Monitorização da degradação térmica do papel isolante usado em transformadores. Papel “Thermally Upgraded” Versus Papel Kraft

 

Maria Augusta G. Martins

 

Labelec – Grupo EDP

Rua Cidade de Goa, nº4,  2685-039 Sacavém,  Portugal

maria.augusta@edp.pt

 

ABSTRACT: Furfuraldheide (2FAL) concentration in oil, analysed by High Performance Liquid Chromatography (HPLC), has been successfully used, even with some limitations, as a diagnostic tool for the insulating Kraft paper thermal degradation monitoring, in transformers. This is not only because 2FAL is the furanic compound produced in major quantity, by Kraft paper degradation, but also because 2FAL has a good solubility and thermal stability in oil.

However, 2FAL is not a so good indicator of Thermally upgraded insulating paper degradation, as it is, for Kraft paper degradation.

This information is quite important, as the use of this type of paper in transformers is lately spreading out, more and more, mainly in the field of ultra high voltage transformers.

The degradation phenomena of Thermally upgraded paper “Insuldur” are presented here, in order to explain, why 2FAL concentration in oil acts as a lower sensivity indicator, of Thermally upgraded paper degradation, than of Kraft paper degradation. The results of an experimental comparative study of thermal degradation, of these two types of paper, are also discussed here.

It is quite probable that another furanic compound, like the furfurilic alchool (2FOL) can be used as a better indicator for the Thermally upgraded paper degradation. However, more research must be done, in order to confirm this hypothesis.

 

Keywords: Furfuraldheide. 2FAL. Thermally upgraded paper. Degradation. Insuldur. Transformer. Furfurilic alchool. 2FOL. Furanic compounds. Kraft paper.

 

RESUMO: A concentração de furfuraldeído (2FAL) dissolvido no óleo, analisada por Cromatografia Líquida de Alta Pressão e Alta Resolução (HPLC), embora com algumas limitações, tem sido usada com sucesso, no diagnóstico do estado de degradação do papel isolante Kraft, dos transformadores e sua monitorização, ao longo do tempo. No entanto, o 2FAL dissolvido no óleo apresenta uma menor sensibilidade para a detecção da degradação do papel “Thermally upgraded,” em relação à do papel Kraft.

O conhecimento deste facto reveste-se de grande importância, uma vez que a utilização de papel “Thermally upgraded”, começa actualmente a crescer, sobretudo em transformadores de muito alta tensão, que funcionam normalmente a temperaturas mais elevadas.

São aqui apresentados os fenómenos de degradação do papel “Thermally upgraded”, os quais permitem compreender as razões, pelas quais a concentração de 2FAL dissolvido no óleo, não parece ser um indicador tão adequado para a determinação do estado de envelhecimento deste tipo de papel, como o é para o papel Kraft, principalmente no que concerne à detecção dos estádios iniciais de degradação do papel, apresentando-se simultaneamente os resultados de um estudo experimental comparativo do envelhecimento térmico destes dois tipos de papel.

É muito provável que, em vez do 2FAL, outro dos produtos produzidos por degradação do papel, por exemplo o álcool furfurílico, (2FOL), possa ser utilizado como indicador alternativo do nível de degradação do papel “Thermally upgraded”. Contudo, mais estudos são necessários, para confirmar esta hipótese.

 

Palavras-chave: Papel “Thermally upgraded”. “Insuldur”. Transformador. Degradação térmica. 2FAL. Furfuraldeído. Produtos furânicos. 2FOL. Álcool furfurílico.

 

 

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Referências

[1]        Lundgaard, L. E.; Hansen, W.; Linhjell, D.; Painter, T. J;- “Ageing of oil impregnated paper in power transformers” - IEEE Transactions on power delivery, 19, nº 1, Jan. 2004.        [ Links ]

[2]        Prevost, T. A;- “Correlation of nitrogen content with aging rate in thermally upgraded conductor insulation”. Doble Engineering Company, 2004.

[3]        Martins, M. A; Peixoto, A. M.- “Estudo experimental da degradação térmica de papel Thermally up-graded imerso em óleo mineral, em comparação com o papel Kraft, nas mesmas condições”. Labelec, Departamento de Materiais Isolantes, Documento interno, 2005.

[4]        Norma CEI 61198– “Mineral insulating oils – Methods for the determination of 2-furfural and related compounds” – 1^st edition 1993-09.

[5]        Norma CEI 60450–“Measurement of the average viscosimetric degree of polymerization of new and aged cellulosic insulating materials” – 2 ^nd edition, 2004-04.

[6]        Norma CEI 60814– “Insulating liquids – Oil-impregnated paper and pressboard – Determination of water by automatic coulometric Karl Fischer titration” – 2^nd edition, 1997-08.

[7]        Emsley, A. M.– “The kinetics and mechanisms of degradation of cellulosic insulation in power transformers” – Polymer degradation and stability, 44, 1994, pg 343-349.