Analiza koncentracije plina u visokonaponskim reaktorima velikih hidroelektraničkih agregata

1. Princip rada i analize plinova visokonaponskih reaktora

Visokonaponski reaktori koriste ulje i izolacijski papir za izolaciju. Tijekom normalne operacije može doći do lokalnog pregrejanja ili isparkavanja (npr. problemi s željeznom jezgrom/zavojnicom, kraće spoje među zavojnicama), što uzrokuje pukotine u izolaciji i proizvodnju plinova poput ugljovodonika (metan itd.), CO, CO₂, H₂). Ovi plinovi odražavaju stanje unutarnje izolacije, omogućujući stvarno vrijeme praćenja.

Za zatvorene uljenapunjene reaktore, starenje izolacije i oksidacija ulja kontinuirano generiraju (CO)/(CO₂). Njihove koncentracije se tijekom vremena povećavaju zbog akumulacije, tako da čisto povećanje (CO)/(CO₂) ne može utvrditi greške. Međutim, stopa proizvodnje plina (prosječna dnevna proizvodnja plina) pomaže u razlikovanju normalnog starenja od grešaka:

Ovdje: γ_a = apsolutna stopa proizvodnje plina (mL/d); (C_i,2)/(C_i,1) = koncentracije plina u drugom/prvom uzorku (μL/L); Δ_t = stvarni interval operacije (d); m = ukupni volumen ulja (t); ρ = gustoća ulja (t/m³).

1.2 Metoda analize koncentracije plina u visokonaponskim reaktorima

Redovita testiranja hromatografije ulja praćenje koncentracija ulja-plinova na dugoročnoj osnovi pokazuju starenje/deterioraciju izolacije. Koristi se podaci tri-faznih reaktora za znanstvenu analizu. Kontinuirano praćenje i izračunavanje stope proizvodnje plina pomažu u točnom identificiranju stanja izolacije i predviđanju grešaka.

2. Stvarni slučaj

Tijekom redovitog pregleda visokonaponskog reaktora (model: BKD - 16700/550 - 66) u elektranji, koncentracije CO u tri faze bile su 1089.08 μL/L (A), 1152.71 μL/L (B), 1338.24 μL/L (C); podaci CO₂ u tri faze: 4955.73 μL/L (A), 5431.25 μL/L (B), 6736.33 μL/L (C). Neke vrijednosti su premašile prag upozorenja (CO: 850 μL/L; CO₂: 5000 μL/L). Normalno starenje papirne izolacije i pukotine uzrokovane greškama oba proizvode CO/CO₂. Starenje čvrste izolacije odražava se u CO/CO₂ rastvorenim u ulju, bez jasnih granica/modela. Da bi se utvrdilo jesu li ove koncentracije na nivou upozorenja normalne, analizirani su povijesni izvještaji o rastvorenim plinovima kako bi se identificirale trendovi proizvodnje plina i procijenila trenutna stanja reaktora.

2.1 Analiza stope proizvodnje CO & CO₂ u ulju reaktora

Apsolutne godišnje stope proizvodnje CO nalaze se u Tablici 1, s trendovima u Slici 1. Godišnje stope proizvodnje CO₂ nalaze se u Tablici 2, s trendovima u Slici 2.

2.2 Analiza omjera povećanja plina u ulju visokonaponskog reaktora u određenoj elektranji

Prema presudama o CO i CO₂ u odjeljku 10.3 DL/T722 standarda, kada se sumnja na starenje čvrstog izolacijskog materijala opreme, obično CO2/CO > 7; kada se sumnja da greška uključuje čvrsti izolacijski materijal, CO₂/CO < 3.

Izračuni su izvedeni na podacima tijekom godina, a nijedan nije bio manji od 3 ili veći od 7. Nije bilo naglog promjene u trendu rasta, što upućuje na to da nema greške ili starenja koje uključuje čvrste materijale. Krivulja omjera offline podataka CO₂/CO plina u prethodnim vremenima prikazana je u Slici 3.

U skladu s Smjernicama za analizu i presudu rastvorenih plinova u ulju transformatora (DL/T722), izračunate godišnje omjere povećanja CO₂ i CO te stope proizvodnje plina održavaju se unutar standardnih granica. Ne događa se pojava grešaka ili starenja čvrste izolacije (standard apsolutne stope proizvodnje CO₂ je 200 mL/d, a za CO 100 mL/d).

2.3 Analiza podataka

• Trend sadržaja plina
  Od komisije, CO/CO₂ u reaktoru pokazuje opći rast. Fluktuacije su vezane uz pogreške mjerenja i promjene temperature; ne događaju se nagli skokovi, s stabilnim nagibom krivulje proizvodnje plina.

• Stopa proizvodnje CO
  Godišnje apsolutne stope proizvodnje CO (6-22 mL/d od početka operacije) slijede model "smanjenje-povećanje-smanjenje-povećanje", postepeno se izravnjavaju. Prema DL/T722, stope ostaju ispod alarma od 100 mL/d. Niska rastvorljivost CO u ulju i temperaturno pokretljivost (bez trajnog rasta) potvrđuju da nema grešaka.

• Stopa proizvodnje CO₂
  Godišnje apsolutne stope proizvodnje CO₂ (40-100 mL/d od početka operacije) godišnje opadaju, trend postaje ravni. Prema DL/T722 - 2014, stope ostaju ispod alarma od 200 mL/d. Inicijalno visoka proizvodnja u skladu je s normalnom operacijom; bez trajnog rasta (temperaturno pokretljivost) potvrđuje da nema grešaka.

• Omjer CO₂/CO
  Offline omjeri CO₂/CO (4-7 od komisije) u skladu su s DL/T722 - 2014 (10.2.3.1: koristite povećanje CO₂/CO za greške čvrste izolacije). Godišnji omjeri povećanja (4-6, Slika 3) ostanu unutar 3-7, potvrđujući da nema grešaka ili starenja čvrste izolacije.

• Visokonaponska izolacija
  Najnovije testovi pokazuju:

• Otpornost izolacije &ge; 200 G&Omega;;

• Tan&delta; zavojnice < 0,6 (&le;30% povećanje u usporedbi s poviješnjim podacima); promjena kapacitance &le; 3%;

• Razlike u DC otpornosti: <2% prosječne tri-fazne (bez neutralnog voda: <1% prosječno); &le;2% u usporedbi s poviješnjim vrijednostima.

Svi podaci zadovoljavaju zahtjeve DL/T 596 - 2021.

Tijekom 5 godina (bez filtriranja ulja), koncentracije CO/CO₂ brže su porastle zbog njihove akumulacije u zatvorenom okruženju i visokih radnih temperatura (max 66&deg;C), ubrzavajući oksidaciju/crkanje ulja/izolacije. Ne postoje unutarnje greške ili starenje izolacije.

3. Preporuke

Analizom karakterističnih plinova identificiraju se greške i deteroracija za ciljanu održavaju, osiguravajući stabilnost mreže. Za dugoročnu održavanje i nadzor reaktora:

• Provjerite sigurnosne zategnutosti (reaktor, konzervator ulja) za sporo povećanje sadržaja plina; zamijenite ako je potrebno.

• Unaprijedite hromatografiju uzoraka ulja: mjerite furfural/sadržaj azota-kiseonika (prije filtriranja) kako biste procijenili oksidaciju ulja/papira.

• Obavite filtriranje ulja; pratite uzorke nakon filtriranja.

• Praćenje operacija za preopterećenja, kratkotrajne strujne talase i anormalne skokove temperature ulja.