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Publicação
Metanol e etanol como marcadores de degradação do papel isolante de transformadores – Estudos de envelhecimento acelerado à escala laboratorial
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Resumo(s)
O objectivo principal deste trabalho é a monitorização de transformadores elétricos, componente essencial em qualquer rede elétrica. Um dos modos mais expeditos é através da análise ao seu óleo isolante, que para além de dar informação sobre o estado físico-químico e dielétrico do óleo, dá indirectamente informação sobre o próprio transformador. Os marcadores mais recentes quantificados no óleo são o metanol e o etanol que dão informação sobre o estado de vida do papel, o isolamente sólido.
Foi efetuada a validação do método utilizado para quantificar o metanol e o etanol, através de cromatografia gasosa por headspace (GC/MS-HS). Esta teve como referência o relatório técnico da Comissão Eletrotécnica Internacional (CEI). Os resultados obtidos estão de acordo com o documento referido, apresentando um limite de quantificação de 20 ppb.
Posteriormente, foram efetuados ensaios de envelhecimento acelerado ao sistema óleo/cobre/papel, em diferentes condições de temperatura e humidade inicial do papel. Foi estudada a presença de marcadores no óleo resultantes da degradação do sistema isolante como o 2-FAL, metanol e etanol. Estes ensaios revelaram uma dependência da degradação do papel com a temperatura, como é evidenciado pela acumulação de 250 ppb de metanol no ensaio realizado a 80ºC, e 800 ppb a 105ºC.
Foram aplicados modelos cinéticos, tendo-se concluído que a degradação do papel segue uma cinética de pseudo-ordem zero nos instantes iniciais e de ordem superior em estágios avançados de degradação (Ea = 73.43 kJ/mol). A cinética de formação de metanol é de ordem zero em instantes iniciais, transitando para ordem superior como o caso da degradação do papel (Ea = 80.53 kJ/mol).
Paralelamente foi realizado um estudo complementar com substituição total do óleo, simulando manutenções aplicadas a transformadores em funcionamento. Este estudo permitiu concluir que uma substituição de óleo pode reduzir a degradação do papel em cerca de 25%.
Uma análise estatística aos dados históricos da empresa permitiu concluir que há uma relação entre a formação de 2-FAL e de metanol e a idade do transformador.
Descrição
Palavras-chave
transformadores elétricos metanol e etanol validação de métodos analíticos envelhecimento acelerado cinética estatística