نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی

2 بخش مهندسی هسته ای، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

10.24200/nst.2020.631.1434

چکیده

مطالعات ایمنی هسته‌ای نشان‌دهنده سهم غالب حادثه آغازگر GR-LOOP در فرکانس ذوب قلب نیروگاههای هستهای می‌باشد. با توجه به تناسب سهم فوق‌الذکر با فرکانس وقوع GR-LOOP، این تحقیق روشی تحلیلی جهت شناسایی سناریوهای پساخطای منجر به GR-LOOP در شبکه و تخمین فرکانس وقوع آن‌ها ارائه مینماید. در این روش ترکیبی، ابتدا دنباله‌های حادثه ناشی از پاسخ حفاظت دیستانس خطوط انتقال به خطای اتصال‌کوتاه-سه‌‌فاز توسعه داده می‌شوند. سپس، پارامترهای نتایج شبیهسازی‌ پایداری گذرای شبکه انتقال متصل به نیروگاه هستهای در سناریوهای پس از خطا، جهت شناسایی دنبالههای منجر به GR-LOOP و تخمین فرکانس وقوعشان، تفسیر می‌شوند.
در این مقاله، با اعمال روش فوق‌الذکر به شبکه New England Test System و توسعه بیش از 2482دنباله احتمالاتی و شبیه‌سازی 408سناریوی پساخطا برای هر نیروگاه هستهای، فرکانس GR-LOOP برای سه نیروگاه موجود، با فرض وضعیت پیش‌خطای شبکه، مقادیر 4-10×87/5، 4-10×25/6 و 4-10×60/8 در سال‌کاری محاسبهشده‌است.
بر اساس نتایج، وقوع GR-LOOP به مقادیر واقعی پارامترهای شبکه انتقال، نظیر مشخصات تجهیزات، مقادیر پخش‌بار و آرایش پیش‌خطای آن وابسته ‌است. به‌علاوه، گذشته از عدم قطعیت در بهکارگیری فرکانس متوسط عام GR-LOOP در ارزیابی ریسک، تفاوت دنباله‌های منجر به GR-LOOP و احتمالات آن‌ها برای نیروگاه‌های هسته‌ای‌ در نقاط مختلف شبکه، نشان‌دهنده نیاز به انجام تحلیل‌های مختص هر شبکه می‌باشد.
با توجه به ضعف سایر روشهای ارزیابی قابلیت‌اطمینان شبکه، روش ترکیبی حاضر علاوه‌ بر محاسبه فرکانس GR-LOOP، می‌تواند با استفاده از قابلیت‌های PSA برای شناسایی ساختاریافته نقاط ضعف طراحی و اولویت‌بندی وضعیّت‌های اضطراری، استفاده‌شود. همچنین، دقت و سهولت با مصالحه میان جزئیات مدل‌سازی و دشواری آن، قابل دست‌یابی است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Estimation of the Frequency of Occurrence for Grid-Related Loss of Offsite Power (GR-LOOP) to a Nuclear Power Plant

نویسندگان [English]

  • Shahabeddin Kamyab 2
  • Mohammadreza Nematollahi 2

2 Mechanical Engineering Faculty, Shiraz University, Shiraz, Iran

چکیده [English]

GR-LOOP holds the most significant contribution in the Core Damage Frequency of Nuclear Power Plants, according to the safety analyses. Since this, in turn, depends on the GR-LOOP frequency of occurrence, an analytical method is presented to identify and evaluate the post-fault GR-LOOP scenarios. The probabilistic module of the hybrid method develops the post-fault sequences regarding the response of the line distance protection to 3-phase short circuit faults. GR-LOOP consequences and frequency are, then, identified through interpretation of the relevant parameters from the transient stability simulations of the post-fault (3Ph-SC) grid behavior.
GR-LOOP frequency is estimated as 5.87E-04, 6.25E-04 and 8.60E-04/ (reactor-year), for three NPPs in New England Test System grid as a case study. To this end, 2482 probabilistic sequences and 408 dynamic post-fault scenarios were evaluated, for each NPP.
The results indicate that the occurrence of GR-LOOP depends on the real-time values of grid parameters, including the components specifications, pre-fault load flow quantities and network configuration. Furthermore, the observed difference amongst the GR-LOOP sequences for differently-located NPPs in the grid questions the uncertainty of using mean generic frequencies.
Regarding the inapplicability of the existing grid reliability assessment approaches, the hybrid method is recommended as an alternative for GR-LOOP evaluation. Besides, it can reveal the design weaknesses and prioritize the operational tasks, via the competitive benefits of employing PSA techniques. Albeit, more precision needs more modifications in both modeling and calculation details, which, in turn, increases the complexity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Grid-related LOOP
  • Probabilistic Risk Assessment
  • Transient Stability
  • Dynamic Simulation
  • Post-Fault Scenario