Analyse van gasconcentratie in hoogspanningsreactors van grote waterkrachtgeneratoren

1.Gasgeneratie en analyseprincipe van hoogspanningsreactoren

Hoogspanningsreactoren gebruiken olie en isolatiepapier voor isolatie. Tijdens normaal gebruik kan er lokale oververhitting of ontladingen optreden (bijv., kernen/spoelproblemen, tussenomwentelingsshortsluitingen), wat leidt tot scheuren in de isolatie en het produceren van gassen zoals koolwaterstoffen (methaan, etc.), CO, CO₂, H₂). Deze gassen weerspiegelen de interne isolatiestatus, waardoor real-time monitoring mogelijk is.

Voor gesloten olievulbare reactoren worden door isolatieveroudering en olieoxidatie continu (CO)/(CO₂) geproduceerd. Hun concentraties stijgen met de tijd door accumulatie, dus een puur toename van (CO)/(CO₂) kan geen fouten beoordelen. Maar de gasproductiesnelheid (gemiddelde dagelijkse gasopbrengst) helpt bij het onderscheiden van normale veroudering en fouten:

Hier: γ_a = absolute gasproductiesnelheid (mL/d); (C_i,2)/(C_i,1) = gasconcentraties van tweede/eerste monster (μL/L); Δ_t = daadwerkelijke bedrijfsinterval (d); m = totale olievolume (t); ρ = olierichtheid (t/m³).

1.2 Gasconcentratieanalysemethode voor hoogspanningsreactoren

Regelmatige oliechromatografietests volgen de olie-gasconcentraties op lange termijn, wat de isolatieveroudering/deterioratie weergeeft. Gebruik driefase-reactorgegevens voor wetenschappelijke analyse. Continue monitoring en berekening van de gasproductiesnelheid helpen bij het nauwkeurig identificeren van de isolatiestatus en het voorspellen van fouten.

2. Actueel geval

Tijdens een regelmatige inspectie van een hoogspanningsreactor (model: BKD - 16700/550 - 66) in een elektriciteitscentrale waren de CO-driefaseconcentraties 1089,08 μL/L (A), 1152,71 μL/L (B), 1338,24 μL/L (C); CO₂-driefagegevens: 4955,73 μL/L (A), 5431,25 μL/L (B), 6736,33 μL/L (C). Sommige waarden overschreden alarmdrempels (CO: 850 μL/L; CO₂: 5000 μL/L). Normale papieren isolatieveroudering en foutgeïnduceerde scheuren produceren beiden CO/CO₂. Vaste isolatieveroudering wordt weerspiegeld in opgeloste CO/CO₂ in olie, met onduidelijke grenzen/patronen. Om te bepalen of deze alarmniveaus normaal zijn, werden historische opgelostegastestrapporten geanalyseerd om gasproductietrends te identificeren en de huidige staat van de reactor te beoordelen.

2.1 Analyse van de CO- en CO₂-productiesnelheid in de reaktorolie

Jaarlijkse absolute CO-productiesnelheden staan in Tabel 1, met trends in Figuur 1. Jaarlijkse CO₂-snelheden staan in Tabel 2, met trends in Figuur 2.

2.2 Analyse van de gasincrementratio in de olie van een hoogspanningsreactor in een bepaalde elektriciteitscentrale

Met referentie aan de beoordeling van CO en CO₂ in sectie 10.3 van de DL/T722-norm, wanneer wordt vermoed dat de vaste isolatiematerialen van de apparatuur verouderen, is meestal CO2/CO > 7; wanneer wordt vermoed dat de fout betrekking heeft op de vaste isolatiematerialen, CO₂/CO < 3.

Er werden berekeningen gemaakt op basis van de jarenlange gegevens, en geen ervan was minder dan 3 of groter dan 7. Er was geen plotselinge verandering in de groeitrend, wat aangeeft dat er geen fout of veroudering was die vaste materialen betrof. De curve van de ratio van offline-gegevens van CO₂/CO-gas over de afgelopen tijden is weergegeven in Figuur 3.

Volgens de Richtlijnen voor de analyse en beoordeling van opgeloste gassen in transformatorolie (DL/T722) worden de berekende incrementratiën van CO₂ en CO over de jaren en de gasproductiesnelheden beide binnen de standaardbereiken gehouden. Er treedt geen vaste isolatiefout of verouderingsverschijnsel op (de standaard voor de absolute gasproductiesnelheid van CO₂ is 200 mL/d, en voor CO is 100 mL/d).

2.3 Data-analyse

• Trend van gasinhoud
  Sinds de exploitatie begon, tonen CO/CO₂ in de reactor een algemene stijgende trend. Fluctuaties hebben betrekking op meetfouten en temperatuurveranderingen; er komen geen plotselinge pieken voor, met een stabiele gasproductiecurvehelling.

• CO-productiesnelheid
  Jaarlijke absolute CO-productiesnelheden (6-22 mL/d sinds de exploitatie) volgen een "afname-toename-afname-toename"-patroon, geleidelijk vlakker wordend. Volgens DL/T722 blijven de snelheden onder de 100 mL/d-waarschuwing. De lage oplosbaarheid van CO in olie en de temperatuurgevoelige variabiliteit (geen duurzame groei) bevestigen geen fouten.

• CO₂-productiesnelheid
  Jaarlijke absolute CO₂-productiesnelheden (40-100 mL/d sinds de exploitatie) dalen jaarlijks, met een trend naar vlak. Volgens DL/T722-2014 blijven de snelheden onder de 200 mL/d-waarschuwing. De initiële hoge productie komt overeen met normale exploitatie; geen duurzame groei (temperatuurgevoelige variabiliteit) bevestigt geen fouten.

• CO₂/CO-ratio
  Offline CO₂/CO-ratio's (4-7 sinds de exploitatie) komen overeen met DL/T722-2014 (10.2.3.1: gebruik CO₂/CO-increments voor vaste isolatiefouten). Jaarlijke incrementratio's (4-6, Figuur 3) blijven binnen 3-7, wat bevestigt dat er geen vaste isolatiefouten of veroudering zijn.

• Hoogspanningsisolatie
  De nieuwste tests laten zien:

• Isolatieweerstand &ge; 200 G&Omega;;

• Spoel tan&delta; < 0,6 (&le;30% toename ten opzichte van de geschiedenis); capaciteitswijziging &le; 3%;

• DC-weerstandsverschillen: <2% van de driefasegemiddelde (geen neutrale leiding: <1% gemiddelde); &le;2% ten opzichte van historische waarden.

Alle gegevens voldoen aan de eisen van DL/T 596-2021.

Over 5 jaar (geen oliefiltratie) stegen de CO/CO₂-concentraties sneller vanwege hun accumulatie in een gesloten omgeving en hoge werktemperaturen (max 66&deg;C), wat de oxidatie en scheuring van olie en isolatie versnelde. Er zijn geen interne fouten of isolatieveroudering.

3. Aanbevelingen

Door karakteristieke gassen te analyseren kunnen fouten en veroudering worden geïdentificeerd voor gerichte onderhoudsmaatregelen, waardoor de netstabiliteit wordt gewaarborgd. Voor langdurig reaktor O&M:

• Controleer de afsluitingen (reactorlichaam, olieconservator) op langzame gasinhoudsgroei; vervang indien nodig.

• Versterk de olie-monsterchromatografie: meet furfural/nitrogen-oxygen inhoud (voor filtratie) om olie- en papieroxidatie te beoordelen.

• Voer oliefiltratie uit; volg post-filtratie-monsters.

• Monitor de operaties voor overbelasting, kortstondige stroompieken en abnormale olie-temperatuurspieken.