대형 수력 발전기 세트의 고압 반응기에서의 가스 농도 분석

Oliver Watts

필드: 검사 및 시험

China

1. 고압 리액터의 가스 발생 및 분석 원리

고압 리액터는 절연유와 절연지로 절연합니다. 정상적인 작동 중에 국소 과열이나 방전(예: 철심/감속기 문제, 회전수 간 단락)이 발생하면 절연 파손과 함께 탄화수소(메탄 등), $CO$ , $CO 2$ , $H 2)$ 같은 가스가 생성됩니다. 이러한 가스들은 내부 절연 상태를 반영하여 실시간 모니터링이 가능합니다.

폐쇄형 유충전 리액터의 경우, 절연 노화와 유산화로 인해 $(CO)$ / $(CO 2)$ 가 지속적으로 생성됩니다. 시간이 지남에 따라 축적되어 그 농도가 증가하므로, 순수한 $(CO)$ / $(CO 2)$ 증가는 고장 여부를 판단할 수 없습니다. 그러나 가스 생성 속도(평균 일일 가스 생산량)는 정상적인 노화와 고장을 구분하는 데 도움이 됩니다:

여기서: γ_a = 절대 가스 생성 속도 ( $mL/d$ ); $(C i,2)$ / $(C i,1)$ = 두 번째/첫 번째 샘플링의 가스 농도 (μ $L/L$ ); Δ_$t$ = 실제 운용 간격 (d); $m$ = 총 유량 (t); ρ = 유 밀도 ( $t/m 3$ ).

1.2 고압 리액터의 가스 농도 분석 방법

정기적인 유 크로마토그래피 테스트를 통해 장기적으로 유-가스 농도를 추적하여 절연 노화/악화를 확인합니다. 3상 리액터 데이터를 사용하여 과학적인 분석을 수행합니다. 지속적인 모니터링과 가스 생성 속도 계산은 절연 상태를 정확하게 식별하고 고장 예방에 도움이 됩니다.

2. 실제 사례

발전소의 고압 리액터(BKD - 16700/550 - 66 모델) 정기 검사 중 CO 3상 농도는 1089.08 μL/L (A), 1152.71 μL/L (B), 1338.24 μL/L (C)였습니다. CO₂ 3상 데이터: 4955.73 μL/L (A), 5431.25 μL/L (B), 6736.33 μL/L (C)였습니다. 일부 값이 경보 임계값(CO: 850 μL/L; CO₂: 5000 μL/L)을 초과했습니다. 정상적인 종이 절연 노화와 고장으로 인한 균열 모두 CO/CO₂를 생성합니다. 고체 절연 노화는 유에 용해된 CO/CO₂로 반영되며, 경계나 패턴이 명확하지 않습니다. 이러한 경보 수준의 농도가 정상인지 확인하기 위해 과거의 용해 가스 시험 보고서를 분석하여 가스 생성 경향을 식별하고 리액터의 현재 상태를 평가했습니다.

2.1 리액터 유의 CO & CO₂ 생성 속도 분석

CO 연간 절대 생성 속도는 표 1에, 경향은 도표 1에 있습니다. CO₂ 연간 생성 속도는 표 2에, 경향은 도표 2에 있습니다.

2.2 특정 발전소의 고압 리액터 유의 가스 증가 비율 분석

DL/T722 표준 10.3항에 따르면, 설비의 고체 절연재 노화를 의심할 때 일반적으로 $CO2/CO > 7$ 이며, 고장이 고체 절연재를 포함한다고 의심할 때 $CO 2 /CO < 3$ 입니다.

몇 년 동안의 데이터를 계산했지만, 3 미만 또는 7 초과인 경우는 없었습니다. 성장 경향에 급격한 변화가 없어 고체 재료 관련 고장이나 노화가 없는 것으로 나타났습니다. 이전 시점의 오프라인 데이터의 $CO 2 /CO$ 가스 비율 곡선은 도표 3에 나와 있습니다.

변압기 유의 용해 가스 분석 및 판단 지침(DL/T722)에 따라 몇 년 동안 계산된 CO₂와 CO의 증가 비율과 가스 생성 속도는 모두 표준 범위 내에 유지되었습니다. 고체 절연 고장이나 노화 현상은 발생하지 않았습니다(CO₂의 절대 가스 생성 속도 기준은 200 mL/d, CO는 100 mL/d).

2.3 데이터 분석

가스 함량 경향
운용 이후로 리액터의 CO/CO₂는 전반적으로 상승 경향을 보였습니다. 변동은 측정 오류와 온도 변화 때문이며, 급격한 상승은 없었고, 가스 생성 곡선의 기울기는 안정적이었습니다.
CO 생성 속도
연간 절대 CO 생성 속도(운용 이후 6~22 mL/d)는 "감소-증가-감소-증가" 패턴을 따랐으며, 점차 평탄해졌습니다. DL/T722에 따르면, 100 mL/d 경보 아래에 머물렀습니다. CO의 낮은 유 용해성과 온도에 따른 변동성(지속적인 증가 없음)은 고장이 없다는 것을 확인합니다.
CO₂ 생성 속도
연간 절대 CO₂ 생성 속도(운용 이후 40~100 mL/d)는 매년 감소하여 평탄해졌습니다. DL/T722-2014에 따르면, 200 mL/d 경보 아래에 머물렀습니다. 초기의 높은 생성은 정상적인 운용과 일치하며, 지속적인 증가(온도에 따른 변동성)가 없어 고장이 없다는 것을 확인합니다.
CO₂/CO 비율
오프라인 CO₂/CO 비율(운용 이후 4~7)은 DL/T722-2014(10.2.3.1: 고체 절연 고장에 대한 CO₂/CO 증가를 사용)과 일치합니다. 연간 증가 비율(4~6, 도표 3)은 3~7 사이에 있어, 고체 절연 고장이나 노화가 없다는 것을 확인합니다.
고압 절연
최근 테스트 결과:
절연 저항 ≥ 200 GΩ;
감속기 tanδ < 0.6 (≤30% 역사 대비 증가); 용량 변화 ≤ 3%;
직류 저항 차이: 3상 평균의 <2% (중립선 없음: 평균의 <1%); 역사적 값 대비 ≤2%.