화재위험도분석에서의전기케이블분석 피엔이임현태 KINS
순서 서론 전기케이블특성및화재손상모드 전기케이블분석분야 화재위험분석 안전정지분석 결론 2
서론 전기케이블의기능 전기회로의두지점사이의전기 ( 전력, 제어, 계측 ) 에너지를전달하는매개체제공 케이블구조 전기케이블은원전내화재하중에서가장큰비중을차지함 케이블포설길이 - BWR: > 600km, PWR: > 1,600km 전기케이블은화재에취약한대상목표물 (Target) 임 화재위험도분석에서전기케이블자료가중요함 화재위험분석 안전정지분석
전기케이블특성및화재손상모드 (1/7) 케이블분류 Power Cable 전원장치 ( 예, MCC) 로부터구동전력을공급받는케이블 Control Cable 주제어실또는현장의원격제어신호를전원장치에전달하는케이블 Control Power Cable 제어기를작동시키기위한전원을공급하는케이블 Instrument Cable 현장의기기또는계통상태를제어반에지시하기위한케이블 4
전기케이블특성및화재손상모드 (2/7) 케이블화재손상계보 5
전기케이블특성및화재손상모드 (3/7) 케이블종류 ( 화재손상관점 ) Thermoplastic Cable A cable material which will soften, flow, or distort appreciably when subjected to sufficient heat and pressure. Examples are polyvinyl chloride and polyethylene. Cables using thermoplastic insulation are not usually qualified to IEEE Std. 383. Thermoset Cable A cable material which will not soften, flow, or distort appreciably when subjected to heat and pressure. Examples are rubber and neoprene. Cables that meet IEEE Std.383 typically have thermoset insulation. 6
전기케이블특성및화재손상모드 (4/7) 케이블손상기준 [TP(Thermoplastic) vs. TS(Thermoset)] Intra-cable 합선은 Thermoset, Thermoplastic 관계없이발생가능성이가장높아최우선으로고려 Thermoplastic (Non IEEE-383) Thermoset (IEEE-383) Thermoplastic (Non IEEE-383) Thermoplastic (Non IEEE-383) Thermoset (IEEE-383) Thermoset (IEEE-383) 발생가능성이높음 발생가능성이낮음 발생가능성이낮음 7
전기케이블특성및화재손상모드 (5/7) 케이블손상기준 [TP(Thermoplastic) vs. TS(Thermoset)] 8
전기케이블특성및화재손상모드 (6/7) 케이블손상유형 단선 (Open Circuit): 케이블또는케이블내도체가끊어져전원또는신호가전달되지않는상태로전기적연속성이상실된상태 합선 (Short Circuit): 케이블내도체가다른지점또는다른회로와전기적으로접촉하는상태 9
전기케이블특성및화재손상모드 (7/7) 케이블손상유형 ( 계속 ) 지락 (Short To Ground): 한케이블또는케이블내의도체가케이블트레이, 전선관접지선등접지물체와전기적으로접촉하는상태 통전합선 (Hot Short): 합선의특수한경우로서한케이블내의통전도체가동일케이블내또는다른케이블의비통전도체와전기적으로접촉하는상태 10
전기케이블분석분야 (1/6) 화재위험도분석에서전기케이블자료의활용분야 화재위험분석 화재하중산출 방화지역별가연성물질중케이블이차지하는비중이가장높음 화재모델링분석 안전정지분석 목표대상기기 (Target) 의케이블자료가필수적임 격리요건평가 안전정지기기관련케이블배선경로파악이필수적임 연계회로분석 발전소수준에서공통전원, 공통배선함, 오동작, 다중고임피던스문제등을분석하는데전기회로자료가사용됨 11
전기케이블분석분야 (2/6) 화재하중산출 화재하중 (Fire Loading) 방화지역내모든가연성물질의완전연소로발생되는단위면적당발열량 화재규모를판단하는척도로서화재방호설비적합성검토, 가연성물질사용에대한행정절차수립근거로활용함 대부분의방화지역별화재하중에서케이블이차지하는비중이가장높음 12
전기케이블분석분야 (3/6) 화재모델링분석 역학적보존법칙과경험적자료에근거하여화재의성장, 환경조건, 구조물, 계통, 기기등에미치는영향등을정량적으로예측하는분석 화재로인한대상기기또는케이블 (Target) 의손상여부판단시케이블자료가필수적임 ooo Target Tray ooo 13
전기케이블분석분야 (4/6) 격리요건평가 안전정지달성및유지에필요한다중계열의격리상태를평가함으로써안전정지성공경로확보여부판단 격리요건 3 시간내화방벽으로격리 수평거리 20 + 중간가연물없음 + 화재감지 / 자동소화설비 1 시간방호체 + 화재감지 / 자동소화설비 정확한케이블경로자료가필수적임 14
전기케이블분석분야 (5/6) 연계회로분석 연계회로 (Associated Circuit) 필수회로 (Required Circuit) 가아니면서화재손상시안전정지기기의작동불능또는오동작을유발하는회로 안전정지능력에영향을미치는연계회로문제발생여부를발전소수준에서분석함 연계회로문제 공통전원 (Common Power Supply) 공통배선함 (Common Enclosure) 2 차발화 (Secondary Ignition) 화재전파 (Fire Propagation) 변류기점화 (Current Transformer) 오동작 (Spurious Operation 15
전기케이블분석분야 (6/6) 다중오동작분석 기존화재위험도분석 화재시한번에하나의기기만오동작한다는단일오동작을기준으로분석하였음 다중오동작문제대두 케이블화재실험연구 화재사례조사연구 화재시케이블손상으로두개이상의기기가오동작할가능성이적지않으며실제사례에서도여러기기가동시에오동작한경우가있음 단일오동작에근거한화재위험도분석이더이상유효하지않음 원전화재시다중오동작으로안전정지기능이저해되는시나리오에대한대책이요구됨 16
결론 케이블관리시스템 (CMS) 구축이요구됨 원전화재위험도분석에서케이블자료를활용하는분석분야 화재위험분석 : 화재하중산출, 화재모델링분석 안전정지분석 : 격리요건평가, 연계회로분석 분석결과의신뢰성확보를위해전산화된케이블관리시스템필요 가동원전대부분케이블관리가미흡하여분석에어려움이있음 건설당시전산화된케이블관리시스템이없는경우 케이블설치카드 (hard copy) 로케이블포설경로를파악해야함 건설당시전산화된케이블관리시스템이있는경우 발전소에서보유하지않는경우 건설이후관리가되지않아현상태와맞지않는경우 화재위험도분석, 화재 PSA 등화재분석뿐만아니라전기분야설계변경관리를위해전산화케이블관리시스템구축이요구됨 17