Il presente lavoro si colloca all’interno del progetto MATEALT, WP OLI per la “Sperimentazione di oli sintetici per trasformatori con caratteristiche di bassa tossicità, alto punto di infiammabilità ed elevata biodegradabilità”, e sintetizza l’attività prevista nel 2005 dalla milestone O3 relativa alla “Caratterizzazione degli oli e dei sistemi carta-olio ”. Tra i principali fattori che causano l’invecchiamento ed il degradodell’isolamento di un trasformatore carta- olio la temperatura è sicuramente il parametro più critico poiché può cambiare le proprietà elettriche e meccaniche dei materiali. Pertanto, per caratterizzare il comportamento in esercizio degli oli a base di esteri, si è pensato di sottoporre ad un ciclo termico accelerato 5 colonne monofasi realizzate , senza nucleo magnetico ,con i soli avvolgimenti AT e BT isolati fra loro con una quantità di cartogeni correlabile con un dimensionamento dielettrico a 150 kV e 17.6 A. Tre colonne, indicate con 1, 2 e 3 sono state riempite con olio naftenico, con cui sono stati impregnati anche la carta ed i cartogeni presenti, mentre le colonne 4 e 5 sono state isolate rispettivamente con l’olio a base di esteri di sintesi e l’olio a base di esteri naturali, impregnandone anche i relativi cartogeni. Il ciclo di invecchiamento termico ha avuto la durata di 118 giorni ad una temperatura media di hot-spot di circa 140÷142°C, simulando una vita di esercizio di circa 38 anni per le colonne 2, 4 e 5 e maggiore di 40 anni per le colonne 1 e 3. A step pari a 18 anni, 25 anni e a fine ciclo, sono state condotte misure delle correnti di polarizzazione e depolarizzazione con il PC Analyzer 1 MOD per valutare lo stato del sistema carta-olio, mentre sugli oli di ciascuna colonna sono state effettuate le analisi di routine previste dalla vigente normativa , dei gas disciolti DGA, e la misura dei composti furanici. A metà invecchiamento (25 anni) le colonne sono state aperte per permettere un esame dello stato dei componenti e la realizzazione di documentazione fotografica. Poi le colonne 1, 2 e 3 sono state svuotate dell’olio minerale in esse contenuto, riempendo la colonna 1 con olio vergine a base di esteri di sintesi, la colonna 3 con olio vergine a base di esteri naturali e la colonna 2 con olio naftenico vergine dopo averlo sottoposto a trattamento a caldo. A fine ciclo termico, le colonne sono state riaperte, gli avvolgimenti sono stati scollegati dai passanti e l’intero equipaggio disancorato dal coperchio ed appoggiato in vasca, dove si è provveduto a sfilare dai 4 tiranti i collari ed i cilindri in cartogeno, costituenti l’isolamento fra l’avvolgimento BT ed AT. Dai cilindri è stata prelevata una striscia verticale, da cui sono stati ricavati campioni per misure di DP della cellulosa e misure del contenuto d’acqua con l’apparecchiatura Karl Fischer. Dall’avvolgimento AT è stato asportato anche un tratto di spira per confrontare lo stato del rame. Queste operazioni hanno di fatto distrutto l’isolamento carta-olio delle colonne mettendole fuori uso. L’esame delle condizioni delle colonne e dei materiali ha evidenziato:

Incrostazioni sul bordo e sul coperchio delle colonne contenenti gli oli a base di esteri, molto consistenti nelle colonne 4 e 5, legate a reazioni di ossidazione dell’olio in presenza di aria penetrata probabilmente attraverso il rubinetto superiore o la sigillatura della cassa. L’olio minerale si mostra meno sensibile degli altri fluidi all’ossidazione, essendo irrilevanti le incrostazioni sul bordo della cassa della colonna 2. Uno strato abbastanza spesso di morchia nerastra ricopre collari e basamenti della colonna 4 e l’olio a base di esteri di sintesi presenta un aspetto torbido. Nella colonna 5 è evidente la presenza di una fase solida dell’olio, tipica degli oli vegetali e dovuta alla precipitazione degli acidi grassi saturi all’abbassarsi della temperatura, che riveste in forma di piccoli granuli tutta la superficie di cilindri, collari e basamenti. Il degrado termo-idrolitico dell’olio vegetale ne aumenta anche l’acidità e lo rende torbido. Va tenuto presente che gli oli di queste colonne hanno subito l’intero ciclo di invecchiamento. L’esame dei pezzi di rame dell’avvolgimento AT rivela una elevata ossidazione del metallo prelevato dalle colonne 1, 2 e 3, più accentuata sul campione di colonna 2, un’ossidazione media di quello della colonna 5 ed un’ossidazione poco percettibile sul prelievo della colonna 4. L’aspetto del metallo delle colonne 1÷3, che hanno contenuto olio minerale, potrebbe far pensare ad un’azione di protezione delle carte e del metallo da parte degli oli a base di esteri. I risultati dell’analisi DGA evidenzia in tutti i fluidi un contenuto molto elevato di CO 2 , ma uno stato di apparecchiatura sana, mentre il rapporto CO 2 /CO dell’olio a base di esteri di sintesi della colonna 5, essendo cresciuto nel tempo, indica la presenza di un guasto termico. La determinazione dei composti furanici mostra per l’olio minerale della colonna 2 un contenuto di 2FAL molto maggiore di quello determinato negli oli a base di esteri che hanno sostituito l’olio naftenico nelle colonne 1 e 3, nonostante l’invecchiamento sia stato più severo per queste ultime. Ciò potrebbe essere il risultato di un rallentamento del degrado cellulosico, dovuto alle diverse caratteristiche chimico-fisiche degli oli a base di esteri usati per la sostituzione, rallentamento confermato anche dai risultati delle misure del grado di polimerizzazione DP sui cartogeni, più basso nella colonna 2, che ha subito l’intero invecchiamento in olio minerale. I campioni prelevati dai cilindri fra gli avvolgimenti AT e BT, risultano quasi asciutti: i provini delle colonne 1, 3, 4 e 5 hanno umidità < 1%, mentre i provini della colonna 2 sono leggermente più umidi. I dati sembrano confermare che il contenuto d’acqua degli oli a base di esteri, in particolare quelli naturali, pur essendo molto più elevato, non inficia lo stato dei cartogeni, come se i fluidi asportassero con buona efficienza l’umidità che si forma dal degrado cellulosico per invecchiamento termico. Inoltre supportano l’ipotesi che i valori dell’umidità, determinata nell’isolamento solido attraverso le misure PDC sulle colonne contenenti gli oli a base di esteri naturali e di sintesi, siano alquanto sovrastimati. L’elevato contenuto d’acqua con cui questi fluidi possono essere eserciti nei trasformatori, determina valori di conducibilità elettrica σ oil tali inficiare i bestfit delle curve sperimentali, poiché il software di diagnosi è modellato sul comportamento e le proprietà degli oli minerali e delle loro interazioni con cartogeni impregnati in olio minerale.