Magas hőállóságú szigetelőpapírok használata nagyfeszültségű transzformátorokban. MEE Vándorgyűlés 2015

Átírás

1 dr. Gaál-Szabó Zsuzsanna dr. Nádor Gábor Magas hőállóságú szigetelőpapírok használata nagyfeszültségű transzformátorokban MEE Vándorgyűlés 2015

2 A transzformátor élettartama = szigetelőpapír élettartama

3

4

5

6 Szigetelőpapírok Normál papír Cellulóz Cellulóz Magas hőállóságú papír (1950-es évektől) + hőstabilizálás N-donorral: diciándiamid, akrilnitril, dimetil-formamid, melamin, piperazin N-tartalom: 0,5-4% /száraz papír + szigetelési képesség növelés növényi proteinnel: szójaprotein, zöldség kazein, gabona liszt, stb Nő a hőállóképesség, szigetelési ellenállás, szakítószilárdság,

7

8

9 Polimerizációs fok a kezdeti érté %-ában Polimerizációs fok a kezdeti érték %-ában Papír öregítés szárazon 155 -on 90 Polimerizációs fok (%) az idő függvényében 90 Polimerizációs fok (%) az idő függvényében cellulóz Dennison 40 cellulóz Dennison óra 420 óra Öregítés ideje (óra) Öregítés ideje (óra)

10 Szakítószilárdság index *Nm/g+ a kezdeti érték %-ában Szakítószilárdság index *Nm/g+ a kezdeti érték %-ában Papír öregítés szárazon 155 -on Szakítószilárdsági index % az idő függvényében Szakítószilárdság index % az idő függvényében cellulóz Dennison 60 cellulóz Dennison óra 400 óra Öregítés ideje (óra) Öregítés ideje (óra)

11 Papír öregítés szárazon 155 -on Cellulóz papír élettartama Gyártástechnológiai megfontolás Dennison papír élettartama

12 Life of paper under various conditions (IEC :2005)

13 Polimerizációs fok a kezdeti érték %-ában Polimerizációs fok a kezdeti érték %-ában Papír öregítés olajban 155 -on Polimerizációs fok az idő függvényében Polimerizációs fok az idő függvényében cellulóz Dennison cellulóz Dennison óra 6000 óra Öregítés ideje (óra) Öregítés ideje (óra)

14 Szakítószilárdság index a kezdeti érték %-ában (%) Szakítószilárdság index a kezdeti érték %-ában (%) Papír öregítés olajban 155 -on Szakítószilárdság index %-a az idő függvényében Szakítószilárdság index %-a az idő függvényében cellulóz Dennison cellulóz Dennison óra 2000 óra Öregítés ideje (óra) Öregítés ideje (óra)

15 Papír öregítés olajban 155 -on Cellulóz papír élettartama Hogyan, mire használható mindez a teljesítménytranszformátorokban Dennison papír élettartama

16 Öregítési kísérletek tanulsága Normál cellulóz papír élettartama ugyanannyi volt szárazon és olajban öregítve is. Szárazon öregítés során a normál és az emelt hőállóképességű Dennison papír között különbséget az élettartamban nem találtunk. Szárazon a kétféle papír hő hatására ugyanúgy viselkedik. Számolni kell azzal, hogy a transzformátor vákuumszárítása alkalmával a magas hőállóságú papír ugyanúgy öregszik, mint a sima cellulóz papír. Olajban öregítés során a kétféle papír élettartamában jelentős különbség mutatkozott a magas hőállóságú papír javára. Ennek oka abban keresendő, hogy kémiai reakciók oldatban mennek végbe, folyékony közeg (víz!) szükséges hozzájuk, ezért a N-donor vegyület is csak víz jelenlétében tudja kifejteni hatását. A valós körülmények közt, a transzformátorban tehát a magas hőállóságú papír sokkal kedvezőbb, hosszabb (a cellulóz papír életének többszöröse) működést biztosít.

17 Hogyan, mire használható mindez a teljesítmény-transzformátorokban? Élettartam növelés Teljesítménysűrűség növelés Hűtésigény csökkentés?

18 Szabványi háttér IEC Definíció Magas hőállóságú papír = - vegyi úton módosított cellulóz alapú papír, melyet - zárt csőben C-on órán át vagy bármely az Idő e t egyenletet kielégítő hőmérséklet/időtartam kombináció mellet hevítve, - a maradó szakítószilárdság 50%.

19 Élettartam fogyási sebesség Szabványi háttér IEC Élettartam fogyási sebesség - nátroncellulóz papír 98 C-nál egységnyi, és a hőmérséklet emelkedésekor 6 C-onként kétszereződik V ( t 98 C )/6 C 2 szerint nc - magas hőállóságú papír 110 C-nál egységnyi, és a hőmérséklettel V e t 273 szerint változik mhp Eltérés V=1 hőmérséklettől, C Növelhetjük-e a transzformátorban megengedett melegedést?

20 Szabványi háttér IEC Megengedett melegedés Ha a környezeti hőmérséklet legnagyobb értéke 40 C havi átlaga 30 C éves átlaga 20 C akkor a vevő és a gyártó közötti eltérő megállapodás hiányában, mind a nátroncellulóz mind a magas hőállóságú papírok használatakor: legnagyobb olajmelegedés: átlagos tekercsmelegedés ON és OF hűtés esetén: OD hűtés esetén: melegponti tekercsmelegedés: 60 K 65 K 70 K 78 K Az eltérő megállapodás feltétele a melegedés határértékek hátterének ismerete.

21 Melegedés határértékek háttere Papír öregedése transzformátor élettartama - magas hőállóságú papírral javítható Buborék képződés szigetelés leromlás veszélye C felett - ásványi olaj esetén Túlterhelhetőség jelentős túlmelegedés - IEC szerinti ajánlás - ténylegesen vevői igénytől függ

22 Alkalmazási lehetőségek 1. Élettartam növelés a szabványos melegedés korlátok megtartása

23 Alkalmazási lehetőségek 2. Teljesítménysűrűség növelés az élettartam megtartásával a. Csúcsra járatott erőművi transzformátorok

24 Alkalmazási lehetőségek 2. Teljesítménysűrűség növelés az élettartam megtartásával b. Közel állandó terhelésű transzformátorok

25 3. Hűtőigény csökkentése Alkalmazási lehetőségek

26 Költségek - A transzformátor előállításának összköltségére vetítve a gombolyítási anyag költsége: % - Ennek %-át a réz tőzsdei ára határozza meg - A fennmaradó előállítási és szigetelési költséget a magas hőállóságú papír alkalmazása 5 10 %-kal növeli Magas hőállóságú papír 0,15 0,5 % növekedés

27 Köszönjük a figyelmet! MEE Vándorgyűlés 2015 zsuzsagsz@gmail.com gabor.nador@cgglobal.com