BRPI0715744A2 - mÉtodo de remoÇço de compostos enxofre indesejados do àleo isolante de um equipamento elÉtrico - Google Patents
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Abstract
MÉTODO DE REMOÇçO DE COMPOSTOS ENXOFRE INDESEJADOS DO àLEO ISOLANTE DE UM EQUIPAMENTO ELÉTRICO. A presente invenção refere-se a um método de tratar depósitos de sulfeto de cobre em materiais e superfícies que estão em contato com óleo isolante elétrico no interior de um equipamento elétrico. Os depósitos de sulfeto de cobre em materiais e superfícies são submetidos a tratamento com um composto de iodo causando uma reação de substituição com o sulfeto de cobre.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE REMOÇÃO DE COMPOSTOS ENXOFRE INDESEJADOS DO ÓLEO ISO- LANTE DE UM EQUIPAMENTO ELÉTRICO".
ÁREA TÉCNICA
A presente invenção refere-se a um método de tratar depósitos
de sulfeto de cobre presentes em camadas isolantes elétricas em um equi- pamento elétrico. ANTECEDENTES NA TÉCNICA
Os óleos isolantes são usados em um grande número de dife- rentes equipamentos no campo da transmissão de energia elétrica e gera- ção de energia elétrica, por exemplo, transformadores de potência, transfor- madores de distribuição, comutadores de derivação, equipamento de mano- bra e reatores.
Esses óleos isolantes elétricos muitas vezes contêm traços de compostos enxofre reativos, que podem reagir com cobre, formando sulfeto de cobre (Cu2S). O sulfeto de cobre é insolúvel em óleo e pode formar depó- sitos nas superfícies e materiais em contato com os óleos isolantes elétricos dentro do equipamento elétrico. O sulfeto de cobre é um semicondutor e a formação de um depósito semicondutor em superfícies e materiais no equi- pamento elétrico pode degradar ou interromper a operação do equipamento.
Se o sulfeto de cobre semicondutor é depositado no material de isolamento (usualmente material de celulose, por exemplo, papel) usado pa- ra cobrir os condutores de cobre no equipamento elétrico, isso pode levar a uma degradação nas propriedades de isolamento do material isolante que poderia levar a correntes de fuga ou curtos-circuitos. Os depósitos de sulfeto de cobre semicondutor em superfícies de materiais isolantes sólidos (tal co- mo madeira, cerâmica, e papelão) dentro do equipamento elétrico podem também criar problemas similares.
Os depósitos de sulfeto de cobre semicondutor em superfícies de condutores podem criar problemas, especialmente se os depósitos forem formados nas superfícies do conector.
No simpósio CIGRE 2005 em Moscou "Corrosão de óleo e de posição de Cu2S em Transformadores de Energia"; Bengtsson et al. descre- ve os resultados de análise de falha e uma reprodução em laboratório dos depósitos de sulfeto de cobre Cu2S em superfícies e materiais nos transfor- madores de potência.
W02005115082 intitulado "Método para remover enxofre reativo
de óleo isolante" descreve um método para remover compostos que contêm enxofre de óleo isolante através da exposição do óleo a pelo menos um ma- terial de limpeza de enxofre e expondo o óleo a pelo menos um absorvente polar.
O método em W02005115082 foi desenvolvido para tratar o ó-
Ieo isolante elétrico, removendo os compostos contendo enxofre no óleo no exterior do equipamento elétrico que impede adicionais deposições de sulfe- to de cobre em materiais e superfícies dentro do equipamento elétrico. Até esta data não existe sugestão de como tratar o sulfeto de cobre que já foi depositado em superfícies e materiais no interior do equipamento elétrico. Atualmente, a única solução para remoção das deposições de sulfeto de cobre no papel isolante usado para cobrir condutores de cobre é remover o papel velho e substituí-lo por um novo papel isolante.
JP200131108 descreve como os compostos enxofre em óleos isolantes elétricos podem ser removidos antes do uso em um equipamento elétrico pela armazenagem do óleo em um reservatório contendo cobre ou ligas de cobre. Os compostos enxofre no óleo reagem com o cobre e são, por conseguinte, capturados e removidos do óleo antes do uso no equipa- mento elétrico. SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Uma modalidade da presente invenção é fornecer um método por meio do qual os depósitos de sulfeto de cobre semicondutores em mate- riais e superfícies no interior do um equipamento elétrico são tratados com um composto halogênico no óleo. Um objetivo de uma modalidade preferida da presente invenção
é fornecer um método por meio do qual os depósitos de sulfeto de cobre em materiais e superfícies no interior do equipamento elétrico são tratados. Um ou mais objetivos da invenção é alcançado por meio do mé- todo inicialmente definido, caracterizado pelo fato de que um composto de iodo causa uma reação dos ditos depósitos de sulfeto de cobre em materiais e superfícies no interior do equipamento elétrico. O sulfeto de cobre é um semicondutor e a formação de um depósito semicondutor no material isolan- te pode levar a uma degradação das propriedades isolantes do material iso- Iante e do sistema de óleo o que poderia levar a curtos-circuitos no equipa- mento elétrico. Esses curtos-circuitos podem ser impedidos pela remoção do sulfeto de cobre do material isolante ou pela transformação do sulfeto de cobre em compostos com menor condutividade.
De acordo com uma modalidade, o dito composto de iodo com- preende iodo em forma elementar (I2), de acordo com uma outra modalidade o dito composto de iodo compreende iodeto de hidrogênio (HI) e de acordo com uma outra modalidade o dito composto de iodo compreende iodeto de alquila (R-l). Uma modalidade da presente invenção é que o composto do iodo é adicionado ao óleo isolante elétrico.
De acordo com uma modalidade da invenção o iodo é adiciona- do ao óleo isolante elétrico remanescente no equipamento elétrico como uma solução-estoque. De acordo com uma modalidade da invenção o iodo é adiciona-
do pela dissolução de cristais de iodo no óleo isolante elétrico no equipa- mento elétrico.
De acordo com uma modalidade da invenção o iodo é adiciona- do pela dissolução de cristais de iodo no óleo isolante elétrico no exterior do equipamento elétrico.
De acordo com uma modalidade da invenção os materiais que são para serem tratados no interior do equipamento elétrico compreendem qualquer do grupo de: papel, papelão, madeira e outros materiais isolantes sólidos/fibrosos em contato com o óleo isolante elétrico. De acordo com uma modalidade da invenção as superfícies que
devem ser tratadas no interior do equipamento elétrico compreendem qual- quer um do grupo de: condutores isolados, condutores expostos, núcleo magnético e outras superfícies sólidas em contato com o óleo isolante elétri- co.
De acordo com uma modalidade da invenção é fornecido um método que adicionalmente compreende a etapa do iodo ser adicionado na forma de vapor de iodo.
De acordo com uma modalidade da invenção é fornecido um método em que uma quantidade substancial de um óleo isolante elétrico, normalmente presente no dito equipamento elétrico, é removida e o dito iodo é adicionado na forma de vapor de iodo. De acordo com uma modalidade da invenção é fornecido um
método que, adicionalmente compreendendo a etapa do tratamento com o agente químico, é executado em uma atmosfera controlada. A atmosfera é controlada por parâmetros de controle tais como: umidade, temperatura, teor de ozônio, nitrogênio e teor de oxigênio. De acordo com uma modalidade da invenção é fornecido um
método que, adicionalmente compreende a etapa de aquecer os condutores no equipamento elétrico por uma corrente que flui através dos condutores durante o tratamento.
De acordo com uma modalidade da invenção é fornecido um método que adicionalmente compreende a etapa de subsequente ao trata- mento com composto de iodo, ser executado um segundo tratamento com um agente oxidante. Em uma modalidade o agente oxidante compreende ozônio (O3), em uma outra modalidade o agente oxidante compreende dióxi- do de cloro (CIO2), ainda em uma outra modalidade o agente oxidante com- preende ácido peróxido (R-O3H).
De acordo com uma modalidade da invenção é fornecido um método que adicionalmente compreende a etapa de subsequente ao trata- mento com composto de iodo, ser executado um segundo tratamento com um agente de construção complexo. Em uma modalidade o agente de cons- trução complexo compreende um composto de amina dibásico orgânico (H2N-R-NH2).
De acordo com uma modalidade da invenção o agente oxidante no segundo tratamento compreende uma mistura de oxigênio e nitrogênio que é adicionado à atmosfera controlada.
De acordo com uma modalidade da invenção, um composto de cobre, formado como um resultado do sulfeto de cobre sendo tratado com o dito agente, é deixado permanecer no enrolamento do transformador, e que o transformador é reenchido com óleo de transformador. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Os desenhos constituem uma parte desse relatório descritivo e incluem modalidades exemplares para a invenção, que podem ser incorpo- radas em várias formas. É para ser entendido que em alguns casos, vários aspectos da invenção podem ser mostrados exagerados ou ampliados para facilitar um entendimento da invenção.
A figura 1 é um fluxograma de uma modalidade da invenção.
A figura 2 é um fluxograma de uma outra modalidade da inven-
ção.
A figura 3 ilustra um diagrama do processo esquemático de um método da invenção.
A figura 4 ilustra um diagrama do processo esquemático de um método da invenção. A figura 5 é uma vista do sistema esquemático de uma modali-
dade da presente invenção.
A figura 6 é uma vista do sistema esquemático de uma outra modalidade da presente invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES São fornecidas aqui descrições detalhadas da modalidade prefe-
rida. É para ser entendido, no entanto, que a presente invenção pode ser incorporada em várias formas. Por isso, os detalhes específicos descritos aqui não são para serem interpretados como limitantes, mas de preferência como uma base para as reivindicações e como uma base representativa pa- ra ensinar alguém versado na técnica a empregar a presente invenção virtu- almente em qualquer sistema, estrutura ou maneira apropriadamente deta- lhado. A figura 1 mostra um diagrama do processo esquemático do mé- todo. No bloco 30 o equipamento elétrico e o óleo isolante elétrico são pre- parados para o tratamento. O composto de iodo no bloco 31 é alimentado no equipamento elétrico e misturado com óleo isolante elétrico no interior do equipamento. No bloco 32 ocorre a reação de substituição (tratamento) do sulfeto de cobre em materiais e superfícies no interior do equipamento elétri- co. A reação transforma o sulfeto de cobre semicondutor em materiais e su- perfícies no interior do equipamento elétrico principalmente para compostos de cobre não condutores. No bloco 33 o excesso ou composto de iodo não- reagido é removido.
A figura 2 mostra um diagrama do processo esquemático de um método. No bloco 1 o equipamento elétrico é colocado off-line. No bloco 2 a temperatura do óleo no equipamento elétrico é ajustada à temperatura ótima para a reação ocorrer. Da armazenagem do composto de iodo (que pode ser iodo (I2), iodeto de hidrogênio (HI)1 iodeto de alquila (R-I)) no bloco 6. O composto de iodo é adicionado ao óleo isolante elétrico no equipamento elé- trico e a reação ocorre no interior do equipamento elétrico no bloco 4. O ex- cesso de composto de iodo que está deixando o equipamento elétrico duran- te a reação é protegido no bloco 7. No bloco 5 está a segunda etapa de tratamento opcional que
pode ser um tratamento com um agente oxidante tal como ozônio, dióxido de cloro ou um ácido peróxido. A segunda etapa de tratamento opcional no blo- co 5 pode também ser uma reação entre o sulfeto de cobre tratado e um a- gente de construção complexo tal como um composto de amina dibásico orgânico, com a fórmula química geral H2N-R-NH2, ou um composto orgâni- co com pelo menos dois grupos funcionais de ácido orgânico, com a fórmula química geral HOOC-R-COOH. No bloco 8 o tratamento é completado e o equipamento elétrico, enchido com óleo isolante elétrico, pode ser colocado em operação outra vez. A figura 3 ilustra um fluxograma de uma modalidade da inven-
ção. Nesse fluxograma o óleo isolante elétrico permanece no interior do e- quipamento elétrico 20 e o tratamento pode começar. Um dispositivo de ar- mazenagem de composto de iodo 21 supre ο composto de iodo para ocorrer a reagao. O composto de iodo e alimentado 25 no ciclo de circula^ao 28 da atmosfera no equipamento eletrico 20 e a atmosfera no equipamento e con- trolada (com respeito a parametros tais como; umidade, temperatura, teor de nitrogenio e de oxigenio).
A atmosfera com ο vapor de iodo no interior do equipamento ele- trico 20，que e para ser tratada, tern que ser bem misturada. Essa mistura assiste a difusao do iodo em materials e superficies no interior do equipa- mento eletrico para assegurar que a taxa de reagao seja suficiente. No flu- xograma e mostrada uma possibilidade de misturar a atmosfera como um ciclo de circulagao 28 com uma bomba 23. O iodo nao-reagido e excesso de atmosfera e removido 26 e alimentado para uma armadilha fria 22 que re- move ο vapor de iodo. A corrente que esta deixando a armadilha fria 22 con- tem somente a atmosfera em excesso 27. A figura 4 ilustra um fluxograma de uma modalidade da inven-
gao. Nesse fluxograma uma quantidade substancial do oleo permanece no equipamento eletrico 10 e ο tratamento pode iniciar. Uma solugao-estoque de composto de iodo 11 e usada para adicionar ο composto de iodo exigido para que a reagao ocorra. A solugao-estoque de composto de iodo e alimen- tada 15 para ο equipamento eletrico 10 em que ela mistura com ο oleo re- manescente. A atmosfera sobre ο oleo isolante eletrico e controlada (com respeito a parametros tais como: umidade, temperatura, teor de nitrogenio e oxigenio).
O oleo de isolamento eletrico e a solugao-estoque de iodo no equipamento eletrico 10 tern que ser misturados para assistir a difusao do iodo nos materials e superficies no interior do equipamento eletrico para as- segurar que a taxa de reagao seja suficiente. No fluxograma uma possibili- dade de misturar ο oleo e mostrada como um misturador interno 14 dentro do equipamento eletrico 10. O composto de iodo nao-reagido evapora e ο excesso de atmosfera e removido 16 e alimentado para a unidade de trata- mento, por exemplo, uma armadilha fria 12 que remove ο vapor do composto
de iodo. A corrente que esta deixando a armadilha fria 12 contem somente ο excesso de atmosfera 17.
Uma outra maneira de adicionar ο iodo ao oleo isolante eletrico e por adigao de cristais de iodo diretamente ao oleo. Ainda uma outra maneira seria bombear ο oleo em um ciclo de circulagao 28 (figura 3) e passar ο oleo atraves de um Ieito de cristais de iodo e alimentar ο oleo rico de iodo de volta para ο equipamento.
A figura 5 e uma vista do sistema esquematico de uma modali- dade da presente invengao. O equipamento eletrico 40 e enchido com oleo isolante eletrico para protegao eletrica e transferencia de calor. De diferentes fontes 41, 45 sao adicionados agentes quimicos ao oleo isolante. Os agen- tes quimicos podem ser na forma de agente concentrado ou na forma de agentes dissolvidos em oleo isolante eletrico. Da fonte de composto de iodo 41 sobre uma Iinha de alimentagao 42 para ο equipamento eletrico 40，ο composto de iodo e adicionado ao oleo. Algum oleo tern que ser removido, por uma Iinha de descarga 43 para um reservatorio de armazenagem 44, antes do agente, na forma de agentes dissolvidos no oleo isolante eletrico ser adicionado ao equipamento eletrico 40，para impedir transbordamento.
Da fonte do agente de construgao complexo 45, ο agente e tam- bem alimentado no equipamento eletrico 40 que e enchido com ο oleo iso- Iante eletrico. A adigao do agente de construgao complexo pode ser execu- tada depois do agente de substituigao (composto de iodo) ter sido adiciona- do e reagido com ο suIfeto de cobre em materials e superficies no interior do equipamento eletrico. A adigao do agente de construgao complexo pode ser executada ao mesmo tempo conforme um agente de substituigao e adicio- nado. O agente de construgao complexo e adicionado na forma de agente dissolvido em oleo isolante eletrico. Algum oleo tem que ser removido, por uma Iinha de descarga 43 para um reservatorio de armazenagem 44, antes do agente de construgao complexo, na forma de agentes dissolvidos em ό- Ieo isolante eletrico ser adicionado ao equipamento eletrico 40，para impedir transbordamento.
A figura 6 e uma vista do sistema esquematico de uma outra
modalidade da presente invengao. Parte do oleo isolante eletrico e tirado 53 do equipamento eletrico 50 para dentro de um reservatorio de armazenagem 51. Nesse reservatorio de armazenagem ο agente e adicionado ao oleo ex- traido em forma concentrada, por exemplo, em forma Iiquida ou como cris- tais. O oleo com a quantidade certa de agentes e alimentado de volta 52 pa- ra ο equipamento eletrico 50. Em uma modalidade ο agente de substituigao e iodo e entao ο iodo e adicionado ao reservatorio de armazenagem 51 co- mo cristais de iodo que dissolve Ientamente no oleo isolante eletrico. O oleo no reservatorio de armazenagem 51 pode ser mexido ou agitado e/ou aque- cido para acelerar a dissolugao de cristais de iodo. Similarmente ο agente de construgao complexo pode ser adicionado para puxar oleo na forma de cris- tais ou solugao-estoque. O oleo no reservatorio de armazenagem 51 e entao mexido ou agitado e/ou aquecido para gerar uma solugao do agente unifor- me e entao alimentado de volta para ο equipamento eletrico 50.
Uma modalidade da presente invengao ensina que ο compost。 de iodo e adicionado primeiro e entao permitido reagir com sulfeto de cobre em materials e superficies no interior do equipamento eletrico por algum tempo. Quando a reagao entre ο composto de iodo e ο sulfeto de cobre em materials e superficies no equipamento eletrico 50 esta acabada, ο agente de construgao complexo e adicionado ao oleo que e alimentado para ο equi- pamento eletrico 50.
Uma outra modalidade da presente invengao ensina que ο com- posto de iodo e adicionado primeiro e entao permitido reagir com sulfeto de cobre em materials e superficies no interior do equipamento eletrico por al- gum tempo. Quando a reagao entre ο composto de iodo e ο sulfeto de cobre em materials e superficies no equipamento eletrico 50 esta acabada, um agente oxidante e adicionado ao oleo que e alimentado para ο equipamento eletrico 50.
Uma outra modalidade da presente invengao ensina que ο com- posto de iodo e ο agente de construgao complexo sao adicionados ao oleo no reservatorio de armazenagem 51 ao mesmo tempo e entao alimentados para ο equipamento eletrico 50.
Embora a invengao tenha sido descrita em conexao com uma modalidade preferida, nao e pretendido Iimitar ο escopo da invengao para a forma particular estabelecida, mas ao contrario, e pretendido cobrir tais al- ternatives, modificag5es e equivalentes como pode ser incluido dentro do espirito e escopo da invengao como definido pelas reivindica?5es em anexo.
Claims (13)
1. Metodo de tratar depositos de sulfeto de cobre em materials e superficies que estao em contato com ο oleo isolante eletrico no interior do equipamento eletrico, caracterizado pelo fato de que ditos depositos de sul- feto de cobre em materials e superficies sao submetidos a tratamento com um compost。iodo adicionado ao oleo isolante eletrico no equipamento ele- trico e causando uma reagao de substituigao com ο sulfeto de cobre, ο me- todo adicionalmente compreende a etapa de oxidar os produtos de reagao da reagao de substituigao com um agente oxidante e ο agente oxidante compreende um compost。da Iista de oxigenio, ozonio, dioxido de cloro, um acido peroxido que e adicionado ao oleo isolante eletrico.
2. Metodo de acordo com a reivindicagao 1，caracterizado pelo fato de que ο dito composto iodo e iodo (I2).
3. Metodo de acordo com a reivindicagao 1，caracterizado pelo fato de que ο dito composto iodo e iodeto de hidrogenio (HI).
4. Metodo de acordo com a reivindicagao 1，caracterizado pelo fato de que ο dito composto iodo e iodeto de alquila (R-l).
5. Metodo de acordo com a reivindicagao 2，caracterizado pelo fato de que ο dito iodo e adicionado ao oleo isolante eletrico no equipamento eletrico como uma solugao-estoque.
6. Metodo de acordo com a reivindicagao 2，caracterizado pelo fato de que ο dito iodo e adicionado por dissolugao de cristais de iodo no oleo isolante eletrico no equipamento eletrico.
7. Metodo de acordo com a reivindicagao 2, caracterizado pelo fato de que ο dito iodo e adicionado por dissolugao de cristais de iodo no oleo isolante eletrico no exterior do equipamento eletrico.
8. Metodo de acordo com qualquer uma das reivindicagdes 1a 7’ compreendendo adicionalmente a etapa de Iigar os produtos de reagao da reagao de substituigao com um agente de construgao complexo.
9. Metodo de acordo com a reivindicagao 8’ caracterizado pelo fato de que ο dito agente de construgao complexo e um composto amina dibasico organic。que e adicionado ao oleo isolante eletrico.
10. Sistema para tratar depositos de sulfeto de cobre em materi- als e superficies no interior de um equipamento eletrico, caracterizado pelo fato de que ο dito sistema compreende dispositivos para introduzir um com- posto iodo no oleo isolante eletrico no dito equipamento eletrico e ο equipa- mento eletrico e adaptado para distribuir ο composto iodo no interior do dito equipamento eletrico, ο dito sistema tambem compreende dispositivos de armazenagem de agente oxidante e dispositivo para introduzir ο agente oxi- dante no oleo isolante eletrico no dito equipamento eletrico e ο dito agente oxidante compreende um composto da Iista de oxigenio, ozonio, dioxido de cloro, um acido peroxido.
11. Sistema de acordo com a reivindicagao 10, caracterizado pelo fato de que ο dito composto iodo compreende iodo, iodeto de hidroge- nio ou iodeto alquidico.
12. Sistema de acordo com a reivindicagao 11，caracterizado pelo fato de que ο dito equipamento eletrico compreende dispositivos para receber ο dito composto iodo.
13. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicag5es 10 a 12, caracterizado pelo fato de que ο dito sistema compreende dispositivos de armazenagem do agente de construgao complexo e dispositivos para in- troduzir ο agente de construgao complexo no oleo isolante eletrico, no dito equipamento eletrico.
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