Analyse de la concentration de gaz dans les réacteurs haute tension des grands ensembles de générateurs hydroélectriques
1.Principe de la production et de l'analyse des gaz dans les réacteurs haute tension
Les réacteurs haute tension utilisent de l'huile et du papier isolant pour l'isolation. Lors d'un fonctionnement normal, il peut y avoir un surchauffage local ou des décharges (par exemple, des problèmes de noyau/bobine, des courts-circuits intertour), provoquant des fissures dans l'isolation et produisant des gaz tels que des hydrocarbures (méthane, etc.), CO, CO2, H2). Ces gaz reflètent l'état interne de l'isolation, permettant une surveillance en temps réel.
Pour les réacteurs à huile fermés, le vieillissement de l'isolation et l'oxydation de l'huile génèrent continuellement (CO)/(CO2). Leurs concentrations augmentent au fil du temps en raison de l'accumulation, donc une augmentation pure de (CO)/(CO2) ne peut pas juger des défauts. Cependant, le taux de production de gaz (production moyenne quotidienne de gaz) aide à distinguer le vieillissement normal des défauts :
Ici : γa = taux de production de gaz absolu (mL/d); (Ci,2)/(Ci,1) = concentrations de gaz des deuxième/premier prélèvements (μL/L); Δt = intervalle de fonctionnement réel (j); m = volume total d'huile (t); ρ = densité de l'huile (t/m3).
1.2 Méthode d'analyse de la concentration de gaz pour les réacteurs haute tension
Des tests chromatographiques réguliers de l'huile suivent les concentrations de gaz dans l'huile à long terme, montrant le vieillissement/détérioration de l'isolation. Utilisez les données des réacteurs triphasés pour une analyse scientifique. La surveillance continue et le calcul du taux de production de gaz aident à identifier précisément l'état de l'isolation et à prévenir les défauts.
2. Cas pratique
Lors d'une inspection régulière d'un réacteur haute tension (modèle : BKD - 16700/550 - 66) d'une centrale électrique, les concentrations triphasées de CO étaient de 1089,08 μL/L (A), 1152,71 μL/L (B), 1338,24 μL/L (C) ; les données triphasées de CO₂ : 4955,73 μL/L (A), 5431,25 μL/L (B), 6736,33 μL/L (C). Certaines valeurs ont dépassé les seuils d'alarme (CO : 850 μL/L ; CO₂ : 5000 μL/L). Le vieillissement normal de l'isolation en papier et la fissuration due à un défaut produisent tous deux du CO/CO₂. Le vieillissement de l'isolation solide se reflète dans le CO/CO₂ dissous dans l'huile, avec des limites/patterns incertains. Pour déterminer si ces concentrations d'alarme sont normales, les rapports d'essais de gaz dissous historiques ont été analysés pour identifier les tendances de production de gaz et évaluer l'état actuel du réacteur.
2.1 Analyse du taux de production de CO & CO₂ dans l'huile du réacteur
Les taux annuels absolus de production de CO sont indiqués dans le tableau 1, avec des tendances dans la figure 1. Les taux annuels de CO₂ sont indiqués dans le tableau 2, avec des tendances dans la figure 2.
2.2 Analyse du rapport d'augmentation des gaz dans l'huile d'un réacteur haute tension d'une certaine centrale électrique
En référence au jugement sur le CO et CO2 dans la section 10.3 de la norme DL/T722, lorsque l'on suspecte le vieillissement du matériau d'isolation solide de l'équipement, généralement ; lorsqu'on suspecte qu'un défaut implique le matériau d'isolation solide, CO2/CO < 3.
Des calculs ont été effectués sur les données sur plusieurs années, et aucune n'était inférieure à 3 ou supérieure à 7. Il n'y avait pas de changement soudain dans la tendance de croissance, indiquant qu'il n'y avait ni défaut ni vieillissement impliquant des matériaux solides. La courbe du rapport des données hors ligne de CO2/CO sur les précédentes périodes est présentée dans la figure 3.
Conformément aux Lignes directrices pour l'analyse et le jugement des gaz dissous dans l'huile des transformateurs (DL/T722), les ratios d'augmentation de CO₂ et CO sur plusieurs années et les taux de production de gaz restent tous deux dans les plages standard. Il n'y a pas d'occurrence de défauts d'isolation solide ou de phénomènes de vieillissement (le standard pour le taux de production de gaz absolu de CO₂ est de 200 mL/j, et celui de CO est de 100 mL/j).
2.3 Analyse des données
Toutes les données répondent aux exigences de DL/T 596 - 2021.
Sur 5 ans (sans filtration d'huile), les concentrations de CO/CO₂ ont augmenté plus rapidement en raison de leur accumulation dans un environnement fermé et des hautes températures de fonctionnement (max 66°C), accélérant l'oxydation/craquage de l'huile et de l'isolation. Aucun défaut interne ou vieillissement de l'isolation n'existe.
3. Recommandations
L'analyse des gaz caractéristiques identifie les défauts/détériorations pour une maintenance ciblée, assurant la stabilité du réseau. Pour la maintenance et l'exploitation à long terme des réacteurs :
Vérifier les joints (corps du réacteur, conservateur d'huile) pour une croissance lente de la teneur en gaz ; remplacer si nécessaire.
Améliorer la chromatographie des échantillons d'huile : mesurer la furaldéhyde/teneur en oxygène-azote (avant filtration) pour évaluer l'oxydation de l'huile et du papier.
Effectuer une filtration de l'huile ; suivre les échantillons après filtration.
Surveiller les opérations pour les surcharges, les pointes de courant à court terme et les pics anormaux de température de l'huile.
