Análisis de los Transitorios Eléctricos de los servicios auxiliares de una Central Nuclear

Abstract

Se ha desarrollado un modelo que representa el funcionamiento normal de una central nuclear con gran nivel de detalle en el diseño de todos los elementos activos que desempeñan alguna función en el proceso de generación de energía o sirven de apoyo en dicho proceso como servicios auxiliares. Se han elaborado modelos de motores de media y baja tensión, generadores, transformadores y líneas de conexión del sistema, todos ellos integrados de forma estructurada en ETAP v12.6.5 para representar de forma fiel la operación de una central, los cuales se ajustan a las especificaciones con muy bajos márgenes de error. Para verificar que el modelo es válido, se ha puesto a prueba realizando un estudio de flujo de cargas y una simulación dinámica con escalones de carga en el caso de pérdida accidental de refrigerante (LOCA) en el reactor principal y transferencia rápida para analizar el comportamiento de los transitorios eléctricos en los servicios auxiliares necesarios durante el proceso de parada segura de la central. Los resultados demuestran la precisión con la que se ha elaborado el modelo y prueban la validez de este. Además, se ha llevado a cabo un análisis de sensibilidad para demostrar que incluso con el disparo de uno de los transformadores de arranque, si se distribuyen proporcionalmente las cargas entre los otros tres operativos, se podría continuar con el proceso de parada segura.

A model has been developed to represent the ordinary operation mode of a nuclear power station. There has been considered extreme accuracy for all the active elements that play an important role in the energy generation process or somehow support it, functioning as auxiliary services. There are models for medium- and low-voltage motors, generators, transformers and connecting lines and cables to resemble the electric network of the nuclear power station. They have been integrated in a well-structured network in ETAP v12.6.5. These models were tested and compared with specifications to yield very low errors. To verify that the model is valid and accurate, it has been performed a load flow and dynamic analysis to simulate a loss of coolant accident (LOCA) on the main generator and the successive loads that accelerate throughout the simulation, with careful consideration to voltage drops and starting times of these motors. Results from the electric transients from this study show satisfactorily that the system ensures stability for the safe shutdown process. Additionally, a sensitivity analysis has been performed to demonstrate that even if a starting transformer is tripped at the beginning of the simulation, when all the loads are proportionally distributed among the remaining starting transformers, the safe shutdown process can be continued.