Transformer Insulation Life Assesment

Prosjektet skulle sjekke ut hvordan modeller aldring av transformatorisolasjon utviklet i laboratorium i forskerprosjekter passer med hva som oppleves i virkeligheten i feltaldrede transformatorer. Stemmer teori med virkelighet? Dette skulle dels gjøres ved å: - undersøke aldring av viklinger i skrotede eller utrangerte transformatorer, - Samle inn "levende" materiale fra transformatorer, og undersøke om de likevektkurver en i dag bruker for å beregne vann i cellulose fra oljeprøver stemmer. Dette skulle gjøres i en rigg bygget i et tidligere prosjekt. En skulle også undersøke likevektskurver for aldringsindikatorer som vannløselige syrer, furaner og alkoholer som er vist å korrelere til aldring. - Karakterisere feltaldret materiale og aldre dette videre i laboratorium for å sjekke om etablerte aldringskinetiske modeller stemmer. Flere transformatorer er undersøkt, og gitt kunnskap om hvordan aldring kan variere. Dette arbeidet munner ut i en anbefaling om hvordan enkle, billige prøver kan gjøres på transformatorer som har havarert eller skal skrotes. Det er nå et initiativ til å etablere en skrotingsdatabase i Norge, som vil bli en referanse i forhold til reinvesteringsanalyser. I dette arbeidet samarbeider vi innenfor en CIGRE arbeidsgruppe. Arbeidet med likevektskurver for vannløselige syrer, som sammen med vann bidrar sterkt til å akselerere papiraldring, møtte store problemer. Når en ville utvikle måleprosedyrer fant en at en ikke klarte å finne igjen syrer tilsatt papiret. Arbeidet med dette ble utvidet, og en fant at syrene inn gikk kjemiske bindinger (esterifisering) med cellulosen. Dette arbeidet ble i 2014 publiser i en IEEE journal. Å finne egnede transformatorer som skulle skrotes der en kunne finne "levende" materiale viste seg vanskelig. Flere forsøk strandet hos skraphandlere som ikke holdt kontroll på åpningen. Ultimo 2013 lyktes vi med hjelp av ABB å finne materiale. Dette er nå fylt på prøveriggen i laboratoriet og forsøk i utført. Kurver for korrelasjon av innhold av vann, furaner, alkoholer i hhv papir og cellulose er utarbeidet og publisert i en teknisk rapport. For de aldringsdrivende vannløselige syrene som katalyserer den hydrolytiske aldringen er betydningen av esterifisering dokumentert. Denne reduserer mengden av frie syrer, og kompliserer etableringen av kvantitative modeller for syrers betydning for cellulose aldring Aldring av cellulose fra den samme transformatoren er utført. Resultatene indikerer at en kan/bør forenkle aldringsmodellene som er utviklet for laboratoriealdrede modeller. En har skrevet en CIGRE rapport sammen med partnerne i prosjektet som summerer opp den norske forskningen og legger frem våre tanker om verktøy for å forvalte en aldrende transformatorpark

The project addresses the potential of a prolonged life of transformers without increasing risk by applying good diagnostic methods to reinvest at the correct moment. The basic mechanisms that govern the ageing of cellulose have been revealed in fundament al laboratory research projects, and factors (e.g. water, acids, oxygen and temperature) driving the ageing are identified. Still it is difficult to apply this knowledge because of large uncertainties exist in both measuring the ageing drivers in oil and pressboard, and in relating these to the parameters in the proposed Arrhenius formulas for calculating the ageing rates. The basic idea behind the projects is to make a link between the present state-of-the-art basic knowledge and the real-world condition s in a service aged transformer. In the project we will therefore work on service aged cellulose materials; in these materials the conditions will be determined and then ageing studies performed to be able to calculate parameters in the Arrhenius formulae from e.g. water and acid content in the paper. Two unique test rigs are available: -One laboratory rig for studying partitioning of ageing accelerators and diagnostic markers between cellulose and oil to be better able to assess paper condition from sta ndard oil sampling. -The other rig - for in-service installation - for contamination of paper samples placed in an external container to the condition of the paper inside the transformer by circulating oil out from the transformer past the sample and bac k into the transformer. This can be used to reduce uncertainties in condition assessment in traditional indirect methods. The general idea is to increase the applicability of theoretical knowledge by calibrating with in-service experience. A methodology and tools will be developed so that one can start with life-assessment of fleets - with a considerable uncertainty - , and then for selected units improve the accuracy by applying more accurate investigations