Analyse av gasskonsentrasjon i høyspenningsreaktorer til store vannkraftgeneratorsett

Felt: Inspeksjon og testing

China

1. Prinsipp for gassgenerering og analyse av høyspenningsreaktorer

Høyspenningsreaktorer bruker olje og isolerende papir for isolasjon. Under normal drift kan det oppstå lokale overoppvarming eller utslipp (f.eks. jernkjernen/spoleproblemer, kortslutning mellom vindinger), som fører til isolasjonsknusning og produserer gasser som kjeler (metan, etc.), $CO$ , $CO 2$ , $H 2)$ . Disse gasene reflekterer den interne isolasjonsstatusen, noe som muliggjør sanntidsovervåking.

For lukkede oljefylte reaktorer genereres $(CO)$ / $(CO 2)$ kontinuerlig på grunn av isolasjonsaldring og oljeoksidasjon. Deres konsentrasjoner stiger over tid på grunn av akkumulering, så en ren økning i $(CO)$ / $(CO 2)$ kan ikke brukes til å vurdere feil. Men gassproduksjonsraten (gjennomsnittlig daglig gassutslipp) hjelper med å skille normal aldring fra feil:

Her: γ_a = absolutt gassproduksjonsrate ( $mL/d$ ); $(C i,2)$ / $(C i,1)$ = gaskonsentrasjonene ved andre/første prøvetaking (μ $L/L$ ); Δ_$t$ = faktisk driftsintervall (d); $m$ = total oljemengde (t); ρ = oljetetthet ( $t/m 3$ ).

1.2 Metode for analyse av gaskonsentrasjon i høyspenningsreaktorer

Regelmessige olje-kromatografi-tester følger olje-gaskonsentrasjonen over lengre tid, noe som viser isolasjonsaldring/deteriorering. Bruk tre-fase reaktordata for vitenskapelig analyse. Kontinuerlig overvåking og beregning av gassproduksjonsrate hjelper med å identifisere isolasjonsstatus nøyaktig og varsle om feil.

2. Reelt eksempel

Under regulær inspeksjon av en høyspenningsreaktor (modell: BKD - 16700/550 - 66) i et kraftverk, var CO tre-fase konsentrasjonene 1089.08 μL/L (A), 1152.71 μL/L (B), 1338.24 μL/L (C); CO₂ tre-fase data: 4955.73 μL/L (A), 5431.25 μL/L (B), 6736.33 μL/L (C). Noen verdier overskred alarmgrenser (CO: 850 μL/L; CO₂: 5000 μL/L). Normal aldring av pappisolering og feilbasert knusning produserer begge CO/CO₂. Aldring av fast isolering reflekteres i olje-løst CO/CO₂, uten klare grenser/mønstre. For å bestemme om disse alarm-nivå konsentrasjonene er normale, ble historiske løste gassprøverapporter analysert for å identifisere gassproduksjonstrender og vurdere reaktorens nåværende tilstand.

2.1 Analyse av CO & CO₂ produksjonsrate i reaktorolje

Årlige absolute CO-produksjonsrater er i tabell 1, med trender i figur 1. Årlige CO₂ rater er i tabell 2, trender i figur 2.

2.2 Analyse av gassøkningforhold i oljen i en høyspenningsreaktor i et kraftverk

Med referanse til vurderingen av CO og $CO 2$ i seksjon 10.3 av DL/T722-standarden, når man mistenker aldring av solid isoleringsmateriale i utstyret, er det generelt $CO2/CO > 7$ ; når man mistenker at feilen involverer solid isoleringsmateriale, $CO 2 /CO < 3$ .

Beregninger ble gjort på data over årene, og ingen var mindre enn 3 eller større enn 7. Det var ingen plutselige endringer i veksttrenden, noe som indikerte at det ikke var noen feil eller aldring som involverte faste materialer. Kurven for forholdet mellom offline-data for $CO 2 /CO$ gass over tid er vist i figur 3.

I samsvar med Retningslinjer for analyse og vurdering av løste gasser i transformatorolje (DL/T722), har de beregnede økningforholdene for CO₂ og CO over årene og gassproduksjonsratene blitt holdt innenfor standardområdene. Det forekommer ikke feil eller aldring av faste isoleringsmaterialer (standarden for absolutt gassproduksjonsrate for CO₂ er 200 mL/d, og for CO er det 100 mL/d).

2.3 Dataanalyse

Trend for gassinhold
Siden insetting, viser CO/CO₂ i reaktoren en overordnet økende trend. Fluktuerasjoner relatert til målingsfeil og temperaturendringer; ingen plutselige spikker, med en stabil gassproduksjonskurvehelling.
CO-produksjonsrate
Årlige absolute CO-produksjonsrater (6–22 mL/d siden operasjon) følger et “nedgang - økning - nedgang - økning” mønster, gradvis flatter ut. Ifølge DL/T722, holder ratene seg under 100 mL/d-advarselen. COs lave oljesolubilitet og temperaturdrevet flyktighet (ingen vedvarende vekst) bekrefter ingen feil.
CO₂-produksjonsrate
Årlige absolute CO₂-produksjonsrater (40–100 mL/d siden operasjon) synker år for år, med tendens mot flat. Ifølge DL/T722 - 2014, holder ratene seg under 200 mL/d-advarselen. Høy initial produksjon samsvarer med normal drift; ingen vedvarende vekst (temperaturdrevet flyktighet) bekrefter ingen feil.
CO₂/CO-forhold
Offline CO₂/CO-forhold (4–7 siden insetting) samsvarer med DL/T722 - 2014 (10.2.3.1: bruk CO₂/CO-økninger for faste isoleringsfeil). Årlige økningforhold (4–6, figur 3) holder seg innenfor 3–7, bekrefter ingen faste isoleringsfeil/aldring.
Høyspenningsisolering
Nyeste tester viser:
Isolasjonsmotstand ≥ 200 GΩ;
Vinding tanδ < 0.6 (≤30% økning sammenlignet med historikk); kapasitetsendring ≤ 3%;
DC-motstandsforhold: <2% av tre-fase gjennomsnitt (uten neutralled: <1% gjennomsnitt); ≤2% sammenlignet med historiske verdier.

Alle data oppfyller DL/T 596 - 2021 krav.

Over 5 år (uten olje filtrering), økte CO/CO₂-konsentrasjonene raskere på grunn av deres akkumulering i en lukket miljø og høye driftstemperaturer (maks 66°C), noe som akselererte olje/isolasjonsoksidasjon/knusning. Ingen interne feil eller isolasjonsaldring eksisterer.

3. Anbefalinger

Analyse av karakteristiske gasser identifiserer feil/deteriorering for målrettet vedlikehold, for å sikre nettets stabilitet. For langtidsreaktormed O&M:

Sjekk tettelement (reaktorlegeme, oljereservoar) for sakte gassinnholdsvekst; erstatt hvis nødvendig.
Forbedre oljeprøvechromatografi: mål furfural/nitrogen-oksygeninnhold (før filtrering) for å vurdere olje/pappeoksidasjon.
Utfør oljefiltrering; sporbilde etter filtrering.
Overvåk drift for overbelastning, kortvarige strømstøt og uvanlige oljetemperaturspike.