Analys av gaskoncentration i högspänningsreaktorer för stora vattenkraftgeneratorsätt

1. Gasbildning och analysprincip för högspänningsreaktorer

Högspänningsreaktorer använder olja och isolerande papper för isolering. Vid normal drift kan lokala överhettningar eller utsläpp (t.ex. järnkärn/spoleproblem, mellanvarvsshortcirkel) uppstå, vilket leder till isoleringskrack och bildandet av gaser som kolvetabler (metan, etc.), CO, CO₂, H₂). Dessa gaser återspeglar den interna isoleringsstatusen, vilket möjliggör realtidsövervakning.

För slutna oljeutfyllda reaktorer genereras kontinuerligt (CO)/(CO₂) på grund av isoleringsåldring och oloksidation. Deras koncentrationer ökar med tiden på grund av ackumulering, så att en ren ökning av (CO)/(CO₂) inte kan bedöma fel. Men gasproduktionshastigheten (genomsnittlig daglig gasutsläpp) hjälper till att skilja normal åldring från fel:

Här: γ_a = absolut gasproduktionshastighet (mL/d); (C_i,2)/(C_i,1) = gaskoncentrationer vid andra/första provtagningen (μL/L); Δ_t = faktisk driftintervall (d); m = total oljemängd (t); ρ = oljetäthet (t/m³).

1.2 Gasanalysmetod för högspänningsreaktorer

Regelbundna oljechromatografietester följer olje-gaskoncentrationer långsiktigt, vilket visar isoleringsåldring/förändring. Använd trefasdata för vetenskaplig analys. Kontinuerlig övervakning och beräkning av gasproduktionshastighet hjälper till att exakt identifiera isoleringsstatus och varna för fel.

2. Faktisk fallstudie

Vid regelbunden inspektion av en kraftstations högspänningsreaktor (modell: BKD - 16700/550 - 66) var CO-tre-faskoncentrationerna 1089,08 μL/L (A), 1152,71 μL/L (B), 1338,24 μL/L (C); CO₂-tre-fasdata: 4955,73 μL/L (A), 5431,25 μL/L (B), 6736,33 μL/L (C). Vissa värden översteg larmtrösklar (CO: 850 μL/L; CO₂: 5000 μL/L). Både normal isoleringsåldring och felinducerade sprickor producerar CO/CO₂. Åldring av solid isolering återspeglas i oljeupplöst CO/CO₂, med oklara gränser/mönster. För att avgöra om dessa larmnivåkoncentrationer är normala analyserades historiska lösta gasterapporter för att identifiera gasproduktionsmönster och utvärdera reaktorens nuvarande tillstånd.

2.1 Analys av CO & CO₂-produktionshastighet i reaktoroljan

Årliga absoluta CO-produktionshastigheter finns i tabell 1, med trender i figur 1. Årliga CO₂-hastigheter finns i tabell 2, trender i figur 2.

2.2 Analys av gasökningens förhållande i oljan i en viss kraftstations högspänningsreaktor

Med referens till bedömningen av CO och CO₂ i avsnitt 10.3 av standarden DL/T722, när man misstänker åldring av det fasta isoleringsmaterialet i utrustningen, är vanligtvis CO2/CO > 7; när man misstänker att felet involverar det fasta isoleringsmaterialet, CO₂/CO < 3.

Beräkningar gjordes på årens data, och inga var mindre än 3 eller större än 7. Det fanns ingen plötslig förändring i tillväxttrenden, vilket indikerar att det inte fanns något fel eller åldring som involverade fasta material. Kurvan för förhållandet mellan offline-data för CO₂/CO-gas över tid visas i figur 3.

I enlighet med Riktlinjer för analys och bedömning av upplösta gaser i transformatorolja (DL/T722), har de beräknade ökningarna av CO₂ och CO över åren och gasproduktionshastigheterna hållits inom standardintervallen. Det har inte funnits några händelser av fasta isoleringsfel eller åldring (standarden för den absoluta gasproduktionshastigheten för CO₂ är 200 mL/d, och för CO är 100 mL/d).

2.3 Dataanalys

• Trend för gasinnehåll
  Sedan kommissioneringen har CO/CO₂ i reaktorn visat en övergripande ökning. Fluktuationer relaterar till mätningars fel och temperaturförändringar; inga plötsliga toppar inträffar, med en stabil gasproduktionskurv lutning.

• CO-produktionshastighet
  Årliga absoluta CO-produktionshastigheter (6–22 mL/d sedan drift) följer ett "minskning-ökning-minskning-ökning"-mönster, gradvis planar ut. Enligt DL/T722, hålls hastigheterna under larmgränsen på 100 mL/d. CO:s låga oljesolubilitet och temperaturdriven volatilitet (inget konstant tillväxt) bekräftar inga fel.

• CO₂-produktionshastighet
  Årliga absoluta CO₂-produktionshastigheter (40–100 mL/d sedan drift) minskar årligen, med tendens att plana ut. Enligt DL/T722 - 2014, hålls hastigheterna under larmgränsen på 200 mL/d. Initial hög produktion överensstämmer med normal drift; inget konstant tillväxt (temperaturdriven volatilitet) bekräftar inga fel.

• CO₂/CO-förhållande
  Offline CO₂/CO-förhållanden (4–7 sedan kommissionering) överensstämmer med DL/T722 - 2014 (10.2.3.1: använda CO₂/CO-increment för fasta isoleringsfel). Årliga increment-förhållanden (4–6, figur 3) hålls inom 3–7, bekräftar inga fasta isoleringsfel/åldring.

• Högspänningsisolering
  Senaste tester visar:

• Isoleringsmotstånd &ge; 200 G&Omega;;

• Spole tan&delta; < 0,6 (&le;30% ökning jämfört med historia); kapacitansförändring &le; 3%;

• DC-motstånds skillnader: <2% av trefas genomsnitt (utan neutralled: <1% genomsnitt); &le;2% jämfört med historiska värden.

Alla data uppfyller DL/T 596 - 2021 krav.

Under 5 år (utan olje filtrering), ökade CO/CO₂-koncentrationerna snabbare på grund av deras ackumulering i en stängd miljö och höga driftstemperaturer (max 66°C), vilket accelererade olje/isolerings oxidation/krack. Inga interna fel eller isoleringsåldring finns.

3. Rekommendationer

Genom att analysera karakteristiska gaser identifieras fel/förändringar för riktad underhåll, vilket säkerställer nätets stabilitet. För långsiktig reaktor O&M:

• Kontrollera tätningsmaterial (reaktorkropp, oljebehållare) för långsam gasinnehållstillväxt; byt om nödvändigt.

• Förbättra oljeprov chromatografi: mät furfural/nitrogen-oxider innehåll (innan filtrering) för att bedöma olje/pappers oxidationsgrad.

• Utför olje filtrering; spåra efter filtrering prover.

• Övervaka drift för överbelastning, korttids strömstöt och avvikande oljetemperaturtoppar.