Analyse der Gasconcentration in Hochspannungsreaktoren von Großwasserkraftgeneratoren
1. Gasbildung und Analyseprinzipien von Hochspannungsreaktoren
Hochspannungsreaktoren verwenden Öl und Isolierpapier zur Isolierung. Bei normaler Betriebsweise kann es zu lokaler Überhitzung oder Entladungen (z.B. Eisenkern/Wicklungprobleme, Kurzschlüsse zwischen Windungen) kommen, die zu Isolierbrüchen und der Bildung von Gasen wie Kohlenwasserstoffen (Methan usw.), CO, CO2, H2) führen. Diese Gase spiegeln den internen Isolationszustand wider und ermöglichen eine Echtzeitüberwachung.
Bei geschlossenen ölgefüllten Reaktoren entstehen durch Alterung der Isolierung und Oxidation des Öls kontinuierlich (CO)/(CO2). Ihre Konzentrationen steigen mit der Zeit aufgrund der Anreicherung, daher kann ein reiner Anstieg von (CO)/(CO2) keine Fehlfunktionen beurteilen. Die Gasproduktionsrate (durchschnittliche tägliche Gasausbeute) hilft jedoch, normale Alterung von Fehlfunktionen zu unterscheiden:
Hier: γa = absolute Gasproduktionsrate (mL/d); (Ci,2)/(Ci,1) = Gas-Konzentrationen des zweiten/ersten Probennehmens (μL/L); Δt = tatsächlicher Betriebszeitraum (d); m = Gesamtolmenge (t); ρ = Öl-Dichte (t/m3).
1.2 Methode zur Analyse der Gas-Konzentration in Hochspannungsreaktoren
Regelmäßige Öl-Chromatographie-Tests verfolgen langfristig die Öl-Gas-Konzentrationen und zeigen das Alterungs- und Verschleißverhalten der Isolierung. Verwenden Sie Daten dreiphasiger Reaktoren für wissenschaftliche Analysen. Kontinuierliche Überwachung und Berechnung der Gasproduktionsrate helfen, den Isolationszustand genau zu identifizieren und Fehlfunktionen vorherzusagen.
2. Praktischer Fall
Während einer Routineinspektion eines Hochspannungsreaktors (Modell: BKD - 16700/550 - 66) in einem Kraftwerk betrugen die CO-Konzentrationen in drei Phasen 1089,08 μL/L (A), 1152,71 μL/L (B), 1338,24 μL/L (C); CO₂-Konzentrationen in drei Phasen: 4955,73 μL/L (A), 5431,25 μL/L (B), 6736,33 μL/L (C). Einige Werte überschritten Alarmgrenzwerte (CO: 850 μL/L; CO₂: 5000 μL/L). Beide, normale Alterung der Papierisolierung und fehlerbedingte Risse, produzieren CO/CO₂. Die Alterung der festen Isolierung spiegelt sich im gelösten CO/CO₂ im Öl wider, ohne klare Grenzen/Muster. Um festzustellen, ob diese Alarmschwelle-Konzentrationen normal sind, wurden historische Lösungsgas-Testberichte analysiert, um Gasproduktions-Trends zu identifizieren und den aktuellen Zustand des Reaktors zu bewerten.
2.1 Analyse der CO- und CO₂-Produktionsrate im Reaktoröl
Die jährlichen absoluten CO-Produktionsraten sind in Tabelle 1, die Trends in Abbildung 1. Die jährlichen CO₂-Raten sind in Tabelle 2, die Trends in Abbildung 2.
2.2 Analyse des Gas-Inkrementverhältnisses im Öl eines Hochspannungsreaktors in einem bestimmten Kraftwerk
Gemäß der Beurteilung von CO und CO2 in Abschnitt 10.3 des DL/T722-Standards, wenn der Verdacht besteht, dass das feste Isoliermaterial altert, ist in der Regel ; wenn der Verdacht besteht, dass der Fehler das feste Isoliermaterial betrifft, CO2/CO < 3.
Es wurden Berechnungen an den über die Jahre gesammelten Daten durchgeführt, und keiner der Werte war kleiner als 3 oder größer als 7. Es gab keinen plötzlichen Wechsel im Wachstumstrend, was darauf hindeutet, dass kein Fehler oder Alterungsprozess, der feste Materialien betraf, vorlag. Der Verlauf des Verhältnisses der Offline-Daten von CO2/CO-Gas über die vergangenen Zeiträume ist in Abbildung 3 dargestellt.
Gemäß den Richtlinien zur Analyse und Beurteilung von gelösten Gasen in Transformatoröl (DL/T722) werden die berechneten Inkrementverhältnisse von CO₂ und CO über die Jahre sowie die Gasproduktionsraten innerhalb der Standardbereiche gehalten. Es tritt kein Festkörper-Isolationsfehler oder Alterungsphänomen auf (der Standard für die absolute Gasproduktionsrate von CO₂ beträgt 200 mL/d, und für CO 100 mL/d).
2.3 Datenanalyse
Alle Daten erfüllen die Anforderungen von DL/T 596 - 2021.
In den letzten 5 Jahren (ohne Ölfiltration) stiegen die CO/CO₂-Konzentrationen schneller aufgrund der Anreicherung in der geschlossenen Umgebung und der hohen Betriebstemperaturen (max. 66°C), was die Oxidation und Bruchbildung von Öl und Isolierung beschleunigte. Es gibt keine internen Fehler oder Isolierungsalterung.
3. Empfehlungen
Die Analyse charakteristischer Gase hilft, Fehler und Verschleiß zu identifizieren, um gezielte Wartungsmaßnahmen durchzuführen und die Netzstabilität sicherzustellen. Für die langfristige Betreuung und Wartung von Reaktoren:
Überprüfen Sie die Abdichtungen (Reaktorkörper, Ölreservoir) auf langsames Wachstum des Gasgehalts; ersetzen Sie sie bei Bedarf.
Verbessern Sie die Öl-Proben-Chromatographie: Messen Sie Furfural/Nitrogen-Sauerstoff-Gehalt (vor der Filtration), um die Oxidation von Öl und Papier zu bewerten.
Führen Sie eine Ölfiltration durch; verfolgen Sie die Nachfiltrationsproben.
Überwachen Sie den Betrieb auf Überlast, kurzfristige Stromspitzen und ungewöhnliche Öltemperaturanstiege.
