Publicada em

24/03/2023

Viviane Vicentim Calixto

363 – Influência dos materiais construtivos internos na geração de gases dissolvidos nos óleos isolantes de transformadores, durante o envelhecimento térmico

Resumo

O isolamento de transformadores é geralmente realizado por meio de óleos isolantes, essenciais para a operação do transformador, por atuarem como um meio de resfriamento e também de isolamento elétrico. Embora os materiais internos do transformador utilizados em sua construção tenham passado por testes de compatibilidade com os fluidos isolantes, estes podem interagir com os óleos e influenciar nos processos de degradação do sistema. O tipo de óleo isolante usado também deve ser considerado, pois os diferentes tipos de óleo têm diferentes propriedades e podem interagir de maneiras diferentes com os materiais internos. Este estudo apresenta uma visão geral dos principais gases gerados em relação aos materiais internos do transformador. A partir do envelhecimento acelerado dos materiais imersos em óleo mineral e éster natural, foi possível efetuar esta identificação, por meio da análise de gases dissolvidos nos óleos isolantes envelhecidos termicamente, na presença dos materiais utilizados na construção dos transformadores. Foram realizados os envelhecimentos do óleo mineral e do óleo vegetal isolantes na temperatura de 100°C, em contato com uma tinta monocomponente e uma bicomponente a base de epóxi, papéis isolantes convencionais, termoestabilizado, diamantado e Nomexâ; além dos elastômeros, fluoro silicone, NBR e Vitonâ; e dos metais cobre, alumínio e aço silício. Observou-se que hidrogênio e etano foram formados em maiores quantidades no óleo vegetal isolante do que no óleo mineral isolante, independentemente do tipo de material presente. Os papéis apresentaram as menores concentrações de metano e etileno comparados com os demais materiais, independente do óleo e tempo de envelhecimento. Porém, foram os materiais com maiores concentrações de CO e CO2, pois estes gases estão correlacionados com os mecanismos de degradação da própria celulose. Metano e etileno foram detectados em maiores quantidades nas amostras de tinta e dos elastômeros em comparação com os demais materiais, em ambos os óleos. Já os metais influenciaram a formação dos gases hidrogênio, etano, metano e etileno, quando comparados aos brancos, mais acentuadamente no óleo vegetal isolante. Ainda assim, as concentrações ficaram mais baixas do que as encontradas nos óleos envelhecidos com os outros materiais.

Abstract

Transformer insulation is usually performed by means of insulating oils, which are essential for transformer operation, since they act as a means of cooling and also for electrical insulation. Although the transformer’s internal materials used in its construction have gone through compatibility tests with insulating fluids, these can interact with the oils and influence the system’s degradation processes. The type of insulating oil used must also be considered, as different types of oil have different properties and can interact in different ways with the internal materials. This study presents an overview of the main gases generated in relation to the internal materials of the transformer. From accelerated aging of materials immersed in mineral and natural ester oil, it was possible to make this identification by analyzing the gases dissolved in the thermally aged insulating oils in the presence of the materials used in the transformer construction. The mineral and vegetable insulating oils were aged at a temperature of 100°C, in contact with a monocomponent and a bicomponent epoxy based paint, conventional insulating paper, thermostabilized, diamond and Nomexâ; in addition to elastomers, fluoro silicone, NBR and Vitonâ; and metals, copper, aluminum, and silicon steel. It was observed that hydrogen and ethane were formed in larger quantities in insulating vegetable oil than in insulating mineral oil, regardless of the type of material present. The papers presented the lowest concentrations of methane and ethylene compared to the other materials, regardless of the oil and aging time. However, they were the materials with the highest concentrations of CO and CO2, because these gases are correlated with the degradation mechanisms of the cellulose itself. Methane and ethylene were detected in larger quantities in the paint and elastomer samples compared to the other materials, in both oils. Metals influenced the formation of hydrogen, ethane, methane and ethylene gases compared to the whites, more markedly in the insulating vegetable oil. Even so, the concentrations were lower than those found in the oils aged with the other materials.

Data da defesa: 24/03/2023

Banca Examinadora

Orientador (a): Joseane Valente Gulmine (Lactec)
Membro da Banca: Eduardo Marques Trindade (Lactec)
Membro da Banca: José Pedro Mansueto Serbena (UFPR)

Palavra(s)-Chave: transformador, material, óleo isolante, gases dissolvidos, óleo mineral, óleo vegetal.
Keywords: transformer, material, insulating oil, dissolved gases, mineral oil, vegetable oil.

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