Lord-flow and short-circuit analysis in a complex power distribution system: Candu nuclear power plant under the plant life extension program

The resurgence of nuclear power as a key contributor to clean, abundant, and reliable energy has renewed interest in the industry following a prolonged period of stagnation. Over the past two decades, the slowdown in new reactor construction has led to a balance between installations and decommissioning, resulting in stable global power production. With a growing number of planned reactors and extended construction timelines, it is critical that existing nuclear power plants safely extend their operational lifetimes to support grid demands. Economic evaluations further support life extension as a cost-effective alternative to new builds. In this framework, Ansaldo Nucleare is providing engineering services for the PLEX program, which targets the refurbishment of multiple nuclear power plants. This study focuses on a specific refurbishment case involving the medium voltage electrical distribution system, where critical interventions include the replacement of circuit breakers, busbars, and selected loads. After an overview of the concerned plant, the CANDU production systems and its electric distribution, a digital model of the Cernavodâ plant Class III and Class IV electrical distribution systems was developed using available data and justified assumptions to perform a load-flow study, ensuring the suitability of the supply system for the modified configuration. Additionally, a steady-state short-circuit analysis was conducted to evaluate the fault levels across different medium voltage busbars under various operating conditions. The analyses will help inform the engineering strategies necessary to maintain safe and reliable plant operation for another three decades.

La rinascita dell’energia nucleare come contributore chiave a una produzione di energia pulita, abbondante e affidabile ha rinnovato l’interesse nel settore dopo un lungo periodo di stagnazione. Negli ultimi due decenni, il rallentamento nella costruzione di nuovi reattori ha portato a un equilibrio tra nuove installazioni e decommissioning, risultando in una produzione globale stabile. Con un numero crescente di reattori pianificati e tempi di costruzione prolungati, è fondamentale che gli impianti nucleari esistenti estendano in sicurezza la loro vita operativa per supportare le esigenze della rete elettrica. Valutazioni economiche supportano inoltre l’estensione della vita operativa come alternativa vantaggiosa rispetto alla costruzione di nuovi impianti. In questo contesto, Ansaldo Nucleare sta fornendo servizi ingegneristici per il programma PLEX, che mira alla ristrutturazione di diversi impianti nucleari. Questo studio si concentra su un caso specifico di ammodernamento riguardante il sistema di distribuzione elettrica in media tensione, dove gli interventi critici includono la sostituzione degli interruttori, delle busbar e di alcuni carichi selezionati. Dopo una panoramica sulla centrale in questione, una sui sistemi di produzione CANDU e sui suoi sitemi di distribuzione elettrica, è stato sviluppato un modello digitale degli impianti di distribuzione elettrica di Classe III e Classe IV della centrale di Cernavodâ utilizzando dati disponibili e ipotesi giustificate per eseguire uno studio di load-flow, verificando l’idoneità del sistema di alimentazione al supporto della nuova configurazione. Inoltre, è stata condotta un’analisi di cortocircuito ai massimi regimi per valutare i livelli di guasto nelle diverse sbarre di media tensione in varie condizioni operative. Le analisi contribuiranno a informare le strategie ingegneristiche necessarie per il mantenimento dell'attività in modo sicuro e affidabile dell’impianto per altri trent'anni.