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. –

2. Korozivni sumpor u izolaciji transformatora
Havarija Prisustvo Cu2S
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 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 u okviru:
Specifikacije za određivanje kvaliteta novih ulja
IEC 60296
Kriterijuma za ocenu pogonskog stanja ulja u eksploataciji IEC 60422
površinska otpornost papira
5-15 kΩ/cm

6. IEC 60296 Table 2 – General specifications
Property
Test method
Limits
Transformer oil
Low temperature switchgear oil
1 – Function
Viscosity at 40 °C
ISO 3104
Max. 12 mm2/s
Max. 3,5 mm2 /s
Viscosity at –30 °C a
Max. 1 800 mm2/s --
Viscosity at –40 °C b
IEC 61868
Max. 400 mm2/s
Pour point a
ISO 3016
Max. –40 °C
Max. –60 °C
Water content
IEC 60814
Max. 30 mg/kg c/ 40 mg/kg d
Breakdown voltage
IEC 60156
Min. 30 kV / 70 kV e
Density at 20 °C
ISO 3675 or ISO 12185
Max. 0,895 g/ml
DDF at 90°C
IEC or IEC 61620
Max. 0,005
2 – Refining/stability
Appearance
Clear, free from sediment and suspended matter
Acidity
IEC
Max. 0,01 mg KOH/g
Interfacial tension
ISO 6295 ASTM D971
No general requirement f
Total sulfur content
BS 2000 Part 373 or ISO 14596
No general requirement
Corrosive sulfur
DIN 51353
Not corrosive
IEC 62535
Antioxidant additive
IEC 60666
(U) uninhibited oil: not detectable (T) trace inhibited oil: max. 0,08 % (I) inhibited oils: 0,08 – 0,40 %
Metal passivator additive
Not detectable g
2-Furfural content
IEC 61198
Max. 0,1 mg/kg
3 – Performance
[1] In some countries more stringent limits and/or additional requirements may be requested.

7. Recommended Action Limits Recommended Action (2) (3)
IEC Table 6
Property
Category(1)
Recommended Action Limits
Recommended Action (2) (3)
Notes
Good
Fair
Poor
Interfacial tension [mN/m]
O, A, B, C, D
> 28
22 – 28
< 22
Good: Continue normal sampling.
Fair: More frequent sampling.
Poor: Check the presence of sediment and sludge.
Not a routine test. May be done as desired. E
Not a routine test
F, G
Not applicable
Refer to Manufacturer's best practice
Corrosive sulfur
O, A, B, C, D, E, F
Non corrosive
Corrosive
In case of corrosive oil:
- confirm the result with further tests
- reduce the corrosivity of the oil by adding a copper passivator (e.g.: triazole derivates) or
- remove the source of corrosivity by changing the oil or by removing corrosive compounds by mean of suitable oil treatments.
The necessity of corrective actions is to be carefully evaluated on the base of a risk assessment study.
In case of passivation of the oil, keep under regular monitoring the concentration of the passivator.
In case of continuous depletion of concentration of the passivator remove the cause of corrosivity accordingly with Recommended Actions.
Particles (counting and sizing)
See Table 9 informative
If the breakdown voltage and water content are near or outside the limit for the appropriate equipment category and the particle number is higher than the limits for any of the size ranges, filter the oil [see 12.1]. Note 4
Values for particles are based on statistical evaluation. [Table 9] G
Flash point
All
Maximum decrease 10%
Equipment may require inspection. Investigate
Not a routine test. May be required when an unusual odour is noticed, when an internal fault has occurred or when a transformer is refilled.
In some countries Health and Safety legislation may preclude a higher limit
PCB
Note to clause 6.16

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 A 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 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 pasiviranja LAB SIM PAS
Optimizacija P, T uslova
T = 60-62OC, P = 1.5 mBar
Početna koncentracija
Co IR 39 = ppm
Posle 5 prolaza
C IR 39 = 92.4 ppm
Posle 8 prolaza
IR 39 = ppm
Optimizacija P, T uslova
Potrebna koncentracija metal pasivatora
Test korozije pasiviranog ulja
Preporuke za dalje praćenje u pogonu
Test korozije IEC nakon pasiviranja
Test korozije IEC Pre pasiviranja

14. CIGRE WG A2.40 Copper Sulphide Long-term mitigation and Risk Assessment convenor 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
Karakteristike ulja
10/2000
06/2006
04/2007
02/2008 H2 9
1072
Zamena
Ulja
Korozivno ulje
prema
IEC 62535
180
CH4 10
157 32
C2H2
C2H4 25 38
C2H6
346
259 14 CO
841
452
578
CO2
17685
63188
19466 O2
3524
4551
6526
2-FAL
8.55
3.70
tgδ, ‰
151
173
45.6
r, GΩm
1.4
1.5
10.3
Nb, mgKOH/g
0.08
0.12
T . Oil , OC 80 63
Sadržaj vode., ppm 94 48

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 Element
Težinski %
Atomski %
S - Sumpor
21.28
34.88
Cu - Bakar
78.72
65.12
ukupno
100.00
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