Analiza stężenia gazu w wysokonapięciowych reaktorach dużych zestawów generatorów wodnych

1. Zasada generowania i analizy gazów w wysokonapiowych reaktorach

Wysokonapiowe reaktory wykorzystują olej i papier izolacyjny do izolacji. W normalnym działaniu może wystąpić lokalne przegrzanie lub wyładowania (np. problemy z rdzeniem/skręcami, krótkie zwarcia między skrętami), powodując pękanie izolacji i powstawanie gazów takich jak węglowodory (metan itp.), CO, CO₂, H₂). Te gazy odzwierciedlają stan wewnętrznej izolacji, umożliwiając monitorowanie w czasie rzeczywistym.

Dla zamkniętych olejowych reaktorów starzenie się izolacji i utlenianie oleju ciągle generuje (CO)/(CO₂). Ich stężenia z czasem wzrastają z powodu akumulacji, więc czyste zwiększenie (CO)/(CO₂) nie może być użyte do oceny awarii. Jednak tempo produkcji gazu (średnia dzienna produkcja gazu) pomaga odróżnić normalne starzenie od awarii:

Gdzie: γ_a = bezwzględna szybkość produkcji gazu (mL/d); (C_i,2)/(C_i,1) = stężenia gazu podczas drugiego/pierwszego pobrania próbek (μL/L); Δ_t = rzeczywisty okres działania (d); m = całkowita objętość oleju (t); ρ = gęstość oleju (t/m³).

1.2 Metoda analizy stężenia gazu w wysokonapiowych reaktorach

Regularne testy chromatograficzne oleju śledzą długoterminowe stężenia gazów w oleju, pokazując starzenie/deteriorację izolacji. Używa się danych trójfazowego reaktora do naukowej analizy. Ciągłe monitorowanie i obliczanie tempa produkcji gazu pomagają dokładnie identyfikować stan izolacji i ostrzegać przed awariami.

2. Rzeczywisty przypadek

Podczas regularnej inspekcji wysokonapiowego reaktora w elektrowni (model: BKD - 16700/550 - 66), stężenia CO w trzech fazach wyniosły 1089.08 μL/L (A), 1152.71 μL/L (B), 1338.24 μL/L (C); dane CO₂ w trzech fazach: 4955.73 μL/L (A), 5431.25 μL/L (B), 6736.33 μL/L (C). Niektóre wartości przekroczyły progi alarmowe (CO: 850 μL/L; CO₂: 5000 μL/L). Normalne starzenie się papierowej izolacji i pękanie spowodowane awarią obu powodują powstawanie CO/CO₂. Starzenie się stałej izolacji odzwierciedla się w rozpuszczonym w oleju CO/CO₂, z niejasnymi granicami/wzorcami.Aby określić, czy te stężenia na poziomie alarmowym są normalne, przeanalizowano historyczne raporty testów gazów rozpuszczonych, aby zidentyfikować trendy produkcji gazu i ocenić obecny stan reaktora.

2.1 Analiza tempa produkcji CO i CO₂ w oleju reaktora

Bezwzględne roczne tempa produkcji CO przedstawione są w Tabeli 1, trendy w Wykresie 1. Bezwzględne roczne tempa produkcji CO₂ przedstawione są w Tabeli 2, trendy w Wykresie 2.

2.2 Analiza współczynnika przyrostu gazu w oleju wysokonapiowego reaktora w pewnej elektrowni

Zgodnie z oceną CO i CO₂ w sekcji 10.3 standardu DL/T722, gdy podejrzewa się starzenie się materiału stałej izolacji urządzenia, ogólnie CO2/CO > 7; gdy podejrzewa się, że awaria dotyczy materiału stałej izolacji, CO₂/CO < 3.

Przeprowadzono obliczenia na podstawie danych z lat, żadne z nich nie były mniejsze niż 3 ani większe niż 7. Nie było nagłych zmian w trendzie wzrostu, co wskazuje, że nie ma awarii ani starzenia się materiałów stałych. Krzywa stosunku offline danych CO₂/CO gazu z poprzednich okresów przedstawiona jest na Wykresie 3.

Zgodnie z Wytycznymi dla analizy i oceny gazów rozpuszczonych w oleju transformatora (DL/T722), obliczone współczynniki przyrostu CO₂ i CO w latach oraz tempa produkcji gazu są utrzymywane w standardowych zakresach. Nie występują awarie izolacji stałej ani zjawiska starzenia (standardowa bezwzględna szybkość produkcji gazu CO₂ to 200 mL/d, a CO to 100 mL/d).

2.3 Analiza danych

• Trend zawartości gazu
  Od wprowadzenia do eksploatacji CO/CO₂ w reaktorze pokazuje ogólny trend wzrostowy. Fluktuacje są związane z błędami pomiarowymi i zmianami temperatury; nie występują nagłe skoki, a nachylenie krzywej produkcji gazu jest stabilne.

• Tempo produkcji CO
  Roczne bezwzględne tempa produkcji CO (6–22 mL/d od rozpoczęcia działania) mają wzorzec „spadek-wzrost-spadek-wzrost”, stopniowo wyrównujący się. Zgodnie z DL/T722, tempa pozostają poniżej alertu 100 mL/d. Niska rozpuszczalność CO w oleju i jego lotliwość zależna od temperatury (bez trwałego wzrostu) potwierdzają brak awarii.

• Tempo produkcji CO₂
  Roczne bezwzględne tempa produkcji CO₂ (40–100 mL/d od rozpoczęcia działania) maleją rocznie, trend zrównoważony. Zgodnie z DL/T722 - 2014, tempa pozostają poniżej alertu 200 mL/d. Początkowo wysoka produkcja jest zgodna z normalną eksploatacją; brak trwałego wzrostu (lotliwość zależna od temperatury) potwierdza brak awarii.

• Stosunek CO₂/CO
  Offline stosunki CO₂/CO (4–7 od wprowadzenia do eksploatacji) są zgodne z DL/T722 - 2014 (10.2.3.1: używanie przyrostów CO₂/CO do awarii izolacji stałej). Roczne przyrosty (4–6, Wykres 3) pozostają w zakresie 3–7, potwierdzając brak awarii/starzenia izolacji stałej.

• Wysokonapiowa izolacja
  Najnowsze testy pokazują:

• Odporność izolacji &ge; 200 G&Omega;;

• tan&delta; cewki < 0,6 (&le;30% wzrost w porównaniu do historii); zmiana pojemności &le; 3%;

• Różnice oporu DC: <2% średniej trójfazowej (bez prowadnika neutralnego: <1% średniej); &le;2% w porównaniu do historycznych wartości.

Wszystkie dane spełniają wymagania DL/T 596 - 2021.

Przez 5 lat (bez filtracji oleju), stężenia CO/CO₂ wzrosły szybciej z powodu ich akumulacji w zamkniętym środowisku i wysokich temperatur pracujących (max 66°C), przyspieszając utlenianie/craczenie oleju/izolacji. Nie występują wewnętrzne awarie ani starzenie się izolacji.

3. Rekomendacje

Analiza charakterystycznych gazów identyfikuje awarie/zanik, umożliwiając celowe konserwację, zapewniając stabilność sieci. Dla długoterminowej O&M reaktora:

• Sprawdź szczelności (ciało reaktora, zbiornik oleju) dla powolnego wzrostu zawartości gazu; zastąp, jeśli konieczne.

• Wzmocnij chromatografię próbek oleju: pomiary furfuralu/zawartości azotu-tlen (przed filtracją) do oceny utleniania oleju/papieru.

• Przeprowadź filtrację oleju; śledź próbki po filtracji.

• Monitoruj operacje na przeciążenia, krótkotrwałe skoki prądu i nietypowe skoki temperatury oleju.