Zolfo corrosivo, origini, effetti, determinazione, contromisure [22 maggio 2005]

7 febbraio 2007

La presenza di Zolfo Corrosivo negli oli isolanti minerali, nel corso degli ultimi anni è diventata una delle principali cause di guasti catastrofici su trasformatori elettrici.

L’analisi statistica delle prove effettuate in laboratorio ha permesso di stabilire che il fenomeno dello Zolfo Corrosivo coinvolge principalmente gli oli minerali a base naftenica prodotti dopo il 1990.

Le origini dello Zolfo Corrosivo

Per Zolfo Corrosivo si intendono particolari derivati dello zolfo dovuti al processo di raffinazione del greggio, che possono risultare corrosivi per alcune parti del trasformatore.

Lo zolfo infatti è naturalmente presente, anche se in quantità variabile, all’interno del petrolio greggio, da cui si ottiene l’olio isolante.

L’azione dei composti dello zolfo provoca corrosione e peggiora le qualità dielettriche del fluido, per questo motivo l’industria petrolifera non si limita solo alla scelta dei grezzi a basso tenore di zolfo, ma negli ultimi 10-15 anni ha impiegato tecniche di raffinazione per abbassarne ulteriormente la quantità e migliorare le caratteristiche chimico fisiche del prodotto finale.

Nella maggior parte dei casi, (si tratta soprattutto di basi nafteniche) il processo di raffinazione impiegato è quello ad idrogenazione catalitica; questo processo elimina fino al 99% dello zolfo presente, ma ha come effetto collaterale la formazione incontrollata di Zolfo Corrosivo (solfuri organici – Mercaptani o Tioli), responsabile della dissoluzione del rame degli avvolgimenti e della conseguente presenza di pericolosissime particelle in sospensione che possono compromettere le proprietà dielettriche del fluido e degli isolanti solidi.

Il processo ad idrogenazione genera inoltre degli oli isolanti che presentano una forte tentenza a generare gas (idrogeno) sin dalle prime fasi dell’esercizio (fenomeno dello Stray Gassing).

Gli effetti corrosivi dello zolfo

Le molecole residue di zolfo che permangono dopo il processo di raffinazione (mercaptani o tioli) presentano un forte tentenza a legarsi al rame degli avvolgimenti formando il solfuro di rame: assai stabile e totalmente insolubile.

La formazione di solfuro di rame oltre un certo spessore (pochi micron), può generare due gravi anomalie funzionali:

  • il particolato si separa dalla superficie dei conduttori e viene assorbito dalle carte, che perdono le loro proprietà dielettriche, raggiungendo valori di tg delta superiori alle soglie di allarme;
  • il polverino accumulato sugli avvolgimenti e sulle carte si stacca e rimane in sospensione nell’olio contribuendo a dare origine a pericolosissime scariche elettriche

La determinazione della presenza di Zolfo Corrosivo

I metodi di analisi dello Zolfo Corrosivo nell’olio isolante minerale consistono nel riprodurre in laboratorio le condizioni che possono crearsi all’interno di un trasformatore elettrico nel corso degli anni. Questa simulazione si effettua immergendo un provino di metallo all’interno dell’olio da analizzare e, dopo averlo scaldato, si verifica la presenza di solfuro sul metallo. Il colore che assume il provino di metallo indica il grado di corrosività dell’olio isolante.

Norma di riferimento

 

Metodo prescritto

 

Principio

 

IEC 60296 (Oli nuovi)

 

IEC 60422 (Oli in esercizio)

 

DIN 51353

 

Olio posto a contatto con provino in argento per 18 ore a 100 °C. Verifica della formazione di solfuro di argento nero sulla superficie del provino

 

ISO 5662

 

ASTM D 1275

 

Olio posto a contatto con provino in rame per 19 ore a 140 °C. Verifica della formazione di solfuro di rame grigio-nero sulla superficie del provino

 

ISO 2160

 

Olio posto a contatto con provino in rame per un tempo e a una temperatura adeguati. Classificazione colorimetrica della corrosività in base a una scala di colori assunti dal provino

 

Gli incidenti (causati indiscutibilmente dallo Zolfo Corrosivo) che hanno coinvolto la maggior parte dei trasformatori il cui olio era risultato non corrosivo, evidenziano che il metodo attualmente normato (DIN 51353) non è soddisfacente. Per comprendere l’entità del problema, basti pensare che nell’arco di soli 5 mesi, su 50 controlli effettuati dal laboratorio Sea Marconi, ben 25 sono risultati corrosivi dopo la prova a 48 ore.

Con l’obiettivo di adeguare il metodo di analisi alla reale dimensione del problema, è in corso una proposta di revisione: applicare i metodi ISO 5662/ASTM D 1275 modificando il tempo di osservazione a 72 ore per oli nuovi e a 48 ore per oli in esercizio.

RACCOMANDAZIONI SEA MARCONI

È opportuno dunque porre particolare attenzione ai controlli da effettuare sugli oli isolanti minerali NUOVI prodotti dopo il 1990, che oltre a soddisfare i requisiti della IEC 60296 (ex CEI 10.1), devono risultare non corrosivi secondo il metodo ISO 5662 con tempo di prova a 72 ore. Si raccomanda inoltre di porre particolare attenzione agli oli derivanti da basi nafteniche.

Per quanto riguarda gli oli in esercizio, si raccomanda di sottoporre a controllo gli apparecchi su cui la prova dello Zolfo Corrosivo non sia mai stata eseguita, applicando il medoto ISO 5662 con tempo di prova a 48 ore.

Azioni correttive – Contromisure

Sea Marconi è in grado di offrire una soluzione al problema dello Zolfo Corrosivo grazie al processo di depolarizzazione Chedcos, che ha dato ottimi risultati sia in laboratorio sia sul campo.

Il servizio di depolarizzazione Chedcos rimuove i composti chimici all’origine dello zolfo corrosivo, ripristina le condizioni chimico-fisiche dell’olio (acidità, tangente delta, ecc.) e favorisce il desludging della macchina.

Il processo lavora sul campo in continuo, a ciclo chiuso, senza lo svuotamento, neppure parziale, del trasformatore.

In alternativa, i produttori di olio isolante suggeriscono di contrastare la formazione di Zolfo Corrosivo aggiungendo al fluido dielettrico del BTA (benzotriazolo), un inibitore che dovrebbe ridurre l’azione corrosiva dello zolfo. Questa soluzione tuttavia, nei test di laboratorio non ha dato risultati positivi.







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