نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• شهاب الدین کامیاب ¹
• مهسا پیرایش ²
• محمدرضا نعمت اللهی ³

¹ مهندسی راکتور، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز

² مرکز تحقیقات ایمنی دانشگاه شیراز

³ دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شیراز

چکیده

قابلیت‍اطمینان شبکه متصل به نیروگاه هسته‌ای بر فرکانس وقوع Loss of Offsite Power (LOOP)، به‌ عنوان برجسته‌ترین رویداد آغازگر منجر به ذوب قلب در نیروگاه‌های هسته‍ای نیازمند توان الکتریکی، مؤثر است. همچنین، رشد میزان اتصال و بهره‌برداری مزارع ‌بادی در شبکه‌های انتقال برق امروزی، با درنظرگرفتن توجیهات اقتصادی و محیط‍زیستی مربوطه، بر مسائل پایداری شبکه تأثیرمی‍گذارد. بر این اساس، مطالعه اثر این مهم بر فرکانس وقوع Grid-Related LOOP (GR-LOOP) ضروری است. از این رو، این مطالعه تاثیر تغییر در شرایط شبکه انتقال متصل به نیروگاه (از جهت درصد مشارکت مزارع بادی) بر فرکانس وقوع GR-LOOP هسته‌ای را بررسی می‌نماید. بدین‌منظور، ابتدا، سناریوهای خطای اتصال‌کوتاه- سه‌فاز بر خطوط‌ انتقال شبکه متصل به نیروگاه با استفاده از درختان‌رویداد تولید می‌شوند. سپس، بر‌اساس نتایج شبیه‌سازیِ سناریوهای پساخطا، وقوع یا عدم‌وقوع GR-LOOP و فرکانس وقوع هریک ارزیابی می‌گردد. فرکانس وقوع GR-LOOP در شبکه‌هایی با 0%، 10% و 20% نفوذ تولیدات‌بادی، برای پرخطرترین موقعیت قرارگیری‌نیروگاه، به‌ترتیب 5-10×23/3، 5-10×49/4 و 5-10×86/4، و برای ایمن‌ترین موقعیت، 6-10×58/8، 5-10×55/1 و 5-10×52/1 بر سالِ‌کاری، محاسبه شده‌است. نتایج نشان‌می‌دهد علاوه بر پیکربندی شبکه متصل به نیروگاه، تأثیر درصد نفوذ مزارع‌ بادی در شبکه بر فرکانس وقوع GR-LOOP را نباید نادیده‌گرفت. به‌علاوه، تغییرات غیرخطی و غیرتناسبی فرکانس مربوطه با افزایش نفوذ تولید باد در شبکه، اهمیت در نظر‌گرفتن تأثیر سناریوهای محتمل اتصال و بهره‌برداری نیروگاه‌های بادی در مطالعات ایمنی هسته‌ای را برجسته‌ می‌سازد.

کلیدواژه‌ها

• از دست رفتن منبع برق به نیروگاه هسته‌ای
• شبکه انتقال
• مزارع بادی
• فرکانس وقوع
• ایمنی هسته‌ای
• پایداری شبکه

عنوان مقاله [English]

Investigation of the Effect of Wind Farm Penetration in the Transmission Electrical Grid on the Occurrence Frequency of Grid-related Loss of Offsite Power to the Nuclear Power Plant

نویسندگان [English]

• Shahabeddin Kamyab ¹
• Mahsa Pirayesh ²
• Mohammadreza Nematollahi ³

¹ Mechanical Engineering Department, Shiraz University

² Safety Research Center of Shiraz University

³ Mechanical Faculty of Shiraz University

چکیده [English]

The reliability of the transmission grid affects the occurrence frequency of Loss of Offsite Power (LOOP) to the non-passive nuclear power plants (NPPs), as the most dominant core damage-inducing initiating event. Meanwhile, the recent tendency toward the connection of wind farms to the transmission grids, regarding the existing economic and environmental merits, influences the stability of the grid. Therefore, the need to investigate the effects of the former on the frequency of occurrence of Grid-Related LOOP is indubitable. In this regard, this study surveys the effect of change in the grid conditions in terms of wind penetration on the occurrence frequency of GR-LOOP. For this, the proposed methodology is applied to the grids in various operational conditions, regarding the percentage of wind farm penetration, loading conditions, and power flow method. Afterward, the frequency of occurrence of GR-LOOP scenarios upon 3-phase short circuit faults on the transmission lines is evaluated for the pre-fault grids with 0%, 10% and, 20% of wind penetration, as 3.23E-05, 4.49E-05 and, 4.86E-05/ (reactor-year) for the riskiest power plant location. The results for the safest location are 8.58E-06, 1.55E-05, and 1.52E-05/ (reactor-year), respectively. The results highlight the non-negligible impact of the percentage of penetration of wind farms in the mixed grids on the GR-LOOP frequency. Furthermore, the non-linearity and non-proportionality of the changes of the corresponding frequencies with the percentage of wind penetrations in the grid signifies the importance of considering the latter in safety studies of nuclear power plants.

کلیدواژه‌ها [English]

• Loss of Offsite Power
• wind farms
• Occurrence Frequency
• Nuclear Safety
• Grid Stability