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Paul Köstinger

Paul.koestinger@retranol.chwww.retranol.ch

Korrosives Isolieröl in Transformatoren

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Über mich

• Technischer Leiter bei Micafil

Vakuumtechnik

(Trocknungsanlagen für

Transformatoren und

Ölaufbereitung)

• Verantwortlich bei ABB Norwegen

für vor Ort Trocknungen und

Ölregenerationen. Mittglied im

Kernteam zum Thema korrosiver

Schwefel (2005).

• Seit 2008 Besitzer und Gründer der

Firma Retranol. Fokus:

Ölregeneration und Trocknung.

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Übersicht

Geschichtlicher Hintergrund zur Problematik

Doping im Isolieröl… DBDS

Risikobild

Gegenmassnahmen

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Womit alles begann….

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Das war das Endresultat

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Status 2005

Weltweit gab es in den letzten Jahren verscheidenste Ausfälle von

relativ neuen Transformatoren und Drosseln die man sich nicht

erklären konnte

Sämtliche Lieferanten waren davon betroffen. (Siemens, Areva, ABB,

Hunday…….)

Als gemeinsamer Nenner konnte Kupferkorrosion gefunden werden.

Bildung von Kupfersulphid.

Quelle des korrosiven Schwefels war das Isolieröl. Auch hier waren

sämtliche grossen Öllieferanten betroffen. (Nynas, Shell, Esso….)

Die Öle entsprachen alle den damals aktuellen Normen. Die Normen

konnten dieses neue Phänomen aber nicht abdecken.

Neue Messmethoden wurden entwickelt und wurden zum neuen

Industriestandart.

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Cu2S

Schritte der Cu2S Ablagerung

Reaktion auf der Kupferoberfläche

Ablagerung im Isolierpapier

Papier2. Katalytische

Cu2S-

Ablagerung

Kupfer

1. Kupfer

korrosionCu

CuS

Das wurde im

alten Standart

gemessen

Das misst der neue

CCD test

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CCD Test

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Doping durch DBDS???

DBDS (Dibenzyl Disulfid) ist einer der aggresivsten Schwefelverbindungen im Öl

Findet man natürlicherweise nur in ganz kleinen Mengen im Öl

Ist ein ausgezeichneter Alterungsinhibitor und verbessert die Oxidationsstabilität des Öles entscheidend

Oxidationsstabilität ist entscheidender Faktor bei den Qualitätsunterschieden bei den Ölen

Oft findet man unnatürlich hohe DBDS Werte im Öl. Doping ????

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Risikofaktoren

• Transformatoren mit Baujahr 1990-2008

• Transformatoren und Reaktoren mit hohen

Betriebstemperaturen

• Transformatoren mit Luftabschluss (Membran oder

Hermetisch

• Hohe Betriebsspannung (Belastung der

Isolationsstrecke)

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Wie kann man sich dagegen schützen

Transformatoren mit erhöhtem Risiko analysieren (CCD

Test im Labor)

Falls Test positiv hat man 3 Optionen:

1. Nichts tun und hoffen das nichts passiert (kann bei

tiefen Betriebstemperaturen und tiefen Spannungen

durchaus OK sein

2. Passivation

3. Regeneration

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Passivation

Der Passivator legt sich wie ein Lackfilm auf die

Oberfläche des Kupfers

Damit wird die Reaktion zwischen den

Schwefelverbindungen (DBDS…..) und dem Kupfer

unterbunden und die Bildung von Kupfersulfid wird

gestoppt.

Der Passivator passiviert nur Kupferoberflächen!!

Korrosiver Schwefel verbleibt im Öl

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Silberkorrosion

Korrosiver Schwefel kann aber auch Silber angreifen

Nun wird die schlechte Leitungseigenschaft zum Problem

Wählerkontakte am Stufenschalter sind oft aus Silber!!

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Adsorption von Schwefelverbindungen in der Fullererde

Ca. 80-120 kg frische Fullererde pro Tonne Öl

Gebrauchte Erde wird entsorgt

Transformator kann in Betrieb bleiben

Erde kann normal verbrannt werden

Ölregeneration : Echte Schwefelentfernung

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Was ist Fullererde?

Sehr poröses Material mit riesiger Oberfläche:

200-300 m2 / g

Aluminiumsilicat

Absorbiert polare Produkte wie Schwefel, Säuren,

Farbpartikel und andere Alterungsprodukte.

Naturprodukt das schon seit Beginn für Isolieröl

angewendet wird.

Wird seit mehreren 1000 Jahren in der Wollproduktion

eingesetzt.

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Aufbau der Anlage

Transformator Ölerhitzer und

Eintrittspumpe

Kolonnen mit

Fullererde

Ölaufbereitungsanlage

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Man kann nicht alles Öl entleeren (ca. 10 % des Öles sind im Papier und am Boden des Transformators)

Schlechter Langzeiteffekt

Das alte Öl verunreinigt das Neue mit Alterungsprodukten. Die Alterung des neuen Öles startet unmittelbar

Auch 10 % des Schwefels bleiben im Transformator

Ölwechsel = Langer Betriebsunterbruch

Umweltaspekt

Verbrauch von begrenzten Ressourcen

Entsorgung des alten Öles

Preislich ist die Regeneration sehr oft günstiger als Ölwechsel

Wieso nicht einfach das Öl wechseln?

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Wichtiger Hinweis für Anlage mit automatische Reaktivierung

der Fullererde

• Bei diesen Anlagen wird die Fullererde durch eine

Verbrennung bei ca. 800 °C in der Anlage wieder reaktiviert

• Bei mangelhafter Steuerung des

Verbrennungsprozesses können Schwefelverbindungen

gebildet werden, die wohl nicht mit Kupfer reagieren

aber umso mehr mit Silber

• Nach Abschluss einer Ölregeneration mit einer solchen

Anlage sollte das Öl immer auf Silberkorrosion getestet

werden. (Silberstreifen im Öl und über 2 Tage erhitzen)

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Massnahmen zur Entferung von schon gebildetem

Kupfersulfid

Bis heute gibt es keine Methode das Kupfersulfid zu

entfernen

Neuer Trafo oder zumindest neuer Aktivteil wären die

einzigen Lösungen

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Zusammenfassung

Ab ca. 1989 kamen neue Isolieröle auf den Markt die

potentiell korrosiven Schwefel enthielten

Das Problem trat bei sämtlichen Lieferanten auf

Erst seit 2006 wurden die Messmethoden und Standarts

angepasst

Es gibt 3 Lösungsansätze:

- Nichts tun

- Passivieren

- Regenerieren

Nur mit einer Regeneration wird der gefährliche Schwefel

auch wirklich entfernt

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Fragen ?

Source: ETH Zürich Solid State Transformer Concepts in Traction and Smart Grid Applications J.W. Kolar, G.I. Ortiz