Análisis de la Concentración de Gases en Reactores de Alta Tensión de Grandes Conjuntos Generadores Hidroeléctricos
1. Principio de Generación y Análisis de Gases en Reactores de Alta Tensión
Los reactores de alta tensión utilizan aceite e papel aislante para la aislación. Durante el funcionamiento normal, pueden ocurrir sobrecalentamientos locales o descargas (por ejemplo, problemas en el núcleo de hierro/bobinado, cortocircuitos entre vueltas), lo que causa fisuras en la aislación y produce gases como hidrocarburos (metano, etc.), CO, CO2, H2). Estos gases reflejan el estado interno de la aislación, permitiendo un monitoreo en tiempo real.
Para los reactores de aceite cerrado, el envejecimiento del aislamiento y la oxidación del aceite generan continuamente (CO)/(CO2). Sus concentraciones aumentan con el tiempo debido a la acumulación, por lo que un aumento puro de (CO)/(CO2) no puede juzgar las fallas. Sin embargo, la tasa de producción de gas (producción diaria promedio de gas) ayuda a distinguir el envejecimiento normal de las fallas:
Aquí: γa = tasa absoluta de producción de gas (mL/d); (Ci,2)/(Ci,1) = concentraciones de gas de la segunda/primer muestreo (μL/L); Δt = intervalo de operación real (d); m = volumen total de aceite (t); ρ = densidad del aceite (t/m3).
1.2 Método de Análisis de Concentración de Gases para Reactores de Alta Tensión
Las pruebas cromatográficas regulares de aceite rastrean las concentraciones de aceite-gas a largo plazo, mostrando el envejecimiento/deterioro del aislamiento. Utilice datos de reactores trifásicos para análisis científico. El monitoreo continuo y el cálculo de la tasa de producción de gas ayudan a identificar con precisión el estado del aislamiento y prevenir fallas.
2. Caso Real
Durante la inspección regular de un reactor de alta tensión de una estación de energía (modelo: BKD - 16700/550 - 66), las concentraciones trifásicas de CO fueron 1089.08 μL/L (A), 1152.71 μL/L (B), 1338.24 μL/L (C); datos trifásicos de CO₂: 4955.73 μL/L (A), 5431.25 μL/L (B), 6736.33 μL/L (C). Algunos valores superaron los umbrales de alarma (CO: 850 μL/L; CO₂: 5000 μL/L). Tanto el envejecimiento normal del aislamiento de papel como las fisuras causadas por fallas producen CO/CO₂. El envejecimiento del aislamiento sólido se refleja en el CO/CO₂ disuelto en el aceite, con límites/patrones poco claros. Para determinar si estas concentraciones de nivel de alarma son normales, se analizaron los informes históricos de pruebas de gases disueltos para identificar las tendencias de producción de gas y evaluar el estado actual del reactor.
2.1 Análisis de la Tasa de Producción de CO & CO₂ en el Aceite del Reactor
Las tasas anuales absolutas de producción de CO se muestran en la Tabla 1, con tendencias en la Figura 1. Las tasas anuales de CO₂ se muestran en la Tabla 2, con tendencias en la Figura 2.
2.2 Análisis de la Relación de Incremento de Gases en el Aceite de un Reactor de Alta Tensión en una Estación de Energía Determinada
Con referencia al juicio sobre CO y CO2 en la sección 10.3 de la norma DL/T722, cuando se sospecha del envejecimiento del material de aislamiento sólido del equipo, generalmente ; cuando se sospecha que la falla involucra el material de aislamiento sólido, CO2/CO < 3.
Se realizaron cálculos en los datos a lo largo de los años, y ninguno fue menor a 3 o mayor a 7. No hubo un cambio súbito en la tendencia de crecimiento, lo que indica que no hay fallas o envejecimiento que involucren materiales sólidos. La curva de la relación de los datos fuera de línea de CO2/CO a lo largo de los tiempos anteriores se muestra en la Figura 3.
De acuerdo con las Directrices para el Análisis y Juicio de Gases Disueltos en Aceite de Transformador (DL/T722), las relaciones incrementales calculadas de CO₂ y CO a lo largo de los años y las tasas de producción de gas se mantienen dentro de los rangos estándar. No ocurren fallas de aislamiento sólido ni fenómenos de envejecimiento (el estándar para la tasa absoluta de producción de gas de CO₂ es 200 mL/d, y para CO es 100 mL/d).
2.3 Análisis de Datos
Todos los datos cumplen con los requisitos de DL/T 596-2021.
En más de 5 años (sin filtración de aceite), las concentraciones de CO/CO₂ aumentaron más rápidamente debido a su acumulación en un entorno cerrado y a las altas temperaturas de operación (máximo 66°C), acelerando la oxidación y fisuración del aceite/aislamiento. No existen fallas internas ni envejecimiento del aislamiento.
3. Recomendaciones
El análisis de gases característicos identifica fallas/deterioro para un mantenimiento dirigido, asegurando la estabilidad de la red. Para el O&M a largo plazo de los reactores:
Verifique las juntas (cuerpo del reactor, conservador de aceite) para un crecimiento lento del contenido de gas; reemplace si es necesario.
Mejore la cromatografía de muestras de aceite: mida el contenido de furfural/oxígeno-nitrógeno (antes de la filtración) para evaluar la oxidación del aceite/papel.
Realice la filtración de aceite; rastree las muestras posteriores a la filtración.
Monitoree las operaciones para sobrecargas, picos de corriente a corto plazo y subidas anormales de la temperatura del aceite.
