MARTINS, M. N. Fluido Dielétrico à Base de Ésteres Naturais

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    FLUIDO DIELTRICO BASE DESTER NATURAL

    DESENVOLVIMENTO EAPLICAO DE FLUIDO

    DIELTRICO DE BASEVEGETAL EMTRANFORMADORES DEDISTRIBUIO E POTNCIA

    Marcelo Neves MartinsFone: (11) 5641-3451Fax: (11) 5641-2127

    [email protected]

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    TENDNCIAS DE MERCADO

    Diminuio dos riscos no uso de transformadores

    Riscos Eltrico, de Incndio e Ambiental.

    Demanda por transformadores de Uso AmigvelAnlises de Eficincia Energtica, Custo de Vida

    Total, Menor Nvel de Rudo, Vida mais Longa,

    Facilidade de Reparo ou Reciclagem.Maior Valor, Menos Manuteno, Aumento de

    Confiabilidade e Longevidade

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    BREVE HISTRICO DOSTRANSFORMADORES A LEO

    1880s - Patente Conceito Preenchimento a leo

    1892 - Primeiro Prottipo Construdo pela G.E.

    1899 - Refinaria Fabrica Primeiro leoExclusivo para Transformadores

    1930s - Introduo do Ascarel, No-InflamvelPonto de Combusto No Mensurvel

    1970s - Promulgada Restries ao PCBRestries Ambientais e de SadeIntroduo dos Fluidos Alternativos

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    FLUIDOS ALTERNATIVOS ao PCBFluidos Resistentes ao Fogo

    Reconhecimento NEC em 1978

    Ponto de Combusto mnimo de 300C

    Mais de 1/4 Milho de Unidades em Servio.Excelente Histrico de Segurana ao Fogo

    Nenhum Relato de Incndios.

    Nenhuma Restrio Ambiental EspecialMesmo Regulamento do leo Mineral

    Convencional.

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    FLUIDOS ALTERNATIVOS ao PCBFluidos Resistentes ao Fogo

    Fluido R-Temp (Hidrocarconetos)

    Alto Ponto de Fulgor e Combusto

    Mais de 120000 Instalaes semNenhuma Ocorrncia de Incndio

    Silicones (Sinttico)

    ster Sinttico - 1984 (Envirotemp 200)

    Excelente PerformanceAlto Custo - Aplicaes Especiais

    ster Natural - 1996 (ster Natural)

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    150

    200

    250

    300

    350

    400

    GrausCentgrado

    s(C)

    leoMineral

    R-Temp leoSilicone

    ster Natural

    Ponto de FulgorPonto de Combusto

    312

    343360

    165147

    276

    300

    330

    * Fluidos Classificados como Resistentes ao Fogo devem possuir Ponto de Combusto mnimo de 300C

    FLUIDOS DIELTRICOSPontos de Fulgor e Combusto

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    Acidentes e Falhas de Transformadores

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    TESTE FM RESISTNCIA AO FOGOleo Mineral

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    TESTE FM RESISTNCIA AO FOGOFluido R-Temp

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    TESTE FM RESISTNCIA AO FOGOFluido ster Natural

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    TESTE FM RESISTNCIA AO FOGOster Nat. (95.5%) leo Mineral (4.5%)

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    FLUIDOS RESISTENTES AO FOGOBenefcios Normas Preveno e Proteo

    IEC 61936, NBR 13231, FM 5-4 Loss Prevention Data

    Reduo das Distncias de Transformadores para

    Equipamentos e/ou Edificaes.Pode-se Eliminar a Construo de Paredes Tipo

    Corta-fogo.

    Instalaes com Fluidos Resistentes ao Fogo NoNecessitam de Sistemas de Extino de Incndio.

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    STER NATURALVantagens Ambientais e de Sade

    Derivado de RecursosRenovveis e Naturais.

    100% Ingredientes de ClasseComestvel - No Txico

    Biodegradao Rpida/Completa

    Reciclvel, Recondicionvel eFacilmente Descartvel.

    No Listado como Perigoso pelasAgncias Ambientais e de Sade(EPA / OSHA).

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    STER NATURALTestes de Toxidez

    Teste de Toxidez

    Oral LD 50 em Ratos

    Aqutica Aguda em Alevinos de TrutasMortalidade Zero

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    Elapsed Time (days)

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

    CO2

    Evolution(%

    oftheoreticalmax)

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    Biodegradat

    ion(%)

    0

    25

    50

    75

    100"100% biodegradable" above 60% of theoretical maximum CO

    2evolution

    test performed per EPA OPPTS 835.3100 byThomas A. Edison Technical Center

    Franksville, WI 53126 USAWisconsin DNR Laboratory #252021770report issued April 23, 1999

    sodium citrate reference material(EPA "ultimate biodegradability")

    Envirotemp FR3 fluid

    conventional transformer oil

    STER NATURALBiodegradao Aqutica Aerbia

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    STER NATURALNormas Ambientais

    Certificado de Verificao de Impacto Ambiental.(EPP) pela EPA dos EUA

    Vazamento ao Solo (New Scotia):No necessrio informe s autoridades.

    Nenhuma exigncia para remediao do solo.

    Atende os Critrios da Lei de leos Comestveis.Possibilidade de Eliminao das Bacias de

    Conteno de leo.

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    Envelhecimento Trmico conformeANSI C57.100 Mtodo Lockie

    Sistema em ster Natural excedeuos requisitos e solicitaes do teste

    Tempo Final de Vida (183C-HS)

    Guia de Cargas: 400h

    ANSI C57-100: 2000hTempo para Falha: 7800h

    Indicativo do Aumento de Vida do Papel Isolante

    TESTES DE VIDAACELERADA DO ISOLAMENTO

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    Testes indicaram que papelimpregnado c/ ster Natural

    tem envelhecimento muito

    mais lento versus leo mineral Iniciado teste conforme

    mtodo que conduz o atualGuia de Cargas IEEE C57.

    7 a 8 Vezes Mais Tempo para Papel Termo-estabilizadoAlcanar Final de Vida. (2001 IEEE/PES)

    Mais de 10 vezes para Papel Kraft Normal. (2002 ICDL)

    ENVELHECIMENTO DO PAPELTeste Comparativo

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    Sealed Bomb Accelerated AgingThermally Upgraded Paper at 170C

    Aging Time (hours)0 1000 2000 3000 4000

    TensileStrength(lb/in2)

    0

    5000

    10000

    15000

    20000

    RetainedTensileStrength

    (%o

    funaged)

    100

    75

    50

    25

    0

    leo mineralster Natural

    (error bars = 1s)Sealed Bomb Accelerated Aging

    Thermally Upgraded Paper at 170C

    Aging Time (hours)0 1000 2000 3000 4000

    Degree

    ofPolymerization

    0

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200

    Retained

    DoP(%o

    funaged)

    100

    75

    50

    25

    0

    mineral oilnatural ester

    ENVELHECIMENTO DO PAPELAumento de Vida do Papel - RT/GP

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    MELHORIA DE VIDA DO PAPELVantagens Aplicao ster Natural

    Excelente para Reenchimentode Transformadores Usados:

    Extrai umidade do papel,melhora vida remanescente

    do isolamento trmico

    Extenso de vida detransformadores usados.

    Desempenho Comprovado - Transformador 50MVAinstalado em 1957, reenchido Out/2001. (2003 IEEE-IAS/PCA)

    44 anos; estendido para 46 - previso de mais 8 anos

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    MELHORIA DE VIDA DO PAPELVantagens Aplicao ster Natural

    Maior Carregamento/Sobrecarga.Transformador pode operar, sem perda de vida

    til, com elevao de:85C (papel termo-estabilizado, classe 65C)

    80C (papel kraft normal, classe 55C)

    Transformadores novos mais compactos

    Aumento da Vida til do Transformador

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    PROPRIEDADES FLUIDOS BASEDE STER NATURAL

    leos Vegetais so da famlia qumica de sters.

    Preocupao quanto Estabilidade Oxidao de

    leos Vegetais Naturais Impediram seu Uso.Solues:

    Seleo tima dos leos Base.

    Aditivos de Classe Comestvel. Projeto de Transformador Selado.

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    PROPRIEDADES STER NATURALPrincipais Testes

    Compatibilidade Acelerada de Material

    Todos materiais tpicos de transformadores so

    compatveis com ster natural.Estabilidade do Fluido em Copo Aberto

    Tendncia de Formao de Borra

    Chaveamento Sob CargaTendncia de Formao de Gs

    Teste de Escoamento em Alta Tenso

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    Estabilidade do Fluidoem Copo Aberto

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    Formao de Borra em Cobre Quente(leo mineral produziu at 40x mais por Wt.)

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    Number of Load Break Operations

    0 200 400 600 800 1000

    D

    ielectricStrengthD-87

    7

    (kV)

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    lower detection limit

    conventional transformer oil

    R-Temp Fluid

    Envirotemp FR3 Fluid

    silicone oil

    Chaveamento Sob Carga

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    Ponto de Saturao de 1057 ppm

    Water Content (ppm)0 100 200 300 400 500 600

    D

    181

    6DielectricBreakdown(kV)

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    ster Naturalleo Mineral

    Rigidez Dieltrica versusContedo de Umidade

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    ASTM D6871-03 STER NATURALValores de Aceitao para Fluido Novo

    PROPRIEDADE FSICA MTODO ASTM VALOR Ponto de Combusto (C) D 92 >300 Ponto de Fulgor (C) D 92 >275 Densidade Relativa 15C/15C D 1298 0,96 Aparncia D 1524 Clara, Limpa

    QUMICA Teor de gua (mg/kg) D 1533

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    IEC 1203 steres Orgnicos SintticosGuia de Manuteno para Fluido Usado

    PROPRIEDADE FSICA Mtodo EQUIP. 35KV Ponto de Combusto (C) ISO 2592 >300

    Aparncia IEC 1099 9.2 Limpa

    QUMICA Teor de gua (mg/kg) IEC 814 1 400 ndice Neutralizao (mg KOH/g) IEC 1099 9.1 2.0

    ELTRICA Rigidez Dieltrica (kV) IEC 156 30 Fator Dissipao (Temp. Amb) IEC 247 0.01

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    0

    1

    10

    100

    1,000

    10,000

    hydrog

    enH

    2

    carbon

    mon

    oxideC

    O

    metha

    neCH

    4

    etha

    neC2H

    6

    ethy

    lene

    C2H

    4

    acetyle

    neC2H

    2

    TotalC

    ombu

    stible

    Gase

    s

    carbon

    dioxid

    eCO

    2

    DissolvedGas(ppm)

    Jun 96

    Sep 96

    Dec 96

    Jan 97

    May 97

    Mar 98

    Feb 99

    Jul 99

    Jul 00

    Jul 01

    Jul 02

    ANLISE CROMATOGRFICATransformador (#1429)

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    USURIOS STER NATURALIndstrias e Concessionrias desde 1997

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    USURIOS STER NATURALReenchimento - 161kV 200MVA

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    Mineral Oil Content in Primary Fluid (wt %)

    0 2 4 6 8 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

    ASTM

    D92FirePoin

    t(C)

    100

    150

    200

    250

    300

    350

    400

    CPS Fluid QA labThomas A. Edison Technical Center

    Thomas A. Edison Technical Center

    Ester Natural

    R-Temp

    Variao do Ponto Combusto versusContedo de leo Mineral

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    -6

    -4

    -2

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    15 225 300 1000 4000 10000

    Transformer Size (kVA)

    R

    iseOverMineralOil(

    C)

    top oil

    average winding

    ster Natural em TransformadoresProjetados para leo Mineral

    Comparao Ensaio deElevao de Temperatura

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    LEO VEGETAL ISOLANTE

    Fluido Dieltrico Resistente ao Fogo Base de ster Natural

    Formulado Base leo de Sementes eAditivos de Classe Comestvel.

    Facilmente Biodegradvel, No Txicoe No Bio-acumulativo.

    Alto Ponto de Fulgor (330C) eCombusto (360C).

    Classificado pela FM, UL e NEC. Aumento da Vida do Transformador

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    LEO VEGETAL ISOLANTEPrincipais Propriedades

    Propriedades Refrigerantes

    Muito Mais Prxima ao leo Mineral do que as

    Principais Alternativas Resistentes ao Fogo.Chaveamento Sob Carga

    Melhor Suportabilidade Dieltrica vs leo Mineral

    Resistncia ao FogoA Maior dentre as Alternativas Resistentes ao

    Fogo

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    LEO VEGETAL ISOLANTEPrincipais Propriedades

    Biodegradao

    Atende aos critrios da EPA de Mximo

    Biodegradvel (100% biodegradao em 43 dias)Obedece a Lei de leos Comestveis.

    Aumento de Vida do Papel Isolante

    7~8 vezes maior p/ papel Termoestabilizado.Mais de 10 vezes para papel Kraft normal.

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    OBRIGADO