 방식조절방법은 터빈의 제1희일상의 압력측정치를 사용하며 이 측정치를 나타내는 신호로부터 기준 온도라 불리는 온도와 같은 변수를 만들어낸다. 이 기준온도는 제어본 위치의 조절을 위해 사용되며 또한 바이패스 제어용 기준온도로 사용된다.

다른 한편으로는, 원자로 1차 회로내의 평균온도가 측정되고 바이패스 기준온도와 필터에 의해 보상된 1차회로 평균온도 사이의 편차에 의해 오차신호가 결정되며 이 신호는 함수발생기에 의하여 바이패스용 개방신호로 변환된다.

발전소가 차단될 때, 원자로의 출력은 정격출력애서 보조회로의 공급을 유지하는데만 충분한 매우 작은 출력으로 복귀되어야 한다. 이 출력은 대부분의 경우에 정격출력의 5%정도이다.

다음에 원자로는 터빈에 이런 출력을 공급하기 위해 제어봉에 의하여 제어되며, 바이패스 밸브는 바이패스 기준온도가 원자로 운전을 위한 기준 온도와 일치하므로 패쇄된다.

원자로로부터의 이와같은 저출력 수요에 대해 자동 출력 조절이 이루어질 수는 없으며 운전자는 출력이 어떤 임계치보다 작게되면 곧 원자로를 수동으로 제어해야 한다.

반면에, 회로망과 다시 연결되면 원자로의 출력은 출력이 증가되는 동안 이 회로망에 공급된 출력과 같은 방법으로 증개해야 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 회로망에 전력을 공급하는 발전기를 구동하는 가압수록에 의해 증기터빈에 공급되는 출력을 조절하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 원자로심내의 중성자를 흡수하는 제어봉의 변위에 의해 그리고 바이패스 밸브를 개방하여 원자로에 의해 생성된 증기의 일부를 터빈 회로 밖으로 우회시킴으로써 달성되며 제어봉의 이동은 기준 온도라 불리우는 온도와 같은 터빈의 부하를 나타내는 신호에서 형성되는 변수의 함수로서 결정되고, 바이패스의 개방은 기준 온도와 원자로 1차 회로내의 실제 평균 온도와의 편차로 결정되며, 이같은 조절방법은 모든 경우에 원자로 출력이 자동 조절되게 유지할 수 있어샤 하고 발전소 차단후 터빈 출력을 신속히 증가시킬 수 있어야 한다.

이런 목적을 위해, 발전기와 회로망 사이의 차단 혹은 부하거부인 경우, 제어봉의 위치를 결정하는 변수는 부하거부의 경우 기준 온도의 두 값중 높은 것으로 선정되는데, 이들 두 온도중의 하나는 터빈 부하를 나타내는 신호로부터 결정된 온도이며, 다른 하나는 원자로의 기능이 자동적으로 유지될 수 있도록 워자로가 유지되는 출력레벨을 한정하는 미리 설정된 온도이고, 증기의 바이패스 작동이 계속되는 반면에, 바이패스 밸브의 개방신호는 출력레벨을 나타내는 신호로부터 결정된 이득 신호에 의하여 수정되어 이들 밸브의 개방신호에 대한 원자로내의 온도 변화의 영향을 감소시킨다.

본 발명을 더 잘 이해하기 위해 가압수로를 포함하는 원라력 발전소에 적용된 본 발명에 따른 조절방법의 한 실시예를 첨부 도면을 참고하여 예로써 설명한다.

터빈 제1휘일상의 압력 감지 장치(1)는 그 압력에 비례하는 신호를 함수발생기(2)로 공급하며, 이 함수 발생기는 이 신호로부터 바이패스의 기준온도에 비례하는 신호를 만들어 낸다. 예로써, 0과 100% 사이의 부하에 대융하는 값에 대해 제1위일상의 압력에 의하여 측정된 터빈의 부하에 비례하는 신호를 공급하는 함수 발생기가 도시되었다.

함수 발생기(2)의 상부에서, 터빈 제1휘일상의 압력을 나타내는 신호는 변별필터(3)로 보내지며 이 변별필터(3)의 기능은 터빈 부하의 매우 빠른 큰 진폭의 변화에 의해 나타나는 부하 거부를 탐지하는 것이다. 필터(3)가 부하 거부를 탐지하면, 신호는 쌍안정 릴레이(4)로 보내져서 그 다음에 접촉기(5)를 작동시킨다.

필터(3)의 기간 지연은 사실상 부하거부에 해당하지 않는 짧은 시간동안의 고장에 대하여 릴레이(4)를 작동시키는 것을 피하기 위해 최적화 된다.

반면에, 릴레이(4)는 어떤 출력 수준으로부터 야기된 부하거부만이 고력될 수 있게하는 임계치(S)로 이루어진다. 접촉기(5)의 패쇄는 미리 설정된 온도 TR를 나타내는 신호가 최대치 선정기(6)의 제1채널로 보내질 수 있게 한다.

이 최대치 선정기(6)의 제2채널은 기준온도 TREC를 나타내는 신호를 수신한다.

부하 거부가 탐지될 때, 최대치 선정기(6)는 온도 TR과 온도 TREC중에서 최대값이 선정되게 하고 이 최대치는 제어봉으로 원자로를 운전하기 위한 기준온도로서 사용된다. 원자로의 자동운전을 위하여 사용되는 것은 이 온도 TREB이다.

접촉기(5)가 개방될 경우에, 기준온도 TREB는 종전 기술의 경우와 같이 기준온도 TREC와 일치한다.

온도 탐지기(10)은 원자로 1차 회로의 평균온도가 측정되게 하고, 이 평균온도를 나타내는 신호는 필터(7)에 의하여 수신되며, 이 필터(7)는 감산기(8)로 보내지는 신호 TMOY가 발생되게 하고, 상기 감산기는 1차 회로의 평균 온도와 기준온도에 대융하는 신호를 감산할 수 있다. 이런 방법으로, 오차 신호 TERR은 TMOY-TERR로 된다. 이 오차 신호 TERR은 바이패스의 개방 신호로 되는 오차 신호에 비례하는 신호를 형성하는 함수 발생기(9)로 보내진다.

한편 터빈 제1휘일상의 압력을 나타내는 신호는 발생기(2)의 상부로 바이패스 되어 시정수(τ)를 갖는 필터(14)로 보내진다. 상기 필터(14)로부터의 출력단에서, 상기 신호는 함수 발생기 (15)에 의해 처리되고 이 함수 발생기(15)는 승산기(12)로 보내지는 이득 감소 신호를 형성하며, 상기 승산기(12)는 바이패스와 이득의 개방신호로부터 바이패스 밸브의 개방을 조절하는데 사용되는 수정된 신호를 형성한다.

터빈의 부하가 0에서 100%까지 변화될 때 도면에 도시된 함수 발생기(15)에 의하여 이득을 0.5와 1사이에서 선형적으로 변화시킬 수 있다.

미리 설정된 온도 TR은 부하거부의 경우, 로의 출력이 정격출력의 30%정도의 값으로 조절되도록 선정되며 이렇게 함으로써 출력이 자동적으로 조절될 수 있다. 그러나, 다음에 제어봉의 작용은 이들 변화에 대해 허용된 대역폭의 범위내에서 1차 회로의 평균온도에 변화를 일으키며, 이것은 이득이 부하 거부의 초기에 바이패스의 완전한 개방을 보장하는 고정위치를 유지한다면 바이패스의 유통에 있어서 정격부하로부터 상당한 변화를 일으킨다.

부하의 함루소서 가변이득의 신호를 형성한다면 정격부하로부터 이루어지는 부하 거부의 초기에 바이패스의 완전한 개방을 혀용하는 상당한 이득을 유지하면서도 이런 결점을 피할 수 있다.

필터(14)의 시정수는 부하 거부의 초기에 이득의 급속한 감소를 피하기 위해 커야되지만, 이득은 부하의 변화(예를들면 분당 5%)를 따를 수 있게 되어야 한다.

이와같은 상반되는 요구조건을 만족시킬 수 있는 값 은본실시예의 경우에 τ=200S이다.

본 발명에 따른 방법의 주요 장점은 발전소의 부장 거부시에 원자로의 출력을 지속적으로 자동조절할 수 있으며, 부하 거부중에도 양호한 안정된 상태로 증기를 바이패스할 수 있다는 것이다.

반면에, 발전소에 회로망이 다시 연결될 때, 회로망에 공급되는 출력은 더 빠르게 증가될 수 있는데, 그 이유는 증기 바이패스 밸브를 밀패함으로써 원자로의 출력 증가에 다 터빈 회로내의 증기재순환으로부터 이루어지는 출력의 증가가 부가되기 때문이다.

그러나 본 발명은 상기 기술된 실시예에 국한되지 않으며 모든 변형된 양태를 포함하는 것이다.

따라서, 바이패스 신호의 이득이 부하가 0에서 100%까지 변할 때 0.5와 1사이에서 선형적으로 변화할 수 있는 실시예에 대하여 기술되었으나 부하의 함수로서 상기 이득이 다른 변화를 생각할 수도 있다. 예를들면, 0과 이값이 넘어서면 일정하게 유지되는 어떤 출력 임계치 사이에서 이득의 선형변화를 제한할 수 있다.

반면에, 이득신호는 터빈 부하를 결정하는 터빈 제1휘일 상의 입력 측정치로부터 형성되었다. 그러나 원자로에서 생성된 중성자속(flux)을 탐지기(17)로 특정하여 이득 신호를 형성할 수도 있다. 본 발명은 발전소의 제반 특성 및 운전 방법이 어떻든지간에 가압 수로형 원자력 발전소에 적용할 수 있다.

Claims (1)

1. 터빈 부하를 나타내는 신호로부터 형성된 기준 온도라 불러지는 온도와 같은 변수의 함수로서 결정되는 중성자를 흡수 제어봉의 변위에 의하여, 그리고 기준 온도와 우너자로의 1차 회로내의 실제평균 온도와의 편차에 의해 결정되는 바이패스 밸브의 개방으로 원자로에서 생성된 증기의 일부를 터빈회로 밖으로 우회시킴에 의하여 회로망에 전력을 공급하는 발전기를 구동하는 가압수로에 의하여 증기 터빈에 공급되는 출력을 조절하는 방법에 있어서 발전기와 회로망 사이의 전기적 차단이나 부하 거부의 경우에 제어봉 위치를 결정하는 변수는 부하 거부의 경우 원자로의 작동을 작동으로 유지하기 위하여 터빈 부하를 나타내는 신호로부터 결정된 온도와 원자로가 유지되는 출력 레벨을 한정하는 미리 설정된 온도주의 높은 값으로 선정되고, 바이패스 밸브의 개방신호는 원자로내의 온도 변화가 이들 밸브의 개방신호에 미치는 영향을 감소시키기 위해 출력 레벨을 나타내는 신호로부터 결정되는 이득 신호에 의해 수정되는 것을 특징으로 하는 출력 조절 방법.

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