Korozivnost transformatorskog ulja: faktori rizika u eksploataciji i na čini rešavanja problema

1. Korozivnost transformatorskog ulja: faktori rizika u eksploataciji i načini rešavanja problema J.Lukić, S.Teslić, S.Milosavljević Elektrotehnički institut Nikola Tesla, Srbija Vladimir Kaluđerović Kombinat Aluminijuma Podgorica, Crna Gora CIGRE CRNA GORA, R A2 - 05 12. – 16.10.2009.

2. HavarijaPrisustvo Cu2S Korozivni sumpor u izolaciji transformatora CIGRE A2.32. Final report Brochure 378 R.Maina, Corrosion Phenomena, My Transfo 2008

3. KOROZIVNI SUMPOR • IZVOR- ULJE , DBDS i ostala jedinjenja sumpora • Korozivnost novih ulja nove generacije od 90-tih godina prošlog veka je “opasna” (dodati aditvi na bazi sumpora, konc. od 50 do 300-400 ppm) • Korozivnost ulja stare generacije usled nepotpune-loše rafinacije ulja je “manje opasna” DBDS Produkt Cu2S R.Maina, Corrosion Phenomena, My Transfo 2008

4. Mehanizam depozicije Cu2S u namotajima Nepostoji Distribucioni patern Najčešći proboji na 2-3H VN Uticaj el./mag.polja Ipak nađeni depoziti i u obalstima gde nema polja Naslage najčešće najveće količine unutra ka spolja Ipak, ima i primera depozicije Cu2S spolja Najčešće u gornjim zonama Naslage Cu2S nađene i u donjim zonama DIFUZIJA

5. Detekcija: test IEC 62535, merenja pojedinačnih korozivnih jedinjenja sumpora DBDS • IEC 62535 u okviru: • Specifikacije za određivanje kvaliteta novih ulja • IEC 60296 • Kriterijumaza ocenu pogonskog stanja ulja u eksploataciji IEC 60422 površinska otpornost papira 5-15 kΩ/cm

6. IEC 60296 Table 2 – General specifications [1] In some countries more stringent limits and/or additional requirements may be requested.

7. IEC 60422 Table 6

8. MEHANIZAM Depozicija na papiru je dirigovana difuzijom rastvorenog intermedijarnog kompleksa, Cu2S se stvara na papiru Na kojim mestima na papiru ? (uticaj Dp, temperature, …) DBDS

9. Detekcija Bakar Sulfida:metode u istraživanju • FRA • DFS • Power factor tip up test • Utrošak ukupnog sumpora i DBDS-a iz ulja • Analiza produkata razgradnje DBDS-a iz ulja (Bi-benzil i Dibenzil sulfid) • Električne karakteristike ulja (tgδ i ρ ), GH – termički gasovi, utrošak kiseonika

10. Analiza rizika Finalni izveštaj radne grupe CIGRE A2.32. - analiza rizika eksploatacije korozivnih ulja prema ključnim faktorima rizika [1]: • Eksploatacija ulja sa korozivnim sumporom (posebno visoka koncentracija DBDS-a, > 100 ppm) • Visoka radna temperatura i stepen opterećenja, postojanje termičkih naprezanja • Optimalna količina i utrošak kiseonika (oko 1000 do 10000 ppm) • Tranzijenti, prenaponi i učestani električni stresovi Kategorije transformatora sa najvećim rizikom koji su proizvedeni od 1989 i oni kojima je ulje zamenjeno ili doliveno u tom periodu su [1]: • Blok transformatori, • HVDC, • Prenosni sa visokim stepenom opterećenja, najviših snaga i napona, • Industrijski transformatori.

11. Tehnike rešavanja problema korozivnih ulja Poboljšanje hlađenja Smanjenje opterećenja Dodatak metal pasivatora Obrada korozivnih ulja(ref.Cigre A2.32. Final report): • Adsorbentima, (hemijska konverzija + adsorpcija) Tehnike slične uklanjanju PCB-a • Dubinska rerafinacija, ekstrakcija tečno-tečno SLLE(INT) [2] Zamena ulja [2] J.Lukic, et.al. Paris CIGRE Session, A2-216, 2008.

12. Dodatak metal pasivatora • Od 100 do 200 ppm, na osnovu rezultata LAB SIM • Min. P = 1 mbar, Max. T = 60OC • Injektovanje u rashladnu petlju • Test na koroziju i praćenje koncentracije metal pasivatora tokom eksploatacije – posle prvih 6 meseci, potom na godinu dana Metal pasivator formira monomolekulski zaštitni sloj na površini bakra

13. Laboratorijska proba pasiviranjaLAB SIM PAS Optimizacija P, T uslova T = 60-62OC, P = 1.5 mBar Početna koncentracija Co IR 39 = 94.1 ppm Posle 5 prolaza C IR 39 = 92.4 ppm Posle 8 prolaza IR 39 = 90.7 ppm • Optimizacija P, T uslova • Potrebna koncentracija metal pasivatora • Test korozije pasiviranog ulja • Preporuke za dalje praćenje u pogonu Test korozije IEC 62535 nakon pasiviranja Test korozije IEC 62535 Pre pasiviranja

14. CIGRE WG A2.40Copper Sulphide Long-term mitigation and Risk Assessmentconvenor Jelena Lukic, Serbia • Dugorocni efekti i efikasnost tehnika mitigacije –pasiviranje i tehnike obrade korozivnih ulja • Analiza Rizika eksploatacije transformatora sa korozivnim uljem • Nove tehnike u dijagnostici (DFS, FRA, …., hemijske metode GC-MS, DBDS i prateci produkti uz Cu2S • Nove tehnologije obrade ulja – uklanjanja korozivnog sumpora iz ulja • Dalji istrazivacki rad na mehanizmu, kljucnim parametrima i drugim materijalima imo ulja kao potencijalnih izvora reaktivnog sumpora.

15. Primer: Industrijski transformator,33 MVA, 44 kV , OFWF

16. Cu2S na bakru Dp papira gornja zona: 241 Cu2S na papiru SEM/EDX

17. SEM-EDX Atomski odnos Cu:S ≈ 2 Čist papir Papir sa Cu2S

18. Post-havarijski pregled • Visoka koncentracija vodonika, posledica grejanja u magnetnom kolu • Porast nizih ugljvodonika su ukazivali na pregrevanje u nizem tempraturnom opsegu • Visok sadržaj vode-moguća interakcija sa visokim sadržajem vodonika • Visok sadržaj vode i furana u ulju ukazuju na intenzivnu degradaciju celuloze i u korelaciji sa niskom DP vrednošću u gornjoj zoni VN namotaja • Visoke vrednosti CO i CO2 potvrđuju jaku ostarelost čvrste izolacije • Korozivno ulje i stvoreni Cu2S uzrok proboja na međuzavojnom delu VN u gornjoj zoni • Naslage Cu2S detektovane na bakru i papiru u visokim koncentracijama, potvrđeno prisustvo Cu2S-a mikroskopskom analizom SEM-EDX

19. HVALA NA PAŽNJI