Chemical and spectroscopic characterization of a vegetable oil used as dielectric coolant in distribution transformers

Abstract

In this work, a complete UV-Vis, IR and (¹H, 13C and DEPT) NMR spectroscopic analysis was performed for a FR3® vegetable oil sample used as dielectric coolant in an experimental distribution transformer. The same spectroscopic analysis was performed for three used FR3® oil samples (i.e., 4 months in use, 8 months in use and 7 years in use), removed from several operating distribution transformers. Comparison of the data indicated that no significant spectroscopic changes, and hence, no structural changes occurred to the oils by the use. Chemical transformations like catalytic hydrogenation (hardening) and hydrolysis were performed to the FR3® oil sample and the obtained products were analyzed by spectroscopic methods in order to collect further structural information about the FR3® oil. Accelerated aging tests in laboratory were also performed for three FR3® oil samples affording interesting information about the structure of the degradation products. These findings would be valuable to search for a spectroscopy-based technique for monitoring the life-time and performance of this insulating vegetable oil.

Translated abstract

Neste trabalho, uma análise espectroscópica completa de UV-Vis, IR e RMN (¹H, 13C e DEPT) foi realizada para uma amostra de óleo vegetal FR3® usada como refrigerante dielétrico em um transformador de distribuição experimental. A mesma análise espectroscópica foi realizada para três amostras de óleo FR3® (i.e., com 4 meses de uso, 8 meses e 7 anos de uso), removidas de vários transformadores de distribuição operacional. A comparação entre os dados indicou que não ocorreram mudanças espectroscópicas significativas, e, portanto, não ocorreram mudanças estruturais aos óleos, pelo uso. Transformações químicas como hidrogenação catalítica e hidrólise foram realizadas à amostra de óleo FR3® e os produtos obtidos foram analisados por métodos espectroscópicos, a fim de recolher mais informações sobre o óleo FR3®. Testes de envelhecimento acelerado em laboratório também foram realizados para as três amostras de óleo FR3®, proporcionando informações interessantes sobre a estrutura dos produtos de degradação. Estas informações podem ser valiosas à busca de uma técnica baseada em espectroscopia para monitoramento do tempo de vida e desempenho deste óleo vegetal isolante.