Contamination with polychlorinated biphenyls and chemical processes of power transformers insulation system degradation

[Д. П. Михајловић]

118 стр.

Технолошко инжењерство - Хемијско инжењерство / Technological engineering - Chemical engineering

У овој докторској дисертацији приказана је примена аутокаталитичке реакције и модела неидеалног проточног реактора за процену нивоа контаминације полихлорованим бифенилима (ПХБ) у електроенергетском систему. Развијени модели (очекиване тачности +/- 20%) су намењени за процену почетних нивоа контаминације у случајевима када нису доступни комплетни инвентари, за потребе планирања одлагања/третмана контаминиране опреме. Истраживан је и поступак дехлоринације уља контаминираних ПХБ-ом у индустријском реактору мобилног постројења Електротехничког института Никола Тесла. Третман уља се вршио на три различите температуре реакције: 125 °C, 135 °C и 145 °C, а садржај ПХБ-а праћен квантитативно гасном хроматографијом са ECD детектором. Предложен је кинетички модел реакције дехлоринације ПХБ у процесу базно-катализоване реакције. Кинетички параметри реакције дехлоринације су одређени коришћењем генетичког алгоритма. Поређењем концентрација интермедијара/ПХБ конгенера добијених експериментално и симулацијом добијена су мала одступања. Оптимизација експерименталних података омогућиће боље предвиђање концентрација интермедијера и тока реакције дехлоринације. Изведени тестови вештачког старења су имали за циљ боље разумевање механизама деградације изолационог система трансформатора под утицајем температуре и влаге, за различите системе изолационих течности (минерелно уље, природни естар) и чврстих изолационих материјала (крафт папир, термички побољшан папир, пресборд). Концентрација метанола и етанола је квантификована новом интегрисаном аналитичком методом, помоћу TOGA GC FID, у циљу откривања кварова у целулозној изолацији. Развијена је нова метода за утврђивање квалитета чврсте изолације на бази целулозе, која је дала обећавајуће резултате.

Application of autocatalytic reaction and non-ideal flow chemical reactor models, for estimation of polychlorinated biphenyls (PCB) transformers contamination level in power systems, are illustrated in this PhD thesis. The models (with accuracy of +/- 20%) could be used when disposal or treatment of contaminated equipment needs to be planned, in cases where complete inventory data are not available. The process of dechlorination of PCB contaminated oil in the industrial reactor of the Nikola Tesla Institute of Electrical Engineering mobile plant was also investigated. Oil treatment was performed at three different reaction temperatures: 125 °C, 135 °C and 145 °C, while the PCB concentartion was measured by gas chromatography with ECD detector. Kinetic model of PCB dechlorination reaction in the process of base-catalyzed reaction is proposed. The kinetic parameters of the dechlorination reaction were determined using the Genetic Algorithm. Small deviations were obtained, comparing concentrations of intermediates/PCB congeners obtained experimentally and by simulation. Optimization of experimental data will enable better prediction of intermediate concentrations and the course of the dechlorination reaction. Aim of performed artificial aging tests were better understanding of transformer insulation system degradation under the influence of temperature and humidity, in various set up of insulating liquids (mineral oil, natural ester) and solid insulation (kraft paper, thermally upgraded paper, pressboard). Concentartion of methanol and ethanol was quantified by innovative integral method, TOGA GC FID, in order to detect failures in tranformer cellulose insulation. Developed method for determining quality of new papers gave promising results.

полихлоровани бифенили, ПХБ, трансформатор, дехлоринација, кинетички параметри, модел, оптимизација, изолационе течности, изолациони папир

polychlorinated biphenyls, PCB, transformer, dechlorination, kinetic parameters, model, optimization, insulating liquids, insulating paper

66.011:547.621:621.315(043.3)

Tekst