Analyse af gaskoncentration i højspændingsreaktorer i store vandkraftgeneratorsæt

1. Gas Generation and Analysis Principle of High - Voltage Reactors

Højspændingsreaktorer bruger olie og isolerende papir til isolation. Under normal drift kan lokale overophedninger eller udslip (f.eks. jernkern/spoleproblemer, mellemvindingsshortcircuit) forårsage isolationssprækker og producere gasser som hydrokarboner (methan osv.), CO, CO₂, H₂). Disse gasser afspejler den interne isolationstilstand, hvilket gør det muligt at overvåge i realtid.

For lukkede oliefyldte reaktorer produceres (CO)/(CO₂) kontinuerligt på grund af isolationens aldring og oloxidation af olie. Deres koncentrationer stiger over tid pga. akkumulation, så en ren stigning i (CO)/(CO₂) koncentrationer kan ikke dømme fejl. Men gasproduktionshastigheden (gennemsnitlig daglig gasproduktion) hjælper med at skelne mellem normal aldring og fejl:

Her: γ_a = absolut gasproduktionshastighed (mL/d); (C_i,2)/(C_i,1) = gaskoncentrationer ved anden/første prøvetagning (μL/L); Δ_t = faktisk driftsinterval (d); m = total olievolumen (t); ρ = oljetæthed (t/m³).

1.2 Gas Concentration Analysis Method for High - Voltage Reactors

Regelmæssige oljechromatografi-tester følger olje-gas koncentrationer over længere tid, hvilket viser isolationens aldring/deteriorering. Brug tre-fase reaktordata til videnskabelig analyse. Kontinuerligt overvågning og beregning af gasproduktionshastighed hjælper med at identificere isolationstilstanden præcist og give forhåndsvarsel om fejl.

2. Aktuelt Tilsagn

Under regulær inspektion af en kraftstations højspændingsreaktor (model: BKD - 16700/550 - 66), var CO tre-fase koncentrationerne 1089.08 μL/L (A), 1152.71 μL/L (B), 1338.24 μL/L (C); CO₂ tre-fase data: 4955.73 μL/L (A), 5431.25 μL/L (B), 6736.33 μL/L (C). Nogle værdier oversteg alarmgrænser (CO: 850 μL/L; CO₂: 5000 μL/L). Normal aldring af papir-isolation og fejlinduceret sprækken producerer begge CO/CO₂. Aldring af solid isolation afspejles i olje-løst CO/CO₂, med uklare grænser/mønstre. For at bestemme, om disse alarmniveau-koncentrationer er normale, blev historiske oppløste gas testrapporter analyseret for at identificere gasproduktionsmønstre og vurdere reaktorens aktuelle tilstand.

2.1 CO & CO₂ Production Rate Analysis in Reactor Oil

Årlige absolute CO-produktionshastigheder er angivet i tabel 1, med tendenser i figur 1. Årlige CO₂-hastigheder er angivet i tabel 2, med tendenser i figur 2.

2.2 Analyse af Gassamlingens Forhold i Oljen i en Højspændingsreaktor på en Bestemt Kraftstation

Med henvisning til vurderingen af CO og CO₂ i afsnit 10.3 af standarden DL/T722, når man mistænker aldring af udstyrsmaterialets faste isolation, er der generelt CO2/CO > 7; når man mistænker, at fejlen involverer faste isolationer, CO₂/CO < 3.

Beregninger blev lavet på data over årene, og ingen var under 3 eller over 7. Der var ingen pludselig ændring i væksttendensen, hvilket indikerer, at der ikke var nogen fejl eller aldring, der involverede faste materialer. Kurven for forholdet mellem offline data af CO₂/CO gas over tid er vist i figur 3.

I overensstemmelse med Retningslinjer for Analyse og Vurdering af Oppløste Gasser i Transformatorolie (DL/T722), er de beregnede forhøjelsesforhold for CO₂ og CO over årene og gasproduktionshastighederne holdt inden for standardområder. Der forekommer ingen fejl i faste isolationer eller aldringsfænomener (standarden for den absolute gasproduktionshastighed for CO₂ er 200 mL/d, og for CO er 100 mL/d).

2.3 Dataanalyse

• Gassamlingens Tendens
  Siden indtagelsen har CO/CO₂ i reaktoren vist en overordnet stigende tendens. Fluktuationer relaterer til målefejl og temperaturændringer; der forekommer ingen pludselige spids, med en stabil gasproduktionskurvehældning.

• CO Produktionshastighed
  Årlige absolute CO-produktionshastigheder (6&ndash;22 mL/d siden drift) følger et "nedgang-stigning-nedgang-stigning" mønster, gradvist flader ud. Ifølge DL/T722, holder hastighederne sig under den 100 mL/d advarsel. CO's lave oljesolubilitet og temperatur-drevet flydighed (ingen vedvarende vækst) bekræfter ingen fejl.

• CO₂ Produktionshastighed
  Årlige absolute CO₂-produktionshastigheder (40&ndash;100 mL/d siden drift) falder årligt, med en tendens til at flade ud. Ifølge DL/T722 - 2014, holder hastighederne sig under den 200 mL/d advarsel. Den initiale høje produktion stemmer overens med normal drift; ingen vedvarende vækst (temperatur-drevet flydighed) bekræfter ingen fejl.

• CO₂/CO Forhold
  Offline CO₂/CO-forhold (4&ndash;7 siden indtagelsen) stemmer overens med DL/T722 - 2014 (10.2.3.1: brug CO₂/CO-forhøjelser for fejl i faste isolationer). Årlige forhøjelsesforhold (4&ndash;6, figur 3) holder sig inden for 3&ndash;7, bekræfter ingen fejl i faste isolationer/aldring.

• Højspændingsisolation
  Seneste tester viser:

• Isolationsmodstand &ge; 200 G&Omega;;

• Vinding tan&delta; < 0.6 (&le;30% stigning sammenlignet med historik); kapacitansændring &le; 3%;

• DC modstands forskelle: <2% af tre-fase gennemsnit (uden neutral ledning: <1% gennemsnit); &le;2% sammenlignet med historiske værdier.

Alle data opfylder DL/T 596 - 2021 krav.

Over 5 år (uden oljefiltrering), steg CO/CO₂-koncentrationerne hurtigere pga. deres akkumulation i en lukket miljø og høje driftstemperaturer (max 66&deg;C), der accelererer olje/isolationsoxidation/sprækning. Der findes ingen interne fejl eller isolationens aldring.

3. Anbefalinger

Analyse af karakteristiske gasser identificerer fejl/deteriorering for målrettet vedligeholdelse, hvilket sikrer netstabilitet. For langtidsreaktormaintenance:

• Tjek tætpunkter (reaktorlegeme, oljereservoir) for langsom gassamling; erstatter hvis nødvendigt.

• Forbedre oljeprøvechromatografi: mål furfural/nitrogen-ilt-indhold (før filtrering) for at vurdere olje/papiroksidation.

• Udfør oljefiltrering; følg efter filtrering prøver.

• Overvåg drift for overbelastninger, kortvarige strømfluktueringer og abnormale oljetemp-spids.