Definições

 

Papel, papel kraft, papel isolante, papéis

paper – papel (da Electropedia IEC)

cellulosic paper of certain types, frequently characterized by their relatively high rigidity
Note – In general the term paper is used for cellulosic papers if not otherwise specified.[fonte]

Kraft paper – papel kraft (da Wikipédia)

Electrical insulation paper (da Wikipedia)

(paper) board – papéis, cartões (da Electropedia IEC)
generic term applied to certain types of cellulosic paper frequently characterized by their relatively high rigidity
Note – For some purposes, materials of grammage (mass in grammes per square meter surface area) less than 225 g/m2 are considered to be paper, and materials of grammage of 225 g/m2 or above are considered to be board.[fonte]

Nomex, TUP (thermal upgraded paper)

Nomex (da Electropedia IEC)

TUP (da IEC 62874:2015)
thermally upgraded kraft paper

 

Degree of polymerization (of a polymer) (da Electropedia IEC)

the average value of the number of monomeric units in the molecules of a polymer
Note – Different average values (number, mass, or viscometric average) can be determined for the same material.[fonte]

 

Degradation - degradação (of performance) (da Electropedia IEC)

an undesired departure in the operational performance of any device, equipment or system from its intended performance
Note – The term “degradation” can apply to temporary or permanent failure.IEV ref.161-01-19 [fonte]

 

Power transformer - trasformador de potência (da Electropedia IEC)

a static piece of apparatus with two or more windings which, by electromagnetic induction, transforms a system of alternating voltage and current into another system of voltage and current usually of different values and at the same frequency for the purpose of transmitting electrical power – IEV ref 421-01-01 [fonte]

 

Mineral insulating oil - óleo mineral, natural esters - éster natural, Synthetic organic ester - éster sintético

Mineral insulating oil

insulating liquid derived from petroleum crudes
Note – Petroleum crude is a complex mixture of hydrocarbons with small amounts of other natural chemical substances.
IEV ref.212-17-02 [fonte]

Natural esters (dalla IEC 62770)
vegetable oils obtained from seeds and oils obtained from other suitable biological materials and comprised of triglycerides
IEC 62770, ed.1.0 (2013-11)

Synthetic organic ester (dall’Electropedia IEC)
insulating liquid produced from acids and alcohols by chemical reaction
Note – These esters include mono-, di- and polyol-esters.
IEV ref.212-17-08 [fonte]

 

Reclaim - regeneração, reconditioning - tratamento físico

Reclaiming (do Glossário IEC)
elimination of soluble and insoluble contaminants from an insulating liquid or gas by chemical adsorption means, in addition to mechanical means, in order to restore properties as close as possible to the original values or to the levels proposed in this standard
Published in:IEC 60480, ed.2.0 (2004-10) – Reference number:3.3.5 – Source:IEV 212-09-05 (modified) [fonte]

Reconditioning (do Glossário IEC)
process that eliminates or reduces gases, water and solid particles and contaminants by physical processing only
Published in:IEC 60422 ed.4.0 (2013-01) – Reference number:3.5 [fonte]

Depolarization (do Glossário IEC)
process of removing electrical polarization from an electrical insulating material until the depolarization current is negligible
NOTE Depolarization is generally recommended before measuring the resistive properties of an electrical insulating material.
Published in:IEC 62631-1, ed.1.0 (2011-04) – Reference number:3.12 [fonte]

 

 

Introdução

 

isolamento elétrico

[ALT img.:Degradação dos papéis isolantes]

Nos transformadores elétricos, o isolamento é assegurado principalmente pela soma de material sólido, como o papel kraft, e fluidos isolantes, principalmente óleos minerais.Esta inovação importante foi inventada e reivindicado pelo famoso cientista Nikola Tesla com a patente n.º 655 838, “Method of Insulating Electric Conductors” de 14 de agosto de 1900, “my invention any kind of fluid capable of meeting the requirements (75…) as oil, may be used (130…)” e muitas outras patentes.

O isolante sólido, também chamado papél isolante, deriva principalmente dos processos de produção do papel kraft (vd. definições para aprofundar).O resultado é um produto que apresenta propriedades surpreendentes, tanto de um ponto de vista mecânico como elétrico.Neste setor, o papel kraft encontrou uma das suas aplicações mais importantes, em particular no isolamento de aparelhos electricos até tensões muito elevadas.Com o tempo, graças ao uso de aditivos específicos, o papel kraft tem sido melhorado, especialmente no seu comportamento em relação à temperatura, dando origem aos papéis TUP (Thermal Upgraded Paper).No mercado estão também disponíveis produtos à base de polímeros sintéticos, por exemplo o material Nomex, da Dupont, um composto à base de meta-aramida.

No que respeita ao isolante líquido, além dos óleos minerais, há também os ésteres naturais, os ésteres sintéticos, os fluidos de silicone e, no passado, também o Askarel à base de PCB.

 

 

O papel kraft

Os papéis isolantes são impregnados com óleo ou outros líquidos isolantes.No final do ciclo de impregnação (tipicamente sob vácuo, 60-80 °C, e pelo menos 72 horas) o papel kraft chega a ser impregnado em óleo até 150-180% da sua massa inicial.
O papel kraft cobre os condutores de cobre ou de alumínio, a fim de os isolar eletricamente e, portanto, é exposto a tensões térmicas, elétricas e mecânicas.
As principais propriedades do papel é o DP (IEC 450:1974), grau de polimerização.Este parâmetro caracteriza as propriedades do material, que são principalmente: resistência à tração, alongamento, resistência à flexão, módulo de elasticidade, o fator de perda, a resistividade específica.Um papel Kraft novo típico tem um DP entre 1000 e 1500.
Durante o ciclo de vida real do transformador, o DP diminui progressivamente até atingir o valor de cerca de 200 (redução de aproximadamente 80% em comparação com o novo) a que convencionalmente corresponde o fim da vida útil "térmica".Nestas condições, o papel perde as suas propriedades mecânicas, mas não as elétricas, que em vez disso permanecem adequadas para assegurar o isolamento necessário.

[ALT img.:Degradação dos papéis isolantes | coração]

O isolamento elétrico pode ser considerado o coração do transformador; se falhar, a consequência direta é a falha elétrica (metaforicamente, é como um enfarte).Na presença de fortes arcos de potência elétricos, a falha pode atear o óleo isolante, que é combustível, originando explosões e incêndios do transformador e possíveis acidentes graves.

 

 

A vida térmica dos papéis

Simplificando muito, podemos dizer que a vida térmica dos isolantes sólidos (à base de papel Kraft, sem aditivos específicos antienvelhecimento) é estimada em cerca de 160 000 horas à carga nominal do transformador.
Em concreto, para um transformador de geração tipo elevador (GSU) de uma central térmica, com uma disponibilidade operacional de 7500 horas/ano e um perfil de carga média em 80%, na ausência de criticidade específica, calcula-se uma vida térmica convencional de cerca de 25 anos.Para o mesmo transformador, mas instalado numa central hidroelétrica, e, por isso, com um perfil de carga média de 40% (sazonalidade da água), na ausência de criticidade específica calcula-se uma vida térmica convencional de aproximadamente 50 anos.Os reatores shunt, por sua vez, são dimensionados para operar intensivamente a valores próximos da carga nominal e, por isso, com uma esperança de vida útil térmica mais baixa.

A vida útil do transformador não depende apenas da vida útil térmica dos papéis, mas também de outros fatores conexos, como, por exemplo, defeitos elétricos que, evoluindo para falha elétrica, interrompem a disponibilidade operacional da máquina.Na presença desta criticidade também é necessário avaliar a substituição do transformador; neste caso, é conveniente escolher uma máquina que responda aos requisitos de conceção ecológica, em particular em termos de redução das perdas em vazio e de redução das emissões em termos de equivalentes de CO2.(ligação para a diretiva)

 

 

A degradação do papel

Os processos de degradação térmica do papel são o resultado da interação de três mecanismos: hidrólise, oxidação, pirólise.
Os processos de degradação do papel são, em si mesmos, extremamente complexos; somados depois aos efeitos da degradação do óleo (devido à interação óleo-papel) resultam em mecanismos influenciados por numerosos fatores críticos de formalização quantitativa difícil.Os fatores críticos que determinam o envelhecimento dos papéis isolantes são a temperatura, a água, o oxigénio, se o sistema é aberto ou fechado, os ciclos térmicos e a relação com o perfil da carga do transformador.

A Sea Marconi realizou uma série de experiências para determinar a relação entre a degradação do papel e a do óleo.Um desses testes, em conformidade com a norma IEC 62535 (num frasco de 20 ml, com 10 ml de óleo, introduz-se um espécime de cobre de aproximadamente 3 g, embrulhado em cerca de 23 g de papel, a 150 °C, durante 72 horas), mostrou uma perda de peso progressiva do papel (até 25%) e uma redução do DP (até 80% em comparação com o valor em novo e 60% menos do que em comparação com um óleo inicialmente não acídico) ao aumentar a acidez do óleo analisado (TAN).(vd. o gráfico abaixo).

[ALT img.:Degradação de papéis isolantes | gráfico DP papel acidez]

Perda de peso do papel e diminuição de DP com o aumento da acidez

Os principais produtos de degradação dos papéis isolantes são: água, ácidos, CO2, CO, compostos de furanos, metanol, etanol, partículas.Estes compostos são misturados com as lamas resultantes do envelhecimento do óleo, formando o sludge total.

[ALT img.:Degradação de papéis isolantes | inimigos do isolamento]

 

 

Clique aqui para aceder às principais publicações Sea Marconi sobre o assunto:

Quadro normativo

Principais referências normativas

• IEC TR 62874:2015, “Guidance on the interpretation of carbon dioxide and 2-furfuraldehyde as markers of paper thermal degradation in insulating mineral oil”
• CIGRE Technical Brochure 227, 2003 “Life Management Techniques for Power Transformer”
• CIGRE Brochure 323, 2007 “Ageing of cellulose in mineral-oil insulated transformers”
• CIGRE Brochure 343,2008 “Recommendations for condition monitoring and condition assessment facilities for transformers”
• CIGRE Technical Brochure 349, 2008 “Moisture Equilibrium and Moisture Migration within Transformer Insulation Systems”
• CIGRE Technical Brochure 445, 2011 “Guide for Transformer Maintenance”
• CIGRE Technical Brochure 494, 2012 “Furanic compounds for diagnosis”
• IEC 60076-7:2005 Ed.1, “Power Transformers – part 7 loading guide for oil immersed power transformer”
• CIGRE WG A2-30, 2007 “Moisture equilibrium and moisture migration within transformer insulation systems”

 

 

Causas

A criticidade "Degradação dos papéis isolantes" é causada principalmente por mecanismos de normal envelhecimento e pelas condições particulares de stress térmico, elétrico e mecânico dos papéis isolantes.

 

Causas em relação às fases do ciclo de vida

 

Causas de criticidade "Degradação de papéis isolantes" | Quando pode ocorrer (fases do ciclo de vida)

Falta dos requisitos de aquisição dos papéis isolantes | Requisitos e aquisição

Deficiência no controlo de qualidade de lotes individuais ou fornecimentos únicos de papel isolante (por exemplo, DP inicial antes da impregnação) | Aceitação de papéis isolantes

Deficiência nos procedimentos analíticos para a verificação da Degradação de papéis isolantes | Aceitação de óleo, testes de fábrica, instalação e pré-energização, exercício, envelhecimento, post-mortem

Perda do gás de proteção e acumulação de humidade nos isolantes sólidos | Transporte do transformador

Deficiência nos tratamentos de desumidificação dos papéis (por ex., processos vapour phase).Um bom papel isolante tem um valor de água impregnada entre 0,5 e 1% em massa | instalação e pré-energização, serviço, idade avançada

Acumulação de ar e humidade (por exemplo, durante a mudança do óleo ou outras intervenções de manutenção eletromecânica) | Testes de fábrica, instalação e pré-energização, serviço, idade avançada

 

 

Os fatores críticos que determinam o envelhecimento dos papéis isolantes são a temperatura, a água, o oxigénio, se o sistema é aberto ou fechado, os ciclos térmicos e a relação com o perfil da carga do transformador.O processos de degradação dos papéis imersos no óleo são extremamente complexos, dependendo de muitos fatores, e implicam mecanismos de difícil formalização quantitativa.Os processos de degradação térmica do papel são o resultado da interação dos três mecanismos seguintes:

1.Hidrólise.Este fenómeno, por dessorção do papel e por quebra das cadeias celulósicas, gera água como principal produto de degradação (na presença de pontos quentes tipicamente a temperaturas < 150 °C).

2.Oxidação.Este fenómeno ocorre tipicamente na presença de pontos quentes, a temperaturas que variam entre 150 °C e 300 °C, e é caracterizado por um aumento do débito de oxigénio.O resultado é uma diminuição da concentração de oxigénio no óleo (para um transformador de respiração com gel de sílica, passa-se de 20 000 µl/l a valores de 5000 ou 10 000 µl/l) que se combina com o carbono originado pela degradação da celulose, formando e CO2 e CO.Este processo origina ao mesmo tempo outros subprodutos da celulose, incluindo compostos de furanos (em particular o 2FAL), o metanol e o etanol.

3.Pirólise.Trata-se de um mecanismo de decomposição termoquímica que ocorre normalmente na presença de pontos quentes, a temperaturas acima de 300 °C, ao ponto de quebrarem as moléculas do papel com formação de partículas, água, metanol, etanol e outros gases característicos.

Os produtos de degradação do papel são compostos sólidos, líquidos e voláteis (gás).Entre estes estão os solúveis em óleo (furanos, metanol, etanol) e os insolúveis em óleo (partículas, lamas) que se misturam com o sludge resultante do envelhecimento do óleo.O sludge resultante do óleo e o que resulta do papel somam-se, formando o sludge total.

 

 

[ALT img.:Degradação de papéis isolantes | Impact of Temperature]
Diagrama esquemático que mostra a taxa de envelhecimento k, de acordo com os diferentes mecanismos de degradação (fig. 1, retirada da IEC TR 62874: 2015)

[ALT img.:Degradação de papéis isolantes | Impact of Humidity and Oxygen]
Relação entre as propriedades mecânicas dos papéis isolantes e grau de polimerização dos papéis (fig. 2, retirada da IEC TR 62874:2015)

 

 

Sinais (inspeção visual) - Sintomas (análise)

Sinais (inspeção visual)

Os sinais visuais diretos desta criticidade evidenciam-se apenas por meio de inspeção interna do transformador.Em caso de falha (ou fim de vida) de máquinas gémeas, por exemplo, é boa prática realizar um diagnóstico dos papéis (através da recolha de amostras, análises e interpretação), a fim de determinar uma referência experimental para o transformador em questão.Na presença de "degradação de papéis isolantes", evidenciam-se:

- sinais de fragilização do papel (perda de propriedades mecânicas),
- depósitos insolúveis (por exemplo, sludge ou sulfureto de cobre) sobre os papéis isolantes
- obstruções dos canais de circulação do óleo utilizados para o arrefecimento dos enrolamentos e dos próprios papéis.

O óleo isolante, por efeito do contacto íntimo com os papéis de isolamento, torna-se um vetor valioso para indiretamente se diagnosticar o estado do próprio papel.Através da análise do óleo é, portanto, possível identificar e quantificar os produtos de degradação dos papéis, a fim de avaliar a sua vida térmica consumida.

 

A degradação do papel determina uma perda da sua massa e os graus de aperto podem alargar-se com um aumento progressivo das vibrações.Ao longo do tempo, o stress mecânico daí derivado vai-se somando ao stress elétrico e ao stress térmico, aumentando significativamente a probabilidade de falha (vídeo de ruído de transformador).

 

 

Amostragem representativa

Quando for decidido efetuar uma inspeção interna do transformador, como resultado de uma avaria ou de modo a realizar uma investigação aprofundada, recomenda-se veementemente a recolha de amostras dos papéis isolantes, de acordo com os protocolos e procedimentos adequados.Em particular, é aconselhável recolher o papel das partes alta, baixo e intermédia dos enrolamentos individuais, tanto do primário como do secundário, para cada fase, recolhendo mais amostras de papel nas áreas com um maior escurecimento ou fragilização do próprio papel.

 

É importante que os protocolos de amostragem utilizados sejam adequados e que sejam utilizados kits de amostragem capazes de assegurar a preservação da amostra até à fase de pré-análise.Da mesma forma, é importante que o kit proporcione as ferramentas apropriadas de recolha de dados (dados de identificação do transformador, numeração sequencial de cada amostra, indicação do ponto de amostragem com mapeamento tridimensional dos condutores, etc.).

 

Durante o ciclo de vida normal do equipamento, é necessário recolher amostras representativas do óleo isolante em conformidade com as normas de referimento e com as instruções de operação fornecidas com o kit de recolha de amostras (saiba mais).

 

Sintomas (análise)

O sintoma específico da criticidade "Degradação de papéis isolantes" está relacionado com a presença de valores do óleo não conformes para os seguintes indicadores de diagnóstico:

 

Abrir

• Água no óleo (IEC 60814)
• Oxigénio
• CO2 – anidrido carbónico
• CO - óxido de carbono
• 2FAL - 2fulfuraldeído e outros compostos de furanos
• Metanol
• Etanol
• Partículas (IEC 60970)
• Gases sintomáticos de pontos quentes (metano, etano, etileno)

A que se juntam os indicadores de diagnóstico resultantes da análise dos papéis isolantes (como resultado de qualquer inspeção interna e amostragem):

• DP
• Água nos papéis
• Metais depositados (por exemplo, cobre)

existem alguns outros fatores conexos úteis para completar o quadro de diagnóstico (derivados da análise do óleo):

• Acidez TAN (IEC 62021-1)
• Fator de dissipação (IEC 60247)
• Tensão interfacial (D971 ASTM, EN 14210)
• Aditivos:Passivadores (BTA, Irgamet 39, Irgament 30); inibidores de oxidação (BPDC, DBP)
• DBDS (IEC 62697-1)
• Metais dissolvidos (ASTM D 7151)
• Estabilidade à oxidação (IEC 61125)
• Sedimentos e sludge (Annex C of IEC 60422 Ed.4-2013)
• Fingerprint do óleo.

 

Os relatórios de teste da Sea Marconi estão em conformidade (EN ISO/IEC 17025) quanto à indicação da incerteza de medida (exceto para o aspeto que não é um teste numérico, e para o código ISO das partículas).

 

Através da análise do óleo
é possível identificar os produtos de degradação dos papéis, a fim de avaliar a sua vida térmica consumida.

Contacte-nos

 

 

Diagnósticos

Para o diagnóstico da criticidade “Degradação de papéis isolantes”, a Sea Marconi emprega a sua própria métrica de diagnóstico, neste caso:

• interpretam-se os sinais visuais no transformador (e os de eventual inspeção interna);
• através da análise dos papéis (se disponíveis após inspeção interna) e do óleo, são identificados os sintomas e os seus valores.Em particular, para alguns indicadores, 2FAL e CO2, a norma (IEC 62874:2014) indica valores típicos com base na idade do equipamento, do tipo de equipamento elétrico e do tipo de óleo.No que respeita aos outros indicadores sintomáticos não "cobertos" pela norma, recomenda-se derivar os valores típicos, de aviso e de alarme por meio de análise estatística do próprio parque de máquinas;
• graças à base de dados, estuda-se o histórico familiar ou subjetivo (em busca, por exemplo, de falhas e/ou defeitos em máquinas gémeas);
• são examinados e monitorizados os fatores de incerteza, a velocidade e a evolução ao longo do tempo (trend) dos indicadores sintomáticos durante as fases do ciclo de vida;
• com base na avaliação destes fatores-chave, a criticidade específica é classificada em termos de tipo e prioridade, definindo-se, ao mesmo tempo, o tipo e a prioridade das ações corretivas

 

Alterando o fluido isolante, alteram-se as avaliações de diagnóstico nos processos de degradação.Por exemplo, os fluidos ésteres naturais têm uma capacidade para se dissolverem na água muito mais elevada, em comparação com um óleo mineral

 

Exemplo real

Transformador cat. A (vd. Tab. 2 IEC 60422), de geração tipo elevador GSU (respirante com conservante e gel de sílica)
Tensão:400 kV, Potência:250 MVA
50 000 kg de óleo mineral de base parafínica não inibido
acidez total de 0,25 mgKOH/g óleo (valor "poor" em relação à tab. 5 IEC 60422),
fator de dissipação dielétrica = 0,27 (valor "poor" relativamente à tab. 5 IEC 60422)
tensão interfacial = 20 mN/m (valor "poor" relativamente à tab. 5 IEC 60422)
cobre dissolvido = 0,97 mg/kg (valor "poor" relativamente à tab. 5 IEC 60422)
cor = 6 dark (valor "poor" relativamente à tab. 5 IEC 60422)

aos indicadores de degradação do óleo listados acima adicionam-se aqueles que identificam a degradação dos papéis

CO2 => 16 500 µl/l (mais elevado do que o valor típico, índice "high ageing rate" percentil 98)
2FAL = > 6,5 mg/kg (mais elevado do que o valor típico, índice de "high ageing rate" percentil 98)
metanol = 1200 µg/Kg (mais elevado do que o valor típico da família do transformador)
etanol = 300 µg/Kg (mais elevado do que o valor típico da família do transformador)

O DP deste transformador reduziu-se em 35 anos de 1000 para 200, entendido como valor médio, o que corresponde convencionalmente ao final da vida térmica.Ao mesmo tempo, calcula-se uma perda de massa do papel de 25%, e o seu peso passou, de facto, dos 2 500 kg iniciais para 1 875 kg.
Os papéis isolantes são impregnados com óleo parafínico não inibido.No final do ciclo de impregnação (tipicamente sob vácuo, 60-80 °C, e pelo menos 72 horas) o papel kraft acaba impregnado de óleo até 150-180% da sua massa inicial, com uma gama de peso entre 2812 kg e 3375 kg (em comparação com 1875 kg a seco).
O óleo de impregnação pode ser totalmente drenado, tipicamente 10-15% do óleo de impregnação permanece no interior do transformador, absorvido pelos papéis e nos interstícios e pontos mortos da máquina.Isto significa que, em caso de uma mudança de óleo, o óleo novo de enchimento será contaminado pelo velho, não drenado.

 

 

Prevenção

A "Degradação de papéis isolantes" é um processo irreversível que, no entanto, pode ser evitado ou atenuado através de ações específicas.
Ao definir práticas operacionais adequadas (por exemplo, o controlo analítico do óleo, o tratamento do óleo e dos papéis, a gestão do perfil de carga, o arrefecimento da máquina), é possível reduzir a probabilidade de falha e prolongar a vida operacional do transformador em exame.Se o transformador pertencer a uma família de dispositivos com a mesma falha crítica, podem estabelecer-se práticas operacionais ad hoc, otimizando os diversos fatores críticos (metaforicamente, é como sugerir uma dieta personalizada combinada com um aumento da atividade física a um paciente diabético).

 

O custo de substituição de um transformador elevador (GSU) de 250 MVA, 400 kV, pode realisticamente ser da ordem dos 2 000 000 €, e este montante inclui o tempo fora de serviço, o esvaziamento do óleo, a logística para a retirada e a eliminação de resíduos, a aquisição de um novo transformador (e óleo novo), transporte, instalação e testes).

 

Ações preventivas ao longo do ciclo de vida do transformador

• Monitorizar os indicadores sintomáticos (vd. sintomas, acima).Caso se manifestem os primeiros sintomas da criticidade, como uma elevada taxa de envelhecimento dos papéis num transformador com menos de 10 anos de vida, é possível prever cientificamente que a máquina, com as mesmas condições de funcionamento, terá um ciclo de muito inferior ao esperado, e que, portanto, será aconselhável planear, nos próximos 3-5 anos, uma profunda revisão do transformador ou, mais provavelmente, a sua substituição.Nesta condição, recomenda-se aumentar a frequência das análises dos indicadores sintomáticos, a fim de monitorar as tendências.
• Realizar tratamentos de óleo adequados, a fim de reduzir os fatores críticos e, em particular, de modo a manter uma baixa humidade nos isolamentos sólidos, assim como a acidez, o oxigénio e o sludge e reduzir quaisquer efeitos catalisadores, como os metais no óleo.

 

Entre as ações sugeridas incluem-se:

 

Tratamento físico

Trata-se de um processo executado no local, mantendo o transformador em serviço (e sob carga) sem a necessidade de esvaziá-lo.Esta intervenção é realizada com Unidades Modulares de Descontaminação (DMU), especialmente concebidas pela Sea Marconi.O transformador é ligado à DMU através de mangueiras flexíveis; o óleo degradado é aspirado a partir da parte inferior do transformador, acabando, depois, na DMU que o aquece, filtra, desgaseifica, desumidifica e descontamina, para depois bombeá-lo pela parte superior do transformador.Isto cria um circuito fechado que, passagem após passagem, é capaz de restaurar os valores dos principais parâmetros físicos do óleo (água, gases, partículas).(aprofundamento)

 

Despolarização

[ALT img.:Degradação dos papéis isolantes | DMU]

Trata-se de um processo executado no local, mantendo o transformador em serviço (e sob carga) sem a necessidade de esvaziá-lo.Esta intervenção é realizada com Unidades Modulares de Descontaminação (DMU), especialmente concebidas pela Sea Marconi.O transformador é ligado à DMU através de mangueiras flexíveis; o óleo degradado é aspirado a partir da parte inferior do transformador, acabando, depois, na DMU que o aquece, filtra, desgaseifica, desumidifica e descontamina, para depois bombeá-lo pela parte superior do transformador.Isto cria um circuito fechado e, passagem após passagem, os compostos de degradação são removidos e, ao mesmo tempo, o óleo regressa às condições ótimas.(aprofundamento)

Por exemplo, a IEC 60422 considera o parâmetro acidez crítico, se > 0,15 > 0,20, > 0,30 mgKOH/g óleo, dependendo das diferentes categorias de transformadores.No entanto, já a uma acidez compreendida entre 0,07 e 0,10 mg de KOH/g óleo houve evidência de fenómenos de corrosão por metais dissolvidos (C4) e formações perigosas de lamas.Será, portanto, apropriado intervir com um tratamento de despolarização antes que o óleo atinja os limiares de acidez indicados e contribua para uma redução da vida térmica dos papéis isolantes.

 

Aplicação dos cartuchos para a desumidificação do transformador

Esta atividade é realizada por meio de uma unidade que é colocada no transformador e opera de forma contínua em circuito fechado sob carga e tem colunas com peneiras moleculares para absorção seletiva de humidade e de outros compostos polares.(saiba mais)

 

Mudança do óleo

Apesar da mudança do óleo, 10-15% da antiga carga de óleo contaminado permanece impregnado, ou seja absorvido, nos papéis do transformador que o libertam ao longo do tempo (a condição de equilíbrio é atingida em cerca de 90 dias).O óleo antigo contamina assim o novo e, consequentemente, é impossível remover completamente os contaminantes apenas com uma mudança de óleo.(saiba mais)

O óleo de impregnação não pode ser completamente drenado (tipicamente 10-15% de óleo permanece dentro do transformador pelos papéis, cerca de 6-7% nos interstícios e pontos mortos da máquina), pelo que no caso de mudança de óleo, o óleo novo de enchimento torna-se contaminado pelo antigo não drenado

Avaliar quaisquer criticidades relacionadas com a compatibilidade/miscibilidade, consequentes da utilização de líquidos diferentes dos de impregnação originais

 

 

Também é recomendado alterar as práticas de manutenção em relação a:

- cumprimento dos requisitos de compra, tanto dos óleos como dos equipamentos elétricos para as aplicações específicas, com ênfase nos critérios de conceção/dimensionamento
- aceitação dos óleos e equipamentos utilizando as melhores práticas de supervisão e controlo, de acordo com os métodos prescritos.Pedir ao fornecedor um certificado de conformidade das propriedades dos óleos e dos papéis isolantes

 

É recomendado atualizar as informações estratégicas através de um "inventário dinâmico" dos óleos e dos transformadores, com indicação dos valores dos marcadores sintomáticos.

Em caso de falha de um transformador gémeo, recomenda-se uma inspeção interna do transformador em análise.Na verdade, por meio da recolha de amostras de papel, da análise laboratorial subsequente e da interpretação dos resultados é possível identificar as causas da falha e evitar o mesmo evento nas máquinas da mesma família.Precisamente nestas últimas também é aconselhável realizar uma investigação aprofundada que inclua também testes de natureza elétrica e térmica, a fim de identificar eventuais defeitos de conceção ou construção do transformador.

 

Quais são as medidas preventivas nos equipamentos elétricos com líquidos de isolamento diversos dos minerais?
Quanto aos óleos de ésteres naturais e aos ésteres sintéticos as ações de prevenção são as mesmas, mas aconselha-se escolher as contramedidas após cuidadosa consideração em termos de custo-benefício, custo-eficácia e impacto ambiental (biodegradabilidade e segurança contra incêndios).Para os óleos de silicone em serviço os tratamentos recomendados pela norma (IEC 60944: 1988) são "tratamento a vácuo e filtragem" e "peneiras moleculares e filtragem".

 

 

Terapias

Não há uma terapia que possa "curar" a criticidade de "degradação dos papéis isolantes".A degradação é um processo irreversível que só pode ser gerido por meio de adequadas ações de prevenção e/ou mitigação.
A substituição dos papéis não é uma opção viável, porque o custo da atividade seria próximo do custo de substituição completa do transformador.
Quando o DP do papel atinge um valor próximo de 200, que representa convencionalmente o fim da vida útil térmica, é adequado planear a substituição do transformador e modificar as práticas de manutenção que possam ter contribuído para o envelhecimento dos papéis isolantes.

 

A prioridade é evitar a degradação através da intervenção preventiva sobre os indicadores sintomáticos.

 

 

Advertências

• A amostragem do óleo, e ainda mais a dos papéis, deve ser realizada de acordo com os protocolos e os procedimentos por parte de operadores qualificados
• as análise laboratoriais devem ser realizadas utilizando os métodos estabelecidos pelas normas de referência, como garantem os laboratórios acreditados
• as medidas preventivas para a criticidade "Degradação de papéis isolantes, neste caso os tratamentos de despolarização do óleo e as inspeções internas do transformador, devem ser executadas
  - com tecnologias seguras e adequadas para o efeito, que satisfaçam os requisitos de BAT e BEP
  - com pessoal com conhecimentos e formação específica na matéria
  - confiando em operadores capazes de demonstrarem uma ampla casuística de aplicação e capazes de certificarem as intervenções executadas com garantia de qualidade (ISO 9001)