Analiza koncentracije gasa u visokonaponskim reaktorima velikih hidroelektrnih generatora

1. Principe generisanja i analize gasova u visokonaponskim reaktorima

Visokonaponski reaktori koriste ulje i izolacioni papir za izolaciju. U normalnoj operaciji može doći do lokalnog pregrejanja ili iskorenja (na primer, problema sa željeznom jezgrom/zavojnicom, kratkih spojeva između zavojaka), što dovodi do pukotina izolacije i proizvodnje gasova poput ugljovodonika (metan itd.), CO, CO₂, H₂). Ovi gasovi odražavaju unutrašnji status izolacije, omogućavajući stvarno-vremensko praćenje.

Za zatvorene reaktore punjeni uljem, staranje izolacije i oksidacija ulja kontinuirano proizvode (CO)/(CO₂). Njihove koncentracije se s vremenom povećavaju zbog akumulacije, tako da čisto povećanje (CO)/(CO₂) ne može utvrditi greške. Međutim, stopa proizvodnje gasa (prosečna dnevna proizvodnja gasa) pomaže u razlikovanju normalnog staranja od grešaka:

Ovdje: γ_a = apsolutna stopa proizvodnje gasa (mL/d); (C_i,2)/(C_i,1) = koncentracije gasa drugog/prvog uzorkovanja (μL/L); Δ_t = stvarni interval rada (d); m = ukupni zapremina ulja (t); ρ = gustoća ulja (t/m³).

1.2 Metod analize koncentracije gasova u visokonaponskim reaktorima

Redovite testiranje hromatografije ulja prati dugoročne koncentracije ulja-gasova, pokazujući staranje/deterioraciju izolacije. Koristi se podaci tri-faznih reaktora za naučnu analizu. Kontinuirano praćenje i izračunavanje stope proizvodnje gasa pomažu u tačnom identifikaciji statusa izolacije i predupozoravanju grešaka.

2. Stvarni slučaj

Tijekom redovnog pregleda visokonaponskog reaktora (model: BKD - 16700/550 - 66) u elektranama, trofazne koncentracije CO bile su 1089.08 μL/L (A), 1152.71 μL/L (B), 1338.24 μL/L (C); trofazni podaci CO₂: 4955.73 μL/L (A), 5431.25 μL/L (B), 6736.33 μL/L (C). Neke vrijednosti su premašile prag alarma (CO: 850 μL/L; CO₂: 5000 μL/L). Normalno staranje papirne izolacije i pukotine izazvane greškama oba proizvode CO/CO₂. Staranje čvrste izolacije odražava se u rastvorjenom CO/CO₂ u ulju, s nejasnim granicama/modelima. Da bi se utvrdilo jesu li ove alarmne koncentracije normalne, analizirani su povijesni izvještaji o rastvorjenim gasima kako bi se identificirale trendovi proizvodnje gasa i procijenjen trenutni status reaktora.

2.1 Analiza stope proizvodnje CO i CO₂ u ulju reaktora

Godišnje apsolutne stope proizvodnje CO prikazane su u Tabeli 1, s trendovima na Slici 1. Godišnje stope proizvodnje CO₂ prikazane su u Tabeli 2, s trendovima na Slici 2.

2.2 Analiza omjera povećanja gasa u ulju visokonaponskog reaktora u određenoj elektrani

S obzirom na sud o CO i CO₂ u odjeljku 10.3 DL/T722 standarda, kada se sumnja na staranje čvrstog izolacionog materijala opreme, obično CO2/CO > 7; kada se sumnja da greška uključuje čvrsti izolacioni materijal, CO₂/CO < 3.

Izračuni su izvršeni na podacima tijekom godina, a nijedan nije bio manji od 3 ili veći od 7. Nije bilo naglog promjene u trendu rasta, što upućuje na to da ne postoji greška ili staranje koje uključuje čvrste materijale. Krivulja omjera offline podataka CO₂/CO gasa u prethodnim vremenima prikazana je na Slici 3.

U skladu s Smjernicama za analizu i sud o rastvorjenim gasima u ulju transformatora (DL/T722), izračunate omjere povećanja CO₂ i CO tijekom godina i stope proizvodnje gasa održane su unutar standardnih granica. Ne dolazi do pojava grešaka ili staranja čvrstih izolacionih materijala (standard apsolutne stope proizvodnje CO₂ je 200 mL/d, a za CO 100 mL/d).

2.3 Analiza podataka

• Trend sadržaja gasa
  Od komisije, CO/CO₂ u reaktoru pokazuju opći trend rasta. Fluktuacije su vezane uz greške mjerenja i promjene temperature; ne dolazi do naglih porasta, s stabilnim nagibom krivulje proizvodnje gasa.

• Stopa proizvodnje CO
  Godišnje apsolutne stope proizvodnje CO (6–22 mL/d od operacije) slijede model "opadanje-porast-opadanje-porast", postepeno se izravnjavaju. Prema DL/T722, stope ostaju ispod praga alarma od 100 mL/d. Niska otapljenost CO u ulju i temperaturno usmjereni volatilnost (bez trajnog rasta) potvrđuju da ne postoje greške.

• Stopa proizvodnje CO₂
  Godišnje apsolutne stope proizvodnje CO₂ (40–100 mL/d od operacije) godišnje opadaju, trend postaje ravnan. Prema DL/T722 - 2014, stope ostaju ispod praga alarma od 200 mL/d. Početno visoka proizvodnja odgovara normalnoj operaciji; bez trajnog rasta (temperaturno usmjereni volatilnost) potvrđuje da ne postoje greške.

• Omjer CO₂/CO
  Offline omjeri CO₂/CO (4–7 od komisije) u skladu su sa DL/T722 - 2014 (10.2.3.1: koristiti povećanje CO₂/CO za greške čvrstih izolacija). Godišnji omjeri povećanja (4–6, Slika 3) ostanu unutar 3–7, potvrđujući da ne postoje greške ili staranje čvrstih izolacija.

• Visokonaponska izolacija
  Najnovije testiranje pokazuje:

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

• Tan&delta; zavojnice < 0.6 (&le;30% povećanja u odnosu na povijest); promjena kapacitansa &le; 3%;

• Razlike DC otpornosti: <2% prosječne vrijednosti tri faze (bez neutralnog voda: <1% prosječne vrijednosti); &le;2% u odnosu na povijesne vrijednosti.

Svi podaci zadovoljavaju zahtjeve DL/T 596 - 2021.

Tijekom 5 godina (bez filtriranja ulja), koncentracije CO/CO₂ brže su se povećavale zbog njihove akumulacije u zatvorenom okruženju i visokih radnih temperatura (maksimalno 66&deg;C), ubrzavajući oksidaciju/crkanje ulja/izolacije. Ne postoje interne greške ili staranje izolacije.

3. Preporuke

Analizirajući karakteristične gaze, identificiraju se greške i deteriornacija za ciljanu održavaju, osiguravajući stabilnost mreže. Za dugoročno održavanje reaktora:

• Provjerite sigurnosne elemente (reaktor, konzervator ulja) za sporo povećanje sadržaja gasa; zamijenite ako je potrebno.

• Unaprijedite hromatografiju uzoraka ulja: izmjerite furfural/nitrogen-kiseonik sadržaj (prije filtriranja) kako biste ocijenili oksidaciju ulja/papira.

• Izvršite filtriranje ulja; pratite uzorke nakon filtriranja.

• Praćenje operacija za preopterećenja, kratkotrajne strujne talase i abnormalne šipke temperature ulja.