Caracterização de um novo líquido isolante biodegradável em transformadores: Avaliação do sistema papel/óleo em estudos de envelhecimento acelerado à escala laboratorial

• Autor(a) principal: Limpinho, Marta Sofia Moura
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/132569
• topic: transformadores; envelhecimento acelerado; óleo isolante; papel isolante; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Química

O transformador de potência é um dos ativos mais importantes da rede elétrica. A sua monitorização faz-se habitualmente através de análises ao isolamento líquido (óleo isolante), que para além de dar informação sobre o estado do óleo também dá informação sobre o estado do próprio transformador. Os trabalhos focaram-se na caracterização completa do óleo novo Nytro BIO 300X e no seu desempenho em contacto com papel/cobre em estudos de envelhecimento acelerado. Verificou-se a adequabilidade das técnicas normais utilizadas neste óleo através de ensaios de exatidão por ensaios de recuperação. Uma recuperação (%) entre 90-110% comprovou a exatidão associada a cada método. Além da excelente resistência a oxidação medida a este óleo, foram efetuados cinco estudos de compatibilidade deste óleo com os mais utilizados na rede elétrica portuguesa (Nynas Nytro Taurus, Nynas Lyra X, Shell Diala S4, Repsol Electra, Nynas Nytro 11 ENP) numa proporção de 95:5 (% v/v), verificando-se total compatibilidade entre as misturas tipo testadas. O objetivo deste estudo relacionava-se com a possibilidade de substituição de óleos de transformadores cheios com estes óleos tradicionais por este óleo novo. Para simular em parte as condições dum transformador em serviço, desenvolveram-se quatro ensaios de envelhecimento acelerado ao sistema papel/óleo/cobre a 105⁰, 120⁰ e 140⁰ com uma duração de 97, 34 e 27 dias, respetivamente, variando a humidade inicial no papel Thermally-Upgraded (0,73%-2,27%) ou no papel Kraft (0,52%-1,27%). Seguidamente, realizaram-se análises ao óleo, destacando-se uma viscosidade sempre muito constante (≈ 3,7 mm2/s) e um lento envelhecimento visível por uma pequena variação de cor (máximo 1.5 a 140ºC). Pelo método da medida do grau de polimerização do papel, o estudo comprova que o papel Kraft atingia o seu fim de vida útil a uma temperatura de 140ºC ao fim de sensivelmente 12 dias. Avaliaram-se os marcadores no óleo oriundos da degradação da celulose (compostos furânicos, metanol e etanol). Em contraste ao óleo com papel Kraft, o líquido isolante com papel Thermally-Upgraded destaca a ausência de 2-Furfuraldeído, e uma maior concentração em 2-Furfurol embora em baixas concentrações. O metanol mostrou-se o indicador preferencial na informação indireta da degradação do papel Thermally-Upgraded. No estudo cinético do papel, os modelos de Ekenstam e Emesley previram uma cinética de pseudo ordem zero para estágios iniciais de degradação do papel progredindo para uma cinética de ordem superior. Os parâmetros cinéticos medidos (energia de ativação-Ea e fator pré-exponencial-ln A) verificaram uma relação entre o nº de ligações glicosídicas da celulose rompidas e a geração de metanol (para o envelhecimento do papel Kraft, a Ea foi de 97 kJ/mol enquanto que na produção de metanol foi de 94 kJ/mol. Para o caso do papel Thermally-Upgraded, a sua Ea para o rompimento da celulose foi de 78 kJ/mol e de 81 kJ/mol para cinética de produção de metanol). Finalizando, relacionou-se os marcadores indiretos do estado degradação do papel com grau de polimerização do papel.