Comparação da degradação térmica do sistema

Óleo vegetal /Papel kraft com a do óleo mineral/ Papel kraft

M. Augusta G. Martins*

*LABELEC-Grupo EDP - Departamento de Materiais Isolantes

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

maria.augusta@edp.pt

RESUMO: Tendo em conta que a vida útil dum transformador é dada pela vida útil do seu isolamento sólido, é importante adquirir informação sobre o envelhecimento do papel isolante, imerso em óleo vegetal.

É aqui relatada uma experiência para caracterização da degradação do papel isolante mergulhado em óleo vegetal, efectuada numa gama de temperaturas de 70ºC a 190 ºC, em condições laboratoriais,

Os resultados obtidos foram comparados com os produzidos na experiência levada a cabo em simultâneo, em condições experimentais idênticas, mas com um óleo mineral.

O papel isolante utilizado foi papel Kraft, enquanto o óleo vegetal usado foi o Biotemp, desenvolvido pela ABB T&D, para uso em transformadores.

Para caracterização do processo de degradação do papel e também dos óleos, foram efectuadas várias análises designadamente:

O teor de humidade e de gases dissolvidos no óleo, o grau de polimerização viscosimétrico médio do papel e a concentração de produtos furânicos dissolvidos no óleo e absorvidos no papel.

Dos resultados obtidos, concluiu-se que, a velocidade de degradação do papel, em óleo vegetal, embora seja um pouco superior, até 130ºC, à que ocorre em óleo mineral, nas mesmas condições experimentais, é até um pouco inferior a esta (para temperaturas superiores a 130ºC).

Finalmente, com base nos resultados desta experiência foram estabelecidas equações matemáticas, que relacionam o valor do grau de polimerização do papel, com a concentração de 2FAL no óleo onde este se encontra imerso, para ambos os óleos (vegetal e mineral).

PALAVRAS CHAVE: Óleo isolante vegetal. Óleo Biotemp. Degradação térmica. Transformador. Papel Kraft. Grau de polimerização. DP_v. Compostos furânicos. Furfuraldeído. 2FAL.

ABSTRACT: Uses of natural esters (vegetable oil) as insulating fluid have been reported, recently. This fluid has high biodegradability and high flash point what for safety reasons is attracting some attention in electrical industry. As insulating fluid is used for cooling, insulation and protection of the solid insulating paper, it is important to have some knowledge about the paper ageing in such fluid. It is reported here, a study of paper ageing in vegetable oil, under laboratory experimental condition, at a dynamic temperature increase in the range 70ºC-190°C. The experiment was conducted in sealed glass reaction vessels, for both oil (blank) and oil/paper heated inside an oven. The paper used for this study is kraft paper. Moisture formation at different temperatures, in oil and in oil/paper system, is reported together with generated gases. Changes of degree of polymerization of paper and formation of furanic compounds with changes of temperature are also reported. Paper degradation in vegetable oil is compared with paper degradation in mineral oil. Both degradation rates are similar, at the same temperature. At temperatures under 130 ºC the ageing of paper in vegetable oil is only a little bit quicker, than in mineral oil.  However, for temperatures higher than 130 ºC, the rate of paper degradation in vegetable oil is even a little bit lower than in mineral oil.

Finally, are also presented the degradation models, developed to calculate the average viscosimetric polymerization degree of paper, based on 2FAL concentration dissolved in insulating oil, in both cases.

KEY WORDS: Vegetable insulating oil. Thermal degradation. Transformer. Kraft paper. Biotemp. Polymerization degree. DP_v. Furanic compounds. 2-furfuraldheide. 2FAL.

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