تحلیل غلظت گاز در راکتورهای فشار بالای مجموعه‌های تولید برق هیدروالکتریک بزرگ
1. اصل تولید و تجزیه و تحلیل گاز در راکتورهای فشار بالا
راکتورهای فشار بالا از روغن و کاغذ عایق برای عایق بندی استفاده می‌کنند. عملکرد نرمال ممکن است منجر به گرم شدن محلی یا تخلیه (مانند مشکلات هسته/سیمپیچی، خوردگی بین دورها) شود که باعث ترک خوردگی عایق و تولید گازهایی مانند هیدروکربن‌ها (متان و غیره)، CO, CO2, H2) می‌شود. این گازها وضعیت داخلی عایق را نشان می‌دهند و امکان نظارت زنده را فراهم می‌کنند.
برای راکتورهای پر از روغن بسته، پیری عایق و اکسیداسیون روغن به طور مداوم (CO)/(CO2) تولید می‌کنند. غلظت آن‌ها به دلیل انباشت با گذشت زمان افزایش می‌یابد، بنابراین افزایش محض (CO)/(CO2) نمی‌تواند خطاهای را تشخیص دهد. اما نرخ تولید گاز (میزان گاز تولید شده در روز) کمک می‌کند تا پیری عادی را از خطاهای متمایز کند:
در اینجا: γa = نرخ تولید گاز مطلق (mL/d); (Ci,2)/(Ci,1) = غلظت گاز در دومین/اولین نمونه‌برداری (μL/L); Δt = بازه عملیاتی واقعی (d); m = حجم کل روغن (t); ρ = چگالی روغن (t/m3).
1.2 روش تجزیه و تحلیل غلظت گاز در راکتورهای فشار بالا
آزمایش‌های کرومتوگرافی روغن منظم غلظت گاز-روغن را طولانی‌مدت پیگیری می‌کنند و پیری/ترک خوردگی عایق را نشان می‌دهند. از داده‌های راکتور سه‌فاز برای تجزیه و تحلیل علمی استفاده می‌شود. نظارت مداوم و محاسبه نرخ تولید گاز کمک می‌کند تا وضعیت عایق را دقیق تشخیص داده و از خطاهای پیش‌بینی شود.
2. مورد واقعی
در طول بازرسی منظم یک راکتور فشار بالا در یک نیروگاه (مدل: BKD - 16700/550 - 66)، غلظت CO در سه فاز 1089.08 μL/L (A)، 1152.71 μL/L (B)، 1338.24 μL/L (C) بود؛ داده‌های CO₂ در سه فاز: 4955.73 μL/L (A)، 5431.25 μL/L (B)، 6736.33 μL/L (C). برخی مقادیر حد آستانه هشدار (CO: 850 μL/L؛ CO₂: 5000 μL/L) را超越了警报阈值。纸绝缘老化和故障引起的开裂都会产生CO/CO₂。固体绝缘老化的反映在油中溶解的CO/CO₂中，但界限和模式不明确。为了确定这些警报级别的浓度是否正常，分析了历史溶解气体测试报告以识别气体生成趋势并评估反应堆的当前状态。 **2.1 反应堆油中CO & CO₂生成率分析** CO的年绝对生成率见表1，趋势见图1。CO₂的年生成率见表2，趋势见图2。     **2.2 某电站高压反应堆油中气体增量比分析** 根据DL/T722标准第10.3节对CO和CO₂的判断，当怀疑设备的固体绝缘材料老化时，通常CO₂/CO > 7；当怀疑故障涉及固体绝缘材料时，CO₂/CO < 3。 通过对历年数据的计算，没有小于3或大于7的情况。增长趋势没有突变，表明没有涉及固体材料的故障或老化。以前几次离线数据的CO₂/CO气体比率曲线如图3所示。  根据《变压器油中溶解气体分析与判断导则》（DL/T722），历年CO₂和CO的增量比及气体生成率均保持在标准范围内，没有发生固体绝缘故障或老化现象（CO₂的绝对气体生成率标准为200 mL/d，CO为100 mL/d）。 **2.3 数据分析** - **气体含量趋势** 自投运以来，反应堆中的CO/CO₂总体呈上升趋势。波动与测量误差和温度变化有关，没有突然的峰值，气体生成曲线斜率稳定。 - **CO生成率** 自运行以来的年度绝对CO生成率（6-22 mL/d）呈现出“减少-增加-减少-增加”的模式，逐渐趋于平坦。根据DL/T722标准，生成率低于100 mL/d的警戒值。CO在油中的低溶解度和温度驱动的挥发性（没有持续增长）确认没有故障。 - **CO₂生成率** 自运行以来的年度绝对CO₂生成率（40-100 mL/d）逐年下降，趋于平坦。根据DL/T722-2014标准，生成率低于200 mL/d的警戒值。初始高生成率符合正常运行情况，没有持续增长（温度驱动的挥发性）确认没有故障。 - **CO₂/CO比率** 自投运以来的离线CO₂/CO比率（4-7）符合DL/T722-2014（10.2.3.1：使用CO₂/CO增量来判断固体绝缘故障）。年度增量比率（4-6，图3）保持在3-7之间，确认没有固体绝缘故障或老化。 - **高压绝缘** 最新测试显示： - 绝缘电阻 ≥ 200 GΩ； - 绕组tanδ < 0.6（相对于历史值≤30%增加）；电容变化 ≤ 3%； - 直流电阻差异：三相平均值的<2%（无中性引线：<1%平均值）；与历史值相比≤2%。 所有数据符合DL/T 596-2021的要求。 在5年内（未进行油过滤），由于封闭环境下的积累和高温操作（最高66°C），CO/CO₂浓度上升较快，加速了油和绝缘材料的氧化和开裂。不存在内部故障或绝缘老化。 **3. 建议** 通过分析特征气体可以识别故障和劣化，以便有针对性的维护，确保电网稳定。对于长期反应堆运维： - 检查密封（反应堆本体、油枕）是否有缓慢的气体含量增长；必要时更换。 - 加强油样色谱分析：测量糠醛/氮氧含量（过滤前）以评估油和纸的氧化情况。 - 进行油过滤；跟踪过滤后的样品。 - 监控操作过载、短期电流激增和异常油温峰值。 请按照要求继续翻译成波斯语。
