Slide 1

Add your Logo Here

Regeneracija izolacionih Regeneracija izolacionih uljaulja

Pripremila: mr Ksenija Đurđević,dipl.ing.tehn. Beograd 27 feb. 2008

Slide 2

Add your Logo Here

Funkcije izolacionih ulja za transformatore (T.U.)

obezbeđenje izolacije, hlađenje, pomaže pri gašenju varnicerastvaranje gasove koji nastaju pri degradaciji ulja. rastvaranje vlage i gasova iz celulozne izolacije, rastvarnje gasove i vlage iz atmosfere kojoj je ulje izloženoispitivanjem izolacionog ulja dobija oko 70% informacija o stanju transformatora,

•dielektrički status, •status ostarelosti i •status degradacije ulja i papirne izolacije.

Slide 3

Add your Logo Here

Životni ciklus trasformatorskih ulja

Slide 4

Add your Logo Here

13 03 01* izolaciona ulja i ulja za prenos toplote koja sadrže PCB.13 03 06* mineralna hlorisana izolaciona ulja i ulja za prenos

toplote koja nisu obuhvaćena u 13 03 0113 03 07* mineralna ne-hlorisana izolaciona ulja i ulja

za prenos toplote13 03 08* sintetička izolaciona ulja i ulja za prenos toplote13 03 09* biodegradabilna izolaciona ulja i ulja za prenos toplote13 03 10* ostala izolaciona ulja i ulja za prenos toplote

13 03 otpadna izolaciona ulja i ulja za prenos toplote

Izvod iz Kataloga otpada (European Waste Catalogue 2002)

* - označava opasan otpad

Slide 5

Add your Logo Here

održati transformatore, koji ubrzo treba da se zamene (zbogdegradacije izolacionog sistema) u bezbednom i pouzdanomstanju smanjiti brzinu starenja transformatora, koji su u prihvatljivomstanju da bi još duže vreme mogli da budu u upotrebi.ublažiti ciklus reinvestiranja da bi se smanjili „pikovi“ zamene

uređaja iste starosti i stepena degradacije. dati jasnu i pouzdanu sliku aktuelnog stanja transformatora da bi se njihovim vlasnicima dalo dovoljno podataka za pravilnoodlučivanje.poboljšati situaciju snabdevanja, koja je posebno u slučajutransformatora specijalne namene ograničena kapacitetima

proizvođača.

Zašto je važna kontrola T.U. u primeni (monitoring)?

Slide 6

Add your Logo Here

Uzroci kvara transformatora po Hamaker-u [1]

2 % - preopterećenje3 % - nepravila upotreba (ljudski faktor)6 % - gubljenje (prekid) veze6 % - vlaga11% - neadekvatno održavanje12 % - atmosfersko el. pražnjenje(grom)13 % - degradacija izolacije22% - kvarovi pruzrokovani vodovima 25% - svi ostali uzroci

Napomena: Ovo je jedna od niza analize uzroka kvara transformatora.Razlike u procenama uzroka kvara transformatora su uzrokovane čestimslučajevima u kojima kvar nije izazvan samo jednim faktorom.

Slide 7

Add your Logo Here

Nepoznat uzrok

Kvar izolacije

Konstrukcija/materijali

Broj kvarova izazvanih različitim uzrocima [2]

Troš

kovi

izaz

vani

kva

rom

Slide 8

Add your Logo Here

Ispitivanja T.U. u primeni se sprovode u cilju:

klasifikacije odn. utvrđivanja stanja uljadijagnostikovanja stanja papirne izolacije i dijagnostikovanja nepravilnosti u radu transformatora.

Standardi - IEC 60422 Ed. 3 – 2005 , Uputstvo za nadzor i održavanje mineralnih izolacionih ulja u električnim uređajima, IEEE C57.106. Uputstvo za prihvatanje i održavanje izolacionih ulja u uređajima

Standard IEC 60422 obuhvata i uputstva za tretmane T.U., dok IEEE ima poseban standard za tretmane - IEEE 637 ( Guide for the Reclamation of Insulating Oil and Criteria for Its Use).

Informacije o nepravilnostima u radu transformatora i stanju izolacionog sistema dobijaju se gasnom analizom.

Slide 9

Add your Logo Here

Osnovni testovi - ispitivanje T.U. u primeni

*U proseku je vlaga tako raspoređena da se više od 95% vode nalazi u čvrstoj izolaciji, a manje od 5% u ulju

Habanje pumpi, električni luk ili varnicaMetali u ulju

Stepen depolimerizacije papirne izolacijeSadržaj furana

Nizak nivo rezultira u ubrzanom starenju uljaSadržaj inhibitora oksidacije (DBPC)

Rastvoreni metali, peroksidi, kiseline/povećanje faktora gubitaka

tg δ – faktor gubitaka

Prekomena razgradnja papira/smanjenje dielektrične čvrstoćeSadržaj vode

Tamnija boja ukazuje na zagađenje ulja ili razgradnju(oksidaciju)

Boja

Prisustvo polarnih zagađivača, kiseline, lakovi/ smanjenje međupovšinskog napona

Međupovršinski napon

Kiseli proizvodi oksidacije ulja/ talog, korozijaKiselinski broj

Vlaga, čestice, vlakna celuloze/smanjuju dielektičku čvrstoćuDielektrična čvrstoća

Uzrok/PoslediceTip testa

Slide 10

Add your Logo Here

323025Međupovršinski napon, mN/m0,10,150,2Kiselinski broj,mgKOH/g

≥23069-230≤69ANSI/IEEE C57.106, napon kV0,10,10,2tg δ * 103

222222Međupovršinski napon, mN/m200160120Dielektrična čvrstoća (kV/cm)0,150,150,3Kiselinski broj,mgKOH/g> 17072,5-170<72,5IEC 60422, napon kV

Preporučene granične vrednosti za osnovne karakteristike T.U.

Slide 11

Add your Logo Here

Iz istraživanja ASTM (Publication STP 998) kao i po Belanger-u[3] može se zaključiti da proizvodi starenja ulja nastaju u značajnim količinama kada međupovršinski napon dostigne vrednosti od 35-30 mN/m i kiselinski broj 0,06-0,08 mg KOH/g, a izdvajanje taloga počinje kad međupovršinski napon dostigne vrednost oko 24, a kiselinski broj 0,1.

Starenje transformatorskih ulja = Oksidativna degradacija na povišenoj temperaturi i u prisustvu kiseonika

Oksidacija (reakcije sa kiseonikom)Hidroliza (reakcije sa vodom)Piroliza (toplota)

Katalizatori starenja su:kiseonik, voda i bakar.

Proizvodi koji nastaju u procesu oksidacije su:

Alkilhidroperoksidi (ROOH)Dialkil peroksidi (ROOR’)Alkoholi (ROH) Aldehidi (RCHO)Ketoni (RR’C=O)Kiseline (RCOOH)Estri (RCOO R’) ...

Alkil peroksidni radikali na metalnim površinama izazivaju koroziju. Procesima polikondenzacije nastaju proizvodi velike mol. mase, a daljom polikondenzacijom i polimerizacijom ovih, još uvek rastvrorljivih proizvoda nastaju nerastvorni polimeri – talog i lakovi

Uloga aditiva – odlaganje, usporavanje procesa oksidacije, pasiviziranje bakra (smanjenje katalitičkog dejstva)

Slide 12

Add your Logo Here

Faze starenja izolacionih materijala u toku životnog ciklusa transformatora

% ppm mg mg KOH/g/ KV/2.5mm

Time axis

Residual substance

O2

H2O CO2

Furanes

Acidity

Normal lifetime consumption Phase A

Deterioration of residual substance after design life cycle Phase B

No useful residual substance left Phase C

Particles BVD

Nivo kvaliteta izolacionog materijala

Furani

Čestice

Kiselost Kiselost

Razgradnja izolacionog materijala nakon predviđenog životnog ciklusa – Faza B

Kvalitet izolacionog materijala ne odgovara zahtevima – Faza C

Normalan rad uz postepenu degradaciju izolacionog

materijala - Faza A

Diel.čvrst

Daemisch G. [4]

Slide 13

Add your Logo Here

Tretmani transformatorskog ulja sušenje, degazifikacija, filtracija, elektrostatička filtracija, regeneracija adsorbentima itd.

Prečišćavanje, Revitalizacija (prečišćavanje+regeneracija)RerafinacijaDekontaminacija ulja koja sadrže PCB

Cilj

Regeneracija/Revitalizacija

Preventivan pristup – kontinualan (može da smanji rizik od dielektričnog proboja za preko 75% kod visokonaponskih transformatoraKorektivan pristup – po potrebi u više ciklusa

Slide 14

Add your Logo Here

Proizvodi degradacije ulja i papira se uklanjaju kako nastaju, čime se sprečava njihova akumulacija u količinama koje štetno deluju. Odžavanjem niske ukupne koncentracije vlage i kiseonika, proces starenja i ulja i papira se usporavaSmanjene su reakcije autokatalitičke oksidacije i hidrolize iKretanje adsorbovanih produkata sa papira ka ulju potpomognuto je održavanjem dinamičke ravnoteže između dve faze.

Efekti kontitualne revitalizacije

Efekti korektivnog pristupa - revitalizacije na mestu eksploatacije

Proizvodi degradacije ulja se uklanjaju dok su još rastvoreni u uljučime se sprečava izdvajanje taloga i lakova i time se usporavadegradacija papirne izolacije – depolimerizacija

Produženje veka izolacije, a time i samog transformatora

Slide 15

Add your Logo Here

0,5-1,5Oblik adsorbenta, sferni, mm7

11Statički sorpcioni kapacitet furana i homolognih jedinjenja, %

6

13,5Statički sorpcioni kapacitet alifatičnih ugljovodonika, %5

24Statički sorpcioni kapacitet vode, %4

0,5Ukupna zapremina pora, cm33

80-100Srednji prečnik pora, Å2

200-250Specifična površina, m2/g1

Vrednost KarakteristiikaR.broj

Iz transformatoraNapona: 21/0,71 kVSnage 6,5 MVAKoličina ulja: 3,45 tU pogonu: od 1985. godine

Uzorak 1

Sintetički adsorbent alumo-silikatnog tipa

Regeneracija - kontaktni postupak sa 15% adsorbensa i vremenom kontakta 72 sata

Slide 16

Add your Logo Here

22/19/1323/20/15Čestice, ISO 4406/99

16,3/49,3/34,416,4/48,4/35,2Grupni sastav Ca/Cp/Cn, %

0,050,220,11 63

0,3160

Talog %tg δ *103

0,20,50,240,46Rastvorljiva

0,170,190,020,05Isparljiva

0,370,690,260,51Ukupna Kiselost mg KOH/g500 h500 h164 h2 x 164 hVreme oksidacije

Oksidaciona stabilnost6,7364,3tg δ *103

3520Međupovršinski napon, mN/m157Tačka paljenja oC3,56Boja0,0120,17Neutralizacioni broj, mgKOH/gNemaTalog u n- heptanu, kval / %m/m<0,040,06Inhibitor, %m/m>250Dielektična čvrstoća KV/cm

Nakon regeneracije + 0,3% DBPC + 26 mg/kg pasivizatora metala

Nakon regeneracije+ 0,3% DBPC

Nakon regeneracije

Pre regeneracije

KarakteristikeUzorak 1

Slide 17

Add your Logo Here

Uzorak 2( I deo tabele)

1,027,2tg δ x 103

43,118,6Međupovršinski napon,, mN/m

154148Tačka paljenja oCL 13Boja0,03; 0,01*0,182006.

0,12003.0,081999.

Neutralizacioni broj, mgKOH/g

nemaNemaTalog u n- heptanu, kval / %m/m

00Inhibitor (DBPC), %m/m

288266,8Diel. čvrstoća KV/cm35Termperatura ulja,oC

DonjaProba (mesto uzorkovanja)

Nakon regeneracije + 0,3% DBPC + 29 mg/kg pasivizatora metala

Nakon regeneracije+0,3%DBPC

Nakon regeneracije

Pre regeneracije

Karakteristike

Uzorak iz transf.:110/35/10 kV,količina ulja: 17 t,

u pogonu: od 1969.

* Regeneracijasa 22% adsorb.

Slide 18

Add your Logo Here

0,180,78Talog %0,621,35Rastvorljiva

0,040,16Isparljiva

0,661,51Ukupna Kiselost mg KOH/g

500 h500 hVreme oksidacije

Oksidaciona stabilnost

0,1; <0,005*0,29Ektinkcija na 1714cm-1

(IR)

16,3/49,3/34,416,4/48,4/35,2Grupni sastav CA/CP/CN, %

Nakon regeneracije + 0,3% DBPC + 29 mg/kg pasivizatora metala

Nakon regeneracije+ 0,3% DBPC

Nakon regeneracije

Pre regeneracije

Karakteristike

Uzorak 2( II deo tabele)

* Regeneracijasa 22% adsorb.

Slide 19

Add your Logo Here

IEC 60296Oksidaciona stabilnost –Ukupna kiselost – max. 1,2 mgKOH/gTalog - max. 0,8 %

* Regeneracija sa većom kol. adsorbenta ** Sa dodatkom pasivizatora metala

0,780,18**

1,510,66**

43,1(18,6)

0,03; 0,01*(0,18)

Uzorak 2(1969)

0,220,05**

0,690,37**

35 (20)

0,012(0,17)

Uzorak 1(1985)

Talog, %Ukupna kiselost, mgKOH/g

Oksidaciona stabilnostMeđupovršinski napon,, mN/m

Neutralizacioni broj, mgKOH/g

Analiza rezultata regeneracijeNeutralizacioni broj, mgKOH/g – max. 0,01Međupovršinski napon, mN/m – nije propisano standardom, preporuka – min. 40

Uzimajući u obzir starost transformatora i ekonomske faktorerezultati regeneracije su zadovoljavajući. Pitanje je odlukevlasnika transformatora koje će zahteve postaviti u pogledu kvalitetaregenerisanog ulja.

Slide 20

Add your Logo Here

Novo/tretirano transformatorsko ulje

Razlike:

tehničke, ekonomske i zaštita životne sredine

U tehničkom smislu razlike su veoma male, jer se teži da tretirana ulja takođe zadovolje specifikaciju IEC 60296. Prednost tretmana: ukoliko se regeneracija sprovodi višestrukim propuštanjem kroz uređaj za regeneraciju(sa adsorbensom), revitalizuje se papirna izolacija.

Ekonomske razlike su značajne - u proseku cena regenerisanog ulja je 30 % manja od cene novog ulja (Electrical Oil Services Ltd (EOS), a uz optimizovanu regeneraciju, cena regenerisanog ulja može da bude i do 1/4 cene nekorišćenog ulja. Takođe cena novog ulja je podložna promenama na tržištu vezanim za promenu cene nafte, a faktor uvoza takođe je značajan za mnoge zemlje koje ne proizvode transformatorska ulja.

Zaštita životne sredine primenom tretmana: Minimizacija otpada, Konzervacija iPotrošnja energije.

U slučajevima kada se adsorbens regeneriše nakon tretmana ne dolazi dostvaranja otpada.

Slide 21

Add your Logo Here

[1] Hamaker C., A Blueprint for Transformer Maintenance, PUBLIC UTILITIES FORTNIGHTLY,JULY 2006 .

[2] Bartley William H. P.E. Analysis of transformer failures, International association of engineeringinsurers 36th annual conference-Stockholm, 2003

[3] Belanger M. Transformer diagnosis: Part 2, A look at the reference data for interpreting test results, Electricity-today August 1999[4] Daemisch G., Ageing behaviour, substance evaluation and conservation of power transformers, Eurotechcon 2005.Đurđević K. Miloradov M., Sokolović S., Životni ciklus transformatorskih ulja, Hem.Ind. 62(1) 2008.

Literatura