تحليل تركيز الغاز في المفاعلات ذات الجهد العالي لمجموعات مولدات الطاقة الكهربائية الكبيرة

1. مبدأ توليد الغازات وتحليلها في المفاعلات ذات الجهد العالي

تستخدم المفاعلات ذات الجهد العالي الزيت والورق العازل للعزل. قد يحدث في التشغيل الطبيعي تسخين محلي أو تفريغات (مثل مشاكل في اللب/اللفائف، أو قصر دوائر بين الدورات)، مما يؤدي إلى تشقق العزل وإنتاج غازات مثل الهيدروكربونات (الميثان، إلخ)، CO, CO₂, H₂). تعكس هذه الغازات حالة العزل الداخلية، مما يمكّن من المراقبة الفعلية.

بالنسبة للمفاعلات المحملة بالزيت المغلقة، فإن الشيخوخة العازلة وأكسدة الزيت تنتج باستمرار (CO)/(CO₂). تتزايد تركيزاتها مع مرور الوقت بسبب التراكم، لذا فإن زيادة (CO)/(CO₂) النقية لا يمكن أن تحدد الأعطال. ولكن معدل إنتاج الغاز (متوسط الإنتاج اليومي للغاز) يساعد على التمييز بين الشيخوخة الطبيعية والأعطال:

هنا: γ_a = معدل إنتاج الغاز المطلق (mL/d); (C_i,2)/(C_i,1) = تركيزات الغاز في العينة الثانية/الأولى (μL/L); Δ_t = فترة التشغيل الفعلية (d); m = حجم الزيت الكلي (t); ρ = كثافة الزيت (t/m³).

1.2 طريقة تحليل تركيز الغازات للمفاعلات ذات الجهد العالي

تتبع الاختبارات الكروماتوغرافية الدورية للزيت تركيزات الغازات في الزيت على المدى الطويل، مما يظهر الشيخوخة والتدهور العازل. استخدم بيانات المفاعل ثلاثي الطور للتحليل العلمي. تساعد المراقبة المستمرة وحساب معدل إنتاج الغاز على تحديد الحالة العازلة بدقة وإصدار تحذيرات مسبقة للأعطال.

2. حالة فعلية

خلال فحص دوري لمفاعل جهد عالي في محطة طاقة (نموذج: BKD - 16700/550 - 66)، كانت تركيزات CO الثلاثية 1089.08 μL/L (A)، 1152.71 μL/L (B)، 1338.24 μL/L (C)؛ بيانات CO₂ الثلاثية: 4955.73 μL/L (A)، 5431.25 μL/L (B)، 6736.33 μL/L (C). تجاوز بعض القيم حدود الإنذار (CO: 850 μL/L؛ CO₂: 5000 μL/L). تنتج كل من الشيخوخة العازلة الطبيعية وتشققات الأعطال CO/CO₂. تعكس الشيخوخة العازلة الصلبة في CO/CO₂ المنحلة في الزيت، مع حدود وأنماط غير واضحة. لتحديد ما إذا كانت هذه التركيزات على مستوى الإنذار طبيعية، تم تحليل تقارير اختبارات الغازات المنحلة السابقة لتحديد اتجاهات إنتاج الغاز وتقييم الحالة الحالية للمفاعل.

2.1 تحليل معدل إنتاج CO و CO₂ في زيت المفاعل

معدلات إنتاج CO السنوية موجودة في الجدول 1، مع الاتجاهات في الشكل 1. معدلات إنتاج CO₂ السنوية موجودة في الجدول 2، مع الاتجاهات في الشكل 2.

2.2 تحليل نسبة الزيادة في الغازات في زيت مفاعل جهد عالي في محطة طاقة معينة

بالإشارة إلى الحكم على CO و CO₂ في القسم 10.3 من المعيار DL/T722، عندما يكون هناك شكوك حول الشيخوخة للمادة العازلة الصلبة للجهاز، عادةً CO2/CO > 7؛ عندما يكون هناك شكوك حول أن العطل يشمل المادة العازلة الصلبة، CO₂/CO < 3.

تم إجراء حسابات على البيانات عبر السنوات، ولم تكن أي منها أقل من 3 أو أكبر من 7. لم يكن هناك تغيير مفاجئ في اتجاه النمو، مما يشير إلى عدم وجود عطل أو الشيخوخة التي تنطوي على المواد الصلبة. منحنى نسبة البيانات غير المتصلة لـ CO₂/CO للغازات عبر الأوقات السابقة موضح في الشكل 3.

وفقاً لـ إرشادات تحليل وتقييم الغازات المنحلة في زيت المحولات (DL/T722)، فإن النسب التزايدية المحسوبة لـ CO₂ و CO عبر السنوات ومعدلات إنتاج الغازات تظل ضمن النطاقات المعيارية. لا يوجد حدوث لأعطال عازلة صلبة أو ظواهر الشيخوخة (المعيار لمعدل إنتاج الغاز المطلق لـ CO₂ هو 200 mL/d، ولـ CO هو 100 mL/d).

2.3 تحليل البيانات

• اتجاه محتوى الغاز
  منذ التشغيل الأولي، يظهر CO/CO₂ في المفاعل اتجاهاً عاماً تصاعدياً. تتعلق التقلبات بأخطاء القياس والتغيرات في درجة الحرارة؛ لا تحدث ارتفاعات مفاجئة، مع انحدار مستقر لمنحنى إنتاج الغاز.

• معدل إنتاج CO
  معدلات إنتاج CO السنوية المطلقة (6-22 mL/d منذ التشغيل) تتبع نمطاً "تناقص-زيادة-تناقص-زيادة"، وتتسطح تدريجياً. وفقًا لـ DL/T722، تبقى المعدلات دون مستوى الإنذار البالغ 100 mL/d. انخفاض ذوبانية CO في الزيت وتقلبها بفعل درجة الحرارة (عدم وجود نمو مستمر) يؤكد عدم وجود أعطال.

• معدل إنتاج CO₂
  معدلات إنتاج CO₂ السنوية المطلقة (40-100 mL/d منذ التشغيل) تنخفض سنوياً، وتتسطح تدريجياً. وفقًا لـ DL/T722-2014، تبقى المعدلات دون مستوى الإنذار البالغ 200 mL/d. الإنتاج العالي الأولي يتوافق مع التشغيل الطبيعي؛ عدم وجود نمو مستمر (التقلب بفعل درجة الحرارة) يؤكد عدم وجود أعطال.

• نسبة CO₂/CO
  نسب CO₂/CO غير المتصلة (4-7 منذ التشغيل الأولي) تتوافق مع DL/T722-2014 (10.2.3.1: استخدام زيادات CO₂/CO للأعطال العازلة الصلبة). النسب السنوية للزيادات (4-6، الشكل 3) تظل ضمن نطاق 3-7، مما يؤكد عدم وجود أعطال أو الشيخوخة العازلة الصلبة.

• العزل ذو الجهد العالي
  أظهرت أحدث الاختبارات:

• مقاومة العزل &ge; 200 G&Omega;;

• tan&delta; لللفائف < 0.6 (&le;30% زيادة مقارنة بالتاريخ)؛ تغير السعة &le; 3%;

• اختلاف مقاومة التيار المباشر: <2% من متوسط الثلاث مراحل (بدون رأس محايد: <1% متوسط)؛ &le;2% مقارنة بالقيم التاريخية.

جميع البيانات تفي بمتطلبات DL/T 596-2021.

على مدى 5 سنوات (بدون تصفية الزيت)، ارتفعت تركيزات CO/CO₂ بشكل أسرع بسبب تراكمها في البيئة المغلقة ودرجات الحرارة العالية أثناء التشغيل (الحد الأقصى 66&deg;C)، مما يسرع من أكسدة وتشقق الزيت والعزل. لا توجد أعطال داخلية أو الشيخوخة العازلة.

3. التوصيات

تحليل الغازات المميزة يحدد الأعطال والتدهور لصيانة مستهدفة، مما يضمن استقرار الشبكة. للتشغيل والصيانة طويلة الأمد للمفاعل:

• تحقق من الختم (جسم المفاعل، خزان الزيت الاحتياطي) لنمو محتوى الغاز ببطء؛ واستبدل عند الحاجة.

• عزز الكروماتوغرافيا لعينات الزيت: قم بقياس محتوى الفورفورال والأكسجين-النيتروجين (قبل التصفية) لتقييم أكسدة الزيت والورق.

• قم بتصفية الزيت؛ وتتبع العينات بعد التصفية.

• راقب التشغيل للحمولات الزائدة، والارتفاعات القصيرة الأمد للتيار، والارتفاعات غير الطبيعية لدرجة حرارة الزيت.