การวิเคราะห์ความเข้มข้นของก๊าซในรีแอคเตอร์แรงดันสูงของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่

1.หลักการผลิตและวิเคราะห์ก๊าซของหม้อแปลงแรงดันสูง

หม้อแปลงแรงดันสูงใช้น้ำมันและกระดาษฉนวนสำหรับการฉนวน เมื่อทำงานปกติอาจเกิดความร้อนส่วนที่มากเกินไปหรือการปล่อยประจุ (เช่น ปัญหาแกนเหล็ก/ขดลวด, การลัดวงจรระหว่างขดลวด) ส่งผลให้เกิดการแตกของฉนวนและสร้างก๊าซเช่น ไฮโดรคาร์บอน (เมทาน, ฯลฯ), CO, CO₂, H₂) ก๊าซเหล่านี้สะท้อนสถานะฉนวนภายใน ทำให้สามารถตรวจสอบได้ในเวลาจริง

สำหรับหม้อแปลงที่เติมน้ำมันแบบปิด ความเสื่อมสภาพของฉนวนและการออกซิเดชันของน้ำมันจะสร้าง (CO)/(CO₂) อย่างต่อเนื่อง ความเข้มข้นของพวกมันเพิ่มขึ้นตามกาลเวลาเนื่องจากการสะสม ดังนั้นการเพิ่มขึ้นของ (CO)/(CO₂) อย่างเดียวไม่สามารถระบุความผิดปกติได้ แต่อัตราการผลิตก๊าซ (ปริมาณก๊าซเฉลี่ยต่อวัน) ช่วยแยกแยะระหว่างการเสื่อมสภาพปกติกับความผิดปกติได้:

ที่นี่: γ_a = อัตราการผลิตก๊าซสัมบูรณ์ (mL/d); (C_i,2)/(C_i,1) = ความเข้มข้นของก๊าซในการทดสอบครั้งที่สอง/ครั้งแรก (μL/L); Δ_t = ช่วงการทำงานจริง (d); m = ปริมาณน้ำมันรวม (t); ρ = ความหนาแน่นของน้ำมัน (t/m³).

1.2 วิธีการวิเคราะห์ความเข้มข้นของก๊าซสำหรับหม้อแปลงแรงดันสูง

การทดสอบโครมาโตกราฟีน้ำมันเป็นประจำติดตามความเข้มข้นของก๊าซในน้ำมันระยะยาว แสดงถึงการเสื่อมสภาพและการเสื่อมสภาพของฉนวน ใช้ข้อมูลจากหม้อแปลงสามเฟสสำหรับการวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์ การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องและการคำนวณอัตราการผลิตก๊าซช่วยให้สามารถระบุสถานะฉนวนและเตือนภัยล่วงหน้าได้อย่างแม่นยำ

2.กรณีศึกษาจริง

ระหว่างการตรวจสอบหม้อแปลงแรงดันสูงของสถานีไฟฟ้า (รุ่น: BKD - 16700/550 - 66) ความเข้มข้นของ CO ในสามเฟสคือ 1089.08 μL/L (A), 1152.71 μL/L (B), 1338.24 μL/L (C); ข้อมูล CO₂ ในสามเฟส: 4955.73 μL/L (A), 5431.25 μL/L (B), 6736.33 μL/L (C) บางค่าเกินขีดจำกัดการแจ้งเตือน (CO: 850 μL/L; CO₂: 5000 μL/L) ทั้งการเสื่อมสภาพของฉนวนกระดาษปกติและการแตกของฉนวนเนื่องจากความผิดปกติสร้าง CO/CO₂ การเสื่อมสภาพของฉนวนแข็งสะท้อนใน CO/CO₂ ที่ละลายในน้ำมัน แต่ไม่มีขอบเขตหรือรูปแบบที่ชัดเจน เพื่อกำหนดว่าความเข้มข้นที่ระดับการแจ้งเตือนนี้เป็นปกติหรือไม่ รายงานการทดสอบก๊าซที่ละลายในน้ำมันในอดีตถูกวิเคราะห์เพื่อระบุแนวโน้มการผลิตก๊าซและประเมินสถานะปัจจุบันของหม้อแปลง

2.1 การวิเคราะห์อัตราการผลิต CO และ CO₂ ในน้ำมันหม้อแปลง

อัตราการผลิต CO รายปีอยู่ในตาราง 1 แนวโน้มอยู่ในแผนภาพ 1 อัตราการผลิต CO₂ รายปีอยู่ในตาราง 2 แนวโน้มอยู่ในแผนภาพ 2

2.2 การวิเคราะห์อัตราส่วนการเพิ่มขึ้นของก๊าซในน้ำมันหม้อแปลงแรงดันสูงของสถานีไฟฟ้าแห่งหนึ่ง

ตามการพิจารณา CO และ CO₂ ในหมวด 10.3 ของมาตรฐาน DL/T722 เมื่อสงสัยว่าฉนวนวัสดุแข็งกำลังเสื่อมสภาพ ทั่วไป CO2/CO > 7; เมื่อสงสัยว่าความผิดปกติเกี่ยวข้องกับฉนวนวัสดุแข็ง CO₂/CO < 3.

ทำการคำนวณข้อมูลตลอดหลายปี ไม่มีค่าใด ๆ น้อยกว่า 3 หรือมากกว่า 7 ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในแนวโน้มการเติบโต แสดงว่าไม่มีความผิดปกติหรือการเสื่อมสภาพที่เกี่ยวข้องกับวัสดุแข็ง โค้งของอัตราส่วนของ CO₂/CO จากข้อมูลออฟไลน์ในช่วงเวลาก่อนหน้านี้แสดงในแผนภาพ 3

ตามแนวทางการวิเคราะห์และตัดสินใจเกี่ยวกับก๊าซที่ละลายในน้ำมันหม้อแปลง (DL/T722) อัตราส่วนการเพิ่มขึ้นของ CO₂ และ CO ตลอดหลายปีและอัตราการผลิตก๊าซทั้งหมดอยู่ภายในขอบเขตมาตรฐาน ไม่มีการเกิดความผิดปกติของฉนวนวัสดุแข็งหรือการเสื่อมสภาพ (มาตรฐานสำหรับอัตราการผลิตก๊าซสัมบูรณ์ของ CO₂ คือ 200 mL/d และ CO คือ 100 mL/d)

2.3 การวิเคราะห์ข้อมูล

• แนวโน้มของปริมาณก๊าซ
  ตั้งแต่เริ่มใช้งาน CO/CO₂ ในหม้อแปลงแสดงแนวโน้มเพิ่มขึ้นโดยรวม การเปลี่ยนแปลงเกี่ยวข้องกับความผิดพลาดในการวัดและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ไม่มีการเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน ความชันของโค้งการผลิตก๊าซคงที่

• อัตราการผลิต CO
  อัตราการผลิต CO สัมบูรณ์รายปี (6-22 mL/d ตั้งแต่เริ่มใช้งาน) ตามรูปแบบ "ลดลง-เพิ่มขึ้น-ลดลง-เพิ่มขึ้น" ค่อยๆ ราบเรียบ ตาม DL/T722 อัตราการผลิตอยู่ต่ำกว่าขีดจำกัดการแจ้งเตือน 100 mL/d ความละลายต่ำของ CO ในน้ำมันและความผันผวนตามอุณหภูมิ (ไม่มีการเติบโตอย่างต่อเนื่อง) ยืนยันว่าไม่มีความผิดปกติ

• อัตราการผลิต CO₂
  อัตราการผลิต CO₂ สัมบูรณ์รายปี (40-100 mL/d ตั้งแต่เริ่มใช้งาน) ลดลงทุกปี มีแนวโน้มราบเรียบ ตาม DL/T722-2014 อัตราการผลิตอยู่ต่ำกว่าขีดจำกัดการแจ้งเตือน 200 mL/d การผลิตสูงในตอนแรกสอดคล้องกับการทำงานปกติ ไม่มีการเติบโตอย่างต่อเนื่อง (ความผันผวนตามอุณหภูมิ) ยืนยันว่าไม่มีความผิดปกติ

• อัตราส่วน CO₂/CO
  อัตราส่วน CO₂/CO แบบออฟไลน์ (4-7 ตั้งแต่เริ่มใช้งาน) สอดคล้องกับ DL/T722-2014 (10.2.3.1: ใช้อัตราส่วนการเพิ่มขึ้นของ CO₂/CO สำหรับความผิดปกติของฉนวนแข็ง) อัตราส่วนการเพิ่มขึ้นรายปี (4-6, แผนภาพ 3) อยู่ภายใน 3-7 ยืนยันว่าไม่มีความผิดปกติหรือการเสื่อมสภาพของฉนวนแข็ง

• ฉนวนแรงดันสูง
  การทดสอบล่าสุดแสดงว่า:

• ความต้านทานฉนวน &ge; 200 G&Omega;;

• tan&delta; ของขดลวด < 0.6 (&le;30% เพิ่มขึ้นจากประวัติ); การเปลี่ยนแปลงความจุ &le; 3%;

• ความต่างของความต้านทานกระแสตรง: <2% ของค่าเฉลี่ยของสามเฟส (ไม่มีสายกลาง: <1% ของค่าเฉลี่ย); &le;2% เทียบกับค่าประวัติ

ข้อมูลทั้งหมดสอดคล้องกับข้อกำหนดของ DL/T 596-2021

ตลอด 5 ปี (ไม่มีการกรองน้ำมัน) ความเข้มข้นของ CO/CO₂ เพิ่มขึ้นเร็วขึ้นเนื่องจากการสะสมในสภาพแวดล้อมปิดและอุณหภูมิการทำงานสูง (สูงสุด 66°C) ทำให้การออกซิเดชันและการแตกของน้ำมันและฉนวนเร็วขึ้น ไม่มีความผิดปกติภายในหรือการเสื่อมสภาพของฉนวน

3.ข้อเสนอแนะ

การวิเคราะห์ก๊าซเฉพาะช่วยระบุความผิดปกติและการเสื่อมสภาพเพื่อรักษาเป้าหมาย การบำรุงรักษาหม้อแปลงในระยะยาว:

• ตรวจสอบซีล (ตัวหม้อแปลง, ถังน้ำมัน) สำหรับการเติบโตของก๊าซอย่างช้าๆ; แทนที่หากจำเป็น

• เพิ่มประสิทธิภาพการวิเคราะห์โครมาโตกราฟีของตัวอย่างน้ำมัน: วัดปริมาณฟูร์ฟูรอลและออกซิเจนไนโตรเจน (ก่อนการกรอง) เพื่อประเมินการออกซิเดชันของน้ำมันและกระดาษ

• ดำเนินการกรองน้ำมัน; ติดตามตัวอย่างหลังการกรอง

• ตรวจสอบการทำงานสำหรับโหลดเกิน, กระแสสูงระยะสั้น, และการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิน้ำมันอย่างผิดปกติ