Analiza koncentracije plinov v visokonapetostnih reaktorjih velikih hidroelektrarnskih generatorjev

1. Načelo proizvodnje in analize plinov v visokonapetostnih reaktorjih

Visokonapetostni reaktorji uporabljajo olje in izolacijsko papir za izolacijo. V normalnem delovanju se lahko pojavi lokalno preseganje temperature ali razpoloženja (npr. težave s željeznim jedrom/obvitjem, kratkoporo med obviti), kar povzroči raztiranje izolacije in proizvodnjo plinov, kot so ugljikovi hidrati (metan itd.), CO, CO₂, H₂). Ti plini odražajo notranje stanje izolacije in omogočajo trenutno spremljanje.

Za zaprti oljnične reaktorje se z utrjenjem izolacije in oksidacijo olja neprestano proizvajajo (CO)/(CO₂). Koncentracije naraščajo s časom zaradi nakopitve, zato povečanje čistega (CO)/(CO₂) ne more določiti napak. Ampak hitrost proizvodnje plinov (povprečna dnevna proizvodnja plinov) pomaga ločiti normalno utrjeno izolacijo od napak:

Tukaj: γ_a = absolutna hitrost proizvodnje plinov (mL/d); (C_i,2)/(C_i,1) = koncentracije plinov pri drugem/prvem vzorčenju (μL/L); Δ_t = dejanski interval delovanja (d); m = skupna količina olja (t); ρ = gostota olja (t/m³).

1.2 Metoda analize koncentracij plinov v visokonapetostnih reaktorjih

Redni testi oljnega kromatograma sledijo dolgoročnim koncentracijam olja in plinov, ki kažejo utrjeno izolacijo/pogorčevanje. Za znanstveno analizo uporabite podatke trifaznega reaktorja. Neprekinjeno spremljanje in izračun hitrosti proizvodnje plinov pomagata natančno določiti stanje izolacije in predhodno opozoriti na napake.

2. Stvarni primer

Med redno pregledom visokonapetostnega reaktorja (model: BKD - 16700/550 - 66) v elektrarni so bile trifazne koncentracije CO 1089,08 μL/L (A), 1152,71 μL/L (B), 1338,24 μL/L (C); trifazni podatki CO₂: 4955,73 μL/L (A), 5431,25 μL/L (B), 6736,33 μL/L (C). Nekateri vrednosti so presegale mejne vrednosti (CO: 850 μL/L; CO₂: 5000 μL/L). Normalno utrjeno papirno izolacijo in razpoloženja, ki povzročajo raztiranje, oba proizvajata CO/CO₂. Staranje trdne izolacije se odraža v olju, rešenem CO/CO₂, brez jasnih meja/vzorcev. Za določitev, ali so ti alarmni koncentraciji normalni, so bili analizirani zgodovinski poročila o rešenih plinovih, da bi se identificirali trendi proizvodnje plinov in ocenilo trenutno stanje reaktorja.

2.1 Analiza hitrosti proizvodnje CO in CO₂ v olju reaktorja

Absolutne letne hitrosti proizvodnje CO so v Tabeli 1, z trendi na Sliki 1. Letne hitrosti proizvodnje CO₂ so v Tabeli 2, z trendi na Sliki 2.

2.2 Analiza rasti koncentracij plinov v olju visokonapetostnega reaktorja v določeni elektrarni

S sklicom na sodbo o CO in CO₂ v 10.3. točki standarda DL/T722, ko se sumi, da je staralo trdno izolacijsko material, običajno velja CO2/CO > 7; ko se sumi, da gre za napako, ki vključuje trdno izolacijsko material, CO₂/CO < 3.

Izračuni podatkov skozi leta niso bili manjši od 3 ali večji od 7. Ni bilo nenadnega spremembe v trendu rasti, kar kaže, da ni bilo napak ali staranja, ki bi vključevalo trdne material. Krivulja razmerja CO₂/CO plinov preteklih časov offline podatkov je prikazana na Sliki 3.

V skladu s smernicami Navedba za analizo in sodbo o rešenih plinovih v transformatorjem olju (DL/T722) so letni izračuni rastnih razmerij CO₂ in CO ter hitrosti proizvodnje plinov ostali znotraj standardnih mej. Ne obstaja pojav težav z trdno izolacijo ali staranjem (standard za absolutno hitrost proizvodnje CO₂ je 200 mL/d, za CO pa 100 mL/d).

2.3 Analiza podatkov

• Trend vsebnosti plinov
  Od uvedbe naprej CO/CO₂ v reaktorju kaže celotno gospodarsko trend. Fluktuacije so povezane z napakami merjenja in spremembami temperature; ne pride do nenadnih pike, s krivuljo hitrosti proizvodnje plinov ostane stabilna.

• Hitrost proizvodnje CO
  Letne absolutne hitrosti proizvodnje CO (6-22 mL/d od uvedbe) sledijo vzorcu "padec-naraščanje-padec-naraščanje", postopoma se izravnava. Po DL/T722 ostajajo stopnje pod opozorilom 100 mL/d. Nizka rešljivost CO v olju in temperaturno pogojena volatilnost (brez trajnega rasti) potrjujejo, da ni napak.

• Hitrost proizvodnje CO₂
  Letne absolutne hitrosti proizvodnje CO₂ (40-100 mL/d od uvedbe) se vsako leto zmanjšujejo, trend postaja ravnan. Po DL/T722 - 2014 ostajajo stopnje pod opozorilom 200 mL/d. Visoka začetna proizvodnja je v skladu s normalnim delovanjem; brez trajnega rasti (temperaturno pogojena volatilnost) potrjuje, da ni napak.

• Razmerje CO₂/CO
  Offline razmerja CO₂/CO (4-7 od uvedbe) so v skladu s DL/T722 - 2014 (10.2.3.1: uporaba rastnih razmerij CO₂/CO za težave z trdno izolacijo). Letni rastni razmerji (4-6, Slika 3) ostajajo znotraj 3-7, potrjujejo, da ni težav z trdno izolacijo ali staranjem.

• Visokonapetostna izolacija
  Nedavni testi kažejo:

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

• Tan&delta; obvita < 0,6 (&le;30% povečanje glede na zgodovino); sprememba kapacitance &le; 3%;

• Razlike DC upornosti: <2% povprečja 3-faznega (brez neutralnega vodiča: <1% povprečja); &le;2% glede na zgodovinske vrednosti.

Vsi podatki ustrezajo zahtevam DL/T 596 - 2021.

Skozi 5 let (brez filtriranja olja) so se koncentracije CO/CO₂ hitreje povečale zaradi nakopitve v zaprtih okoljih in visokih delovnih temperatur (max 66&deg;C), kar pospešuje oksidacijo in raztiranje olja/izolacije. Ne obstajajo notranje napake ali staranje izolacije.

3. Priporočila

Analiza karakterističnih plinov identificira napake in pogorčevanje za ciljno vzdrževanje, ki zagotavlja stabilnost omrežja. Za dolgoročno vzdrževanje in upravljanje reaktorja:

• Preverite zategnutost (teleso reaktorja, oljni rezervoar) za počasno rast vsebnosti plinov; če je potrebno, jih zamenjajte.

• Povečajte kromatografsko analizo vzorcev olja: izmerite vsebnost furfurala in dušik-kisika (pred filtriranjem) za oceno oksidacije olja in papirja.

• Izvedite filtriranje olja; sledite vzorcem po filtriranju.

• Spremljajte operacije za pretres, kratkoročne tokovne valovi in nenormalne pike temperature olja.