ES2423480T3

ES2423480T3 - Isolated electrical equipment with a biodegradable dielectric fluid

Info

Publication number: ES2423480T3
Application number: ES07730390T
Authority: ES
Inventors: Alberto Sánchez De Lema
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2013-09-20
Anticipated expiration: 2027-03-16
Also published as: PT2128874E; WO2008113866A1; EP2128874B1; PL2128874T3; EP2128874A4; EP2128874A1

Abstract

La presente invención pertenece al campo del aislamiento y refrigeración de sistemas eléctricos, en concreto, se refiere a un equipo eléctrico que comprende un fluido dieléctrico biodegradable dealta resistencia a la oxidación que consiste en un aceite o unamezcla de aceites vegetales con muy alto contenido en ácido oleico que conservan sustancialmente todos sus tocoferoles naturales ycontiene un desactivador de metales.The present invention pertains to the field of insulation and cooling of electrical systems, in particular, it refers to an electrical equipment comprising a biodegradable dielectric fluid of high oxidation resistance consisting of an oil or a mixture of vegetable oils with very high acid content. oleic that conserve substantially all of its natural tocopherols and contains a metal deactivator.

Description

Equipo eléctrico aislado con un fluido dieléctrico biodegradable Isolated electrical equipment with a biodegradable dielectric fluid

Campo de la invención Field of the Invention

La presente invención pertenece al campo del aislamiento y refrigeración de sistemas eléctricos, en concreto, se refiere a un equipo eléctrico que comprende un fluido dieléctrico biodegradable de alta resistencia a la oxidación que consiste en un aceite o una mezcla de aceites vegetales con muy alto contenido en ácido oleico que conserva sustancialmente todos sus tocoferoles naturales y contiene un desactivador de metales. The present invention pertains to the field of insulation and cooling of electrical systems, in particular, refers to an electrical equipment comprising a biodegradable dielectric fluid of high oxidation resistance consisting of an oil or a mixture of vegetable oils with very high content in oleic acid that retains substantially all of its natural tocopherols and contains a metal deactivator.

Antecedentes de la invención Background of the invention

Los fluidos dieléctricos que se emplean en la industria eléctrica consisten en gases o líquidos que tienen como misión más importante conseguir el aislamiento eléctrico entre partes con tensión, así como la de servir como medio de refrigeración. Los líquidos que se emplean como medios dieléctricos pueden tener diferentes procedencias. The dielectric fluids used in the electrical industry consist of gases or liquids whose main mission is to achieve electrical insulation between live parts, as well as to serve as a cooling medium. Liquids that are used as dielectric media can have different origins.

Los líquidos más empleados como fluidos dieléctricos son los aceites minerales derivados del petróleo. La gran utilización de los aceites minerales se debe a su bajo coste y fácil disponibilidad, así como a sus propiedades dieléctricas, de refrigeración, a la baja viscosidad a temperaturas elevadas y a su excelente comportamiento a temperaturas muy bajas. Asimismo, tienen una estabilidad a la oxidación alta. Pero por otro lado, los aceites minerales suponen el inconveniente de que debido a su composición química, su biodegradabilidad es muy baja, por lo que un derramamiento de dicho aceite puede provocar daños en el ecosistema y puede perdurar en el medio ambiente durante muchos años. Asimismo, los aceites minerales poseen un alto poder de combustión y tienen un punto de ignición muy bajo, por lo que suponen un alto riesgo en caso de incendio y/o explosión. The liquids most used as dielectric fluids are mineral oils derived from petroleum. The high use of mineral oils is due to its low cost and easy availability, as well as its dielectric, cooling properties, low viscosity at high temperatures and excellent performance at very low temperatures. They also have high oxidation stability. But on the other hand, mineral oils have the disadvantage that due to their chemical composition, their biodegradability is very low, so that an oil spill can cause damage to the ecosystem and can last in the environment for many years. Also, mineral oils have a high combustion power and have a very low ignition point, so they pose a high risk in case of fire and / or explosion.

La normativa actual además requiere que cualquier fluido dieléctrico destinado para uso como refrigerante no debe estar clasificado como inflamable. De acuerdo con el empleo del fluido y el grado de riesgo, se pueden requerir una Current regulations also require that any dielectric fluid intended for use as a refrigerant must not be classified as flammable. Depending on the use of the fluid and the degree of risk, a

o más medidas de seguridad. Una opción de seguridad reconocida es la sustitución de aceites minerales por líquidos menos inflamables o no inflamables. Los líquidos menos inflamables deben tener un punto de ignición igual o mayor a 300 ºC. De esta forma, en ocasiones se emplean líquidos dieléctricos con alto punto de ignición (igual o mayor a 300 ºC), como por ejemplo aceites de silicona, hidrocarburos de alto peso molecular (HMWH) o ésteres sintéticos. Sin embargo, los aceites de silicona y los hidrocarburos de alto peso molecular (HMWH) se caracterizan, al igual que los aceites minerales, por su nula o baja biodegradabilidad. Asimismo, todos estos líquidos tienen un coste superior al de los aceites minerales. or more security measures. A recognized safety option is the replacement of mineral oils with less flammable or non-flammable liquids. Less flammable liquids must have an ignition point equal to or greater than 300 ° C. In this way, dielectric liquids with a high flash point (equal to or greater than 300 ° C) are sometimes used, such as silicone oils, high molecular weight hydrocarbons (HMWH) or synthetic esters. However, silicone oils and high molecular weight hydrocarbons (HMWH) are characterized, like mineral oils, by their zero or low biodegradability. Also, all these liquids have a higher cost than mineral oils.

Entre las alternativas a los líquidos citados anteriormente que han ido apareciendo durante los últimos años, se deben destacar los ésteres naturales procedentes de aceites vegetales. Los ésteres naturales se obtienen a partir de aceites de origen vegetal a través de adecuados procesos de refinado y purificación. Among the alternatives to the above-mentioned liquids that have been appearing in recent years, the natural esters from vegetable oils should be highlighted. Natural esters are obtained from oils of vegetable origin through appropriate refining and purification processes.

Los aceites vegetales se componen de triacilgliceroles fundamentalmente y de otros componentes en menor proporción, como por ejemplo, monoacilgliceroles, diacilgliceroles, ácidos grasos libres, fosfátidos, esteroles, vitaminas solubles en aceite, tocoferoles, pigmentos, ceras, alcoholes de cadena larga etc. Vegetable oils are mainly composed of triacylglycerols and other components in a smaller proportion, such as monoacylglycerols, diacylglycerols, free fatty acids, phosphatides, sterols, oil soluble vitamins, tocopherols, pigments, waxes, long chain alcohols etc.

Los triacilgliceroles que aparecen en los aceites vegetales son triésteres formados por tres ácidos grasos químicamente enlazados a la glicerina. La fórmula general de un triacilglicerol es: The triacylglycerols that appear in vegetable oils are tri-esters formed by three fatty acids chemically bonded to glycerin. The general formula of a triacylglycerol is:

en la que R, RI, RII pueden ser los mismos o diferentes ácidos grasos con cadenas de carbono de C14 a C22 wherein R, RI, RII can be the same or different fatty acids with carbon chains from C14 to C22

normalmente y con niveles de insaturación de 0 a 3. Las principales diferencias entre los distintos aceites vegetales están causadas por los diferentes contenidos de ácidos grasos presentes en la composición de sus triacilgliceroles. normally and with levels of unsaturation from 0 to 3. The main differences between the different vegetable oils are caused by the different contents of fatty acids present in the composition of their triacylglycerols.

Existen varios ácidos grasos, incluyendo ácidos mirístico, palmítico, esteárico, oleico, linoleico, linolenico, araquídico, 2 There are several fatty acids, including myristic, palmitic, stearic, oleic, linoleic, linolenic, arachidic acids, 2

eicosenoico, behénico, erúcico, palmiolítico, docosadienoico, lignosérico, tetracosenoico, margárico, margaroleico, gadoleico, caprílico, cáprico, laúrico, pentadecanoico y heptadecanoico. Se diferencian entre sí por el numero de átomos de carbono y por el número de insaturaciones (dobles enlaces carbono-carbono) eicosenoic, behenic, erucic, palmiolitic, docosadienoic, lignoseric, tetracosenoic, margaric, margaroleic, gadoleic, caprylic, capric, lauric, pentadecanoic and heptadecanoic. They differ from each other by the number of carbon atoms and the number of unsaturations (carbon-carbon double bonds)

Los tres ácidos grasos en una molécula de triacilglicerol pueden ser los mismos o pueden ser dos o tres ácidos grasos diferentes. La composición de ácidos grasos de los triacilgliceroles varía entre especies vegetales y menos entre cepas de una especie particular. Los aceites vegetales derivados de una cepa única tienen esencialmente la misma composición de ácidos grasos en sus triacilgliceroles. Cada triacilglicerol tiene propiedades únicas dependiendo de los ácidos grasos que contenga. Por ejemplo, algunos triacilgliceroles son más susceptibles a oxidación que otros. En este sentido, los aceites formados por triacilgliceroles con ácidos grasos mono-insaturados (con un solo enlace doble C=C) tienen una estabilidad a la oxidación mayor que los aceites formados por triacilgliceroles con ácidos grasos con dos o tres dobles enlaces carbono-carbono. Asimismo, los aceites formados por triacilgliceroles con ácidos grasos saturados (ningún doble enlace C=C) tendrán una estabilidad a la oxidación aun mayor que los ácidos grasos mono-insaturados pero su punto de fluidez mínima sería mucho más alto. The three fatty acids in a triacylglycerol molecule can be the same or they can be two or three different fatty acids. The fatty acid composition of triacylglycerols varies between plant species and less among strains of a particular species. Vegetable oils derived from a single strain have essentially the same fatty acid composition in their triacylglycerols. Each triacylglycerol has unique properties depending on the fatty acids it contains. For example, some triacylglycerols are more susceptible to oxidation than others. In this sense, oils formed by triacylglycerols with mono-unsaturated fatty acids (with a single double bond C = C) have greater oxidation stability than oils formed by triacylglycerols with fatty acids with two or three carbon-carbon double bonds . Likewise, oils formed by triacylglycerols with saturated fatty acids (no double bond C = C) will have an oxidation stability even greater than mono-unsaturated fatty acids but their minimum pour point would be much higher.

Las mayores ventajas del uso de aceites vegetales como fluidos dieléctricos se resumen en su excelente biodegradabilidad, su obtención a partir de fuentes naturales renovables, su no-toxicidad, su alto punto de ignición (! 360 ºC) y su reducido coste en comparación con otras opciones con alto punto de ignición como los ésteres sintéticos. Todas las tendencias medioambientales, de salud y de seguridad han reforzado la idea de utilizar los fluidos dieléctricos basados en aceites vegetales. The greatest advantages of using vegetable oils as dielectric fluids are summarized in their excellent biodegradability, their obtaining from renewable natural sources, their non-toxicity, their high ignition point (! 360 ° C) and their reduced cost compared to other High ignition options such as synthetic esters. All environmental, health and safety trends have reinforced the idea of using dielectric fluids based on vegetable oils.

Sin embargo, los aceites vegetales o sus derivados no están exentos de problemas en su aplicación como fluidos dieléctricos en equipo eléctrico. However, vegetable oils or their derivatives are not exempt from problems in their application as dielectric fluids in electrical equipment.

Por ejemplo, el punto de congelación (o punto de fluidez mínima) de los aceites vegetales es una propiedad a tener en cuenta. El punto de congelación define la temperatura a la que un líquido pasa al estado sólido, con la consiguiente pérdida de propiedades refrigerantes. Según la única norma existente que especifica las propiedades de un aceite vegetal para su uso como fluido dieléctrico, la norma americana ASTM D6871-03, el punto de congelación debe ser como máximo de -10 ºC. Por ello es importante que el fluido dieléctrico esté basado en aceites vegetales que aseguren la permanencia como líquido fluyente, incluso cuando el fluido dieléctrico este sometido a temperaturas moderadamente bajas (menores que -15 ºC). Habitualmente se utilizan aditivos para disminuir el punto de congelación y conseguir líquidos dieléctricos que sean más resistentes a las bajas temperaturas. Por ejemplo se han usado aditivos como PMA (polimetacrilato), oligómeros y polímeros de acetato de polivinilo y/o oligómeros y polímeros acrílicos, dietilhexil adipato, polialquilmetacrilato. For example, the freezing point (or minimum pour point) of vegetable oils is a property to consider. The freezing point defines the temperature at which a liquid enters the solid state, with the consequent loss of cooling properties. According to the only existing standard that specifies the properties of a vegetable oil for use as a dielectric fluid, the American standard ASTM D6871-03, the freezing point must be a maximum of -10 ° C. Therefore it is important that the dielectric fluid is based on vegetable oils that ensure permanence as a flowing liquid, even when the dielectric fluid is subjected to moderately low temperatures (less than -15 ° C). Additives are usually used to reduce the freezing point and achieve dielectric liquids that are more resistant to low temperatures. For example, additives such as PMA (polymethacrylate), oligomers and polymers of polyvinyl acetate and / or oligomers and acrylic polymers, diethylhexyl adipate, polyalkyl methacrylate have been used.

Otros factores problemáticos en las propiedades de los aceites vegetales son la presencia de agua, crecimiento microbiano, la presencia de sólidos, etc. Other problematic factors in the properties of vegetable oils are the presence of water, microbial growth, the presence of solids, etc.

Pero de hecho uno de los problemas más importantes que presentan los aceites vegetales es el de la oxidación. Los aceites vegetales son normalmente susceptibles a la polimerización cuando se exponen al oxigeno. La exposición al oxigeno activa los enlaces no saturados presentes en los ácidos grasos de los triacilgliceroles de los aceites causando la polimerización oxidativa del aceite, con efectos potencialmente adversos sobre las propiedades del propio fluido dieléctrico. Su susceptibilidad a la oxidación es un fuerte obstáculo para su utilización como dieléctrico. But in fact one of the most important problems presented by vegetable oils is that of oxidation. Vegetable oils are normally susceptible to polymerization when exposed to oxygen. Exposure to oxygen activates the unsaturated bonds present in the fatty acids of the triacylglycerols of the oils causing oxidative polymerization of the oil, with potentially adverse effects on the properties of the dielectric fluid itself. Its susceptibility to oxidation is a strong obstacle to its use as a dielectric.

El problema de la oxidación de los aceites se ha solucionado habitualmente mediante la adición de aceites de antioxidantes sintéticos como BHA (hidroanisol butilado), BHT (hidrotolueno butilado), TBHQ (butilhidroquinona terciaria), THBP (tetra-hidro-butro-fenona), palmitato de ascorbilo (aceite de romero), galato de propilo etc. Por otro lado, el problema de la oxidación de los fluidos dieléctricos basados en aceites vegetales se acentúa en aparatos eléctricos debido a la actividad catalítica del cobre o de otros metales presentes en este tipo de aparatos. The problem of oil oxidation has usually been solved by the addition of synthetic antioxidant oils such as BHA (butylated hydroanisole), BHT (butylated hydrotoluene), TBHQ (tertiary butylhydroquinone), THBP (tetrahydro-butro-pheone), ascorbyl palmitate (rosemary oil), propyl gallate etc. On the other hand, the problem of oxidation of dielectric fluids based on vegetable oils is accentuated in electrical appliances due to the catalytic activity of copper or other metals present in this type of apparatus.

Todos los problemas anteriormente citados ya han sido planteados anteriormente en las patentes EP1365420, US 2004069975, US6613250, US6340658, US6645404, US6280659, JP2000090740 y JP2005317259, con soluciones diferentes. All the aforementioned problems have already been raised previously in patents EP1365420, US 2004069975, US6613250, US6340658, US6645404, US6280659, JP2000090740 and JP2005317259, with different solutions.

Los inventores de la presente invención proponen un equipo eléctrico que comprende un líquido dieléctrico que aporta una solución técnica alternativa al problema de la oxidación y que proporciona unas características muy ventajosas al líquido para su aplicación como aislante y refrigerante de aparatos eléctricos. The inventors of the present invention propose an electrical equipment comprising a dielectric liquid that provides an alternative technical solution to the problem of oxidation and that provides very advantageous characteristics to the liquid for application as an insulator and coolant of electrical appliances.

La solución al problema de la oxidación del fluido dieléctrico dentro de equipo eléctrico proviene del uso de aceites con muy alto contenido en ácido oleico y obtenidos por procedimientos de refinado que permiten conservar en un alto porcentaje los tocoferoles naturales presentes en dichos aceites vegetales, dado que los procedimientos tradicionales de refinado comportan la pérdida de una importante cantidad de sus tocoferoles. Un ejemplo de procedimiento apropiado para los fines de la presente invención se describe en la patente US 5928696. Los autores han descubierto que determinados aceites vegetales con contenidos en ácido oleico muy altos y contenidos en linoleico bajos, y que conservan en gran medida sus tocoferoles naturales, tienen suficiente poder antioxidante como para evitar tener que añadir aditivos antioxidantes, tales como por ejemplo aditivos antioxidantes sintéticos no biodegradables, como se estaba haciendo hasta ahora. Los tocoferoles, sin embargo, además de ser The solution to the problem of oxidation of the dielectric fluid within electrical equipment comes from the use of oils with a very high oleic acid content and obtained by refining procedures that allow the natural tocopherols present in said vegetable oils to be preserved in a high percentage, given that Traditional refining procedures involve the loss of a significant amount of your tocopherols. An example of a suitable procedure for the purposes of the present invention is described in US Patent 5928696. The authors have discovered that certain vegetable oils with very high oleic acid contents and low linoleic contents, and which largely retain their natural tocopherols , have sufficient antioxidant power to avoid having to add antioxidant additives, such as non-biodegradable synthetic antioxidant additives, as was being done so far. The tocopherols, however, in addition to being

sustancialmente biodegradables, son sustancias que están presentes de forma natural en la composición de los aceites y que poseen importantes propiedades antioxidantes. Existen cuatro tipos de tocoferoles α-, β-, γ-y δtocoferol que poseen diferente poder antioxidante y que se presentan en diferentes proporciones dependiendo del tipo de aceite vegetal y de la variedad de la que se obtenga. substantially biodegradable, they are substances that are naturally present in the composition of the oils and have important antioxidant properties. There are four types of tocopherols α-, β-, γ-and δtocopherol that have different antioxidant power and that occur in different proportions depending on the type of vegetable oil and the variety obtained.

Además, para solucionar el problema de la aceleración de la oxidación por causa de la actividad catalítica de los metales presentes en equipo eléctrico, los autores de la presente invención estipulan la incorporación de desactivadores de metales tales como derivados de triazol, de benzotriazol, de dimercaptotiadiazol, etc. In addition, to solve the problem of acceleration of oxidation due to the catalytic activity of metals present in electrical equipment, the authors of the present invention stipulate the incorporation of metal deactivators such as triazole, benzotriazole, dimercaptothiadiazole derivatives. , etc.

Objeto de la invención Object of the invention

Un primer objeto de la invención es un equipo eléctrico para una red de distribución de energía eléctrica que comprende una cuba o envolvente que integra uno o más elementos eléctricos aislados en un fluido dieléctrico biodegradable exento de aditivos antioxidantes añadidos, sintéticos o no, que comprende un aceite o una mezcla de aceites vegetales con un contenido en ácido oleico (C18:1) superior al 75 %, un contenido en tocoferoles naturales superior a 200 ppm y que incorpora un aditivo desactivador de metales en una proporción inferior al 1 % en peso. A first object of the invention is an electrical equipment for an electrical energy distribution network comprising a tank or enclosure that integrates one or more insulated electrical elements in a biodegradable dielectric fluid free of added antioxidant additives, synthetic or not, comprising a oil or a mixture of vegetable oils with an oleic acid (C18: 1) content exceeding 75%, a natural tocopherol content exceeding 200 ppm and incorporating a metal deactivating additive in a proportion less than 1% by weight.

El segundo objeto de la invención es un procedimiento para aislar y refrigerar elementos eléctricos en una red de distribución de energía que comprende sumergir o envolver dichos elementos eléctricos en un fluido dieléctrico biodegradable exento de aditivos antioxidantes sintéticos añadidos al mismo que comprende un aceite o una mezcla de aceites vegetales con un contenido en ácido oleico (C18:1) superior al 75 %, con un contenido en tocoferoles naturales superior a 200 ppm y un aditivo desactivador de metales en una proporción inferior al 1 %. The second object of the invention is a method for isolating and cooling electrical elements in an energy distribution network comprising submerging or wrapping said electrical elements in a biodegradable dielectric fluid free of synthetic antioxidant additives added thereto comprising an oil or a mixture of vegetable oils with an oleic acid content (C18: 1) greater than 75%, with a natural tocopherol content greater than 200 ppm and a metal deactivating additive in a proportion lower than 1%.

Descripción detallada la invención Detailed description of the invention

La invención se refiere en primer lugar a un equipo eléctrico para una red de distribución de energía eléctrica que comprende una cuba o envolvente que integra uno o más elementos eléctricos aislados en un fluido dieléctrico biodegradable exento de aditivos antioxidantes sintéticos añadidos al mismo que comprende un aceite o una mezcla de aceites vegetales con un contenido en ácido oleico (C18:1) superior al 75 %, caracterizado por tener un contenido en tocoferoles naturales superior a 200 ppm y un aditivo desactivador de metales en una proporción inferior al 1 %. The invention relates first to an electrical equipment for an electrical energy distribution network comprising a tank or enclosure that integrates one or more insulated electrical elements in a biodegradable dielectric fluid free of synthetic antioxidant additives added thereto comprising an oil or a mixture of vegetable oils with an oleic acid content (C18: 1) greater than 75%, characterized by having a natural tocopherol content greater than 200 ppm and a metal deactivating additive in a proportion lower than 1%.

En una realización preferida de la invención el contenido de tocoferoles naturales del fluido es superior a 300 ppm y en una realización aun más preferida es superior a 400 ppm. In a preferred embodiment of the invention the content of natural tocopherols of the fluid is greater than 300 ppm and in an even more preferred embodiment it is greater than 400 ppm.

En una realización preferida de la invención el contenido en ácido oleico del aceite o los aceites vegetales que componen el fluido dieléctrico es superior al 80 % y en una realización aun más preferida dicho contenido es superior al 90 %. In a preferred embodiment of the invention the oleic acid content of the oil or vegetable oils that make up the dielectric fluid is greater than 80% and in an even more preferred embodiment said content is greater than 90%.

Dado que en el equipo eléctrico los líquidos dieléctricos están usualmente en contacto con metales, el fluido dieléctrico incluye como aditivo un desactivador de metales para evitar que el cobre u otro metal en contacto con el aceite actúe como catalizador de las reacciones de oxidación del mismo. Por lo tanto, es adecuado incluir en la composición del líquido dieléctrico un desactivador de metales, tal como por ejemplo cualquier derivado del triazol, del benzotriazol o del dimercaptotiadiazol. Since in the electrical equipment the dielectric liquids are usually in contact with metals, the dielectric fluid includes as an additive a metal deactivator to prevent the copper or other metal in contact with the oil from acting as a catalyst for the oxidation reactions thereof. Therefore, it is suitable to include in the composition of the dielectric liquid a metal deactivator, such as for example any derivative of triazole, benzotriazole or dimercaptothiadiazole.

Además, el fluido dieléctrico incorporado en el equipo eléctrico de la invención comprende preferiblemente: In addition, the dielectric fluid incorporated in the electrical equipment of the invention preferably comprises:

a) un contenido en ácido linoleico (C18:2) inferior al 3,5 % a) a linoleic acid (C18: 2) content of less than 3.5%

b) un contenido en ácido linolénico (C18:3) inferior al 1 % b) a linolenic acid (C18: 3) content of less than 1%

c) un contenido en ácido palmitico (C16:0) inferior al 4 % c) a palmitic acid (C16: 0) content of less than 4%

d) un contenido en ácido esteárico (C18:0) inferior al 2,5 % d) a stearic acid (C18: 0) content of less than 2.5%

Son especialmente adecuados para su uso como fluido dieléctrico en el contexto de la presente invención aceites o mezclas de aceites de girasol, de colza, de soja, de algodón, de jojoba, de alazor, de oliva o de orujo de oliva con alto contenido de oleico, aunque la realización preferida de la invención implica el uso de aceite de girasol de alto oleico. Estos aceites, además de niveles altos de ácido oleico, poseen de manera natural una gran cantidad de tocoferoles que se pierden en gran parte en los procesos normales de refinado. El refinado de dichos aceites de acuerdo con procedimientos capaces de conservar en gran medida sus tocoferoles naturales contribuye a que estos aceites sean muy adecuados para su uso como fluidos dieléctricos sin peligro de oxidación de los mismos. Por ejemplo, los procedimientos descritos en la patente US 5928696 permiten obtener aceites con concentraciones de tocoferoles superiores a 400 ppm y con bajos contenidos en fosfátidos, ácidos grasos libres y ceras. Especially suitable for use as a dielectric fluid in the context of the present invention are oils or mixtures of sunflower, rapeseed, soybean, cotton, jojoba, safflower, olive or olive pomace oils with a high content of oleic, although the preferred embodiment of the invention involves the use of high oleic sunflower oil. These oils, in addition to high levels of oleic acid, naturally possess a large amount of tocopherols that are largely lost in normal refining processes. The refining of said oils according to procedures capable of largely conserving their natural tocopherols contributes to these oils being very suitable for use as dielectric fluids without danger of oxidation thereof. For example, the procedures described in US Patent 5928696 allow to obtain oils with tocopherol concentrations greater than 400 ppm and with low phosphatide, free fatty acid and wax content.

El aceite o aceites resultantes de los procedimientos citados pueden someterse a un proceso posterior de destilación al vacío, utilizando una combinación de calor y vacío, para eliminar una gran parte de su humedad. La deshumidificación del aceite es necesaria debido al hecho de que el aceite puede tener un nivel inicial de humedad que lo haga inapropiado para utilizarse como líquido dieléctrico. De esta forma, el aceite vegetal se procesa con objeto de eliminar la humedad excesiva hasta un nivel inferior a 50 ppm. The oil or oils resulting from the aforementioned procedures can be subjected to a subsequent vacuum distillation process, using a combination of heat and vacuum, to remove a large part of its moisture. Dehumidification of the oil is necessary due to the fact that the oil may have an initial level of humidity that makes it inappropriate for use as a dielectric liquid. In this way, vegetable oil is processed in order to remove excessive moisture to a level below 50 ppm.

Los aceites así obtenidos se caracterizan por tener unos tiempos de inducción superiores a 25 horas en el ensayo Rancimat (EN 14112) y un índice de biodegradabilidad superior al 99 % después de 21 días (CEC-L-33-A-93). Es decir, usando los mencionados aceites o sus mezclas se consiguen fluidos dieléctricos de alta calidad y rendimiento excelente que satisfacen o exceden los estándares de seguridad y que a su vez no son tóxicos, son inocuos para el medioambiente y tienen un menor coste que otros fluidos dieléctricos. The oils thus obtained are characterized by having induction times greater than 25 hours in the Rancimat test (EN 14112) and a biodegradability index greater than 99% after 21 days (CEC-L-33-A-93). That is to say, using the aforementioned oils or their mixtures, dielectric fluids of high quality and excellent performance are obtained that meet or exceed safety standards and which in turn are not toxic, are harmless to the environment and have a lower cost than other fluids. dielectrics

El fluido dieléctrico incorporado al aparato de la invención puede llevar, además, aditivos adicionales dependiendo del tipo de aplicación a la que se le vaya a someter. The dielectric fluid incorporated into the apparatus of the invention can also carry additional additives depending on the type of application to which it is to be subjected.

Para aplicaciones en equipo eléctrico presente en ambientes en los que la temperatura puede descender a temperaturas inferiores a -15 ºC es recomendable añadir además un aditivo para disminuir el punto de congelación, preferiblemente del tipo polialquilmetacrilato. El uso de estos aditivos permite obtener fluidos dieléctricos con puntos de congelación iguales o inferiores a -18 ºC. For applications in electrical equipment present in environments where the temperature can drop to temperatures below -15 ° C, it is advisable to add an additive to reduce the freezing point, preferably of the polyalkyl methacrylate type. The use of these additives allows to obtain dielectric fluids with freezing points equal to or lower than -18 ° C.

En una realización particular de la invención el equipo eléctrico de la invención puede ser cubículos de aparamenta y/o protección, transformadores, transformadores autoprotegidos con fusibles limitadores de corriente o centros de transformación con múltiples elementos de aparamenta y múltiples dispositivos de protección. In a particular embodiment of the invention the electrical equipment of the invention can be switchgear and / or protection cubicles, transformers, self-protected transformers with current limiting fuses or transformation centers with multiple switchgear elements and multiple protection devices.

El segundo aspecto de la invención se refiere a un procedimiento para aislar y refrigerar elementos eléctricos en una red de distribución de energía que comprende sumergir o envolver dichos elementos eléctricos en un fluido dieléctrico biodegradable exento de aditivos antioxidantes sintéticos añadidos al mismo que comprende un aceite o una mezcla de aceites vegetales con un contenido en ácido oleico (C18:1) superior al 75 %, con un contenido en tocoferoles naturales superior a 200 ppm y un aditivo desactivador de metales en una proporción inferior al 1 %. Como resulta obvio, todos los elementos y características opcionales y adicionales aquí descritos y referentes al fluido dieléctrico son aplicables en el procedimiento de aislamiento y refrigeración de elementos eléctricos en una red de distribución aquí descrito. The second aspect of the invention relates to a method for isolating and cooling electrical elements in an energy distribution network comprising submerging or wrapping said electrical elements in a biodegradable dielectric fluid free of synthetic antioxidant additives added thereto comprising an oil or a mixture of vegetable oils with an oleic acid content (C18: 1) greater than 75%, with a natural tocopherol content greater than 200 ppm and a metal deactivating additive in a proportion lower than 1%. Obviously, all the optional and additional elements and features described herein and referring to the dielectric fluid are applicable in the process of insulating and cooling electrical elements in a distribution network described herein.

Realización preferente de la invención Preferred Embodiment of the Invention

La especial composición en ácidos grasos de los triacilgliceroles de los aceites vegetales empleados y el proceso de obtención de los mismos, así como su secado final, confieren al líquido resultante unas propiedades físicas específicas que le hacen particularmente adecuado para su uso como líquido dieléctrico. The special fatty acid composition of the triacylglycerols of the vegetable oils used and the process of obtaining them, as well as their final drying, give the resulting liquid specific physical properties that make it particularly suitable for use as a dielectric liquid.

Un ejemplo preferido de la invención consiste en un transformador en el que se incluye como aislante y refrigerante un líquido dieléctrico con la siguiente composición: A preferred example of the invention consists of a transformer in which a dielectric liquid with the following composition is included as insulator and coolant:

Aceite de girasol con un alto contenido en ácido oleico con: Sunflower oil with a high oleic acid content with:

a) tocoferoles naturales a) natural tocopherols

ppm ppm

∀-tocoferol ∀-tocopherol: 402,0 402.0

#-tocoferol # -tocopherol: 17,1 17.1

∃-tocoferol ∃-tocopherol: 8,6 8.6

%-tocoferol % -tocopherol

Total Total: 427,7 427.7

b) triacilgliceroles, con la siguiente composición de ácidos grasos b) triacylglycerols, with the following fatty acid composition

% %

C16:0 C16: 0: < 4,0 <4.0

C18:0 C18: 0: < 2,5 <2.5

C18:1 C18: 1: > 90 > 90

C18:2 C18: 2: < 3,5 <3.5

C18:3 C18: 3: < 1,0 <1.0

c) 5000 ppm de un aditivo desactivador de metales derivado de dimercaptotiadiazol (Additin RC 8210 de Rhein Chemie) que corresponde a menos del 1 % en peso del total de la composición. c) 5000 ppm of a metal deactivating additive derived from dimercaptothiadiazole (Additin RC 8210 from Rhein Chemie) corresponding to less than 1% by weight of the total composition.

El líquido dieléctrico con la composición arriba indicada tiene las siguientes propiedades: The dielectric liquid with the composition indicated above has the following properties:

Propiedad Property: Valor Value

contenido en agua contained in water: < 50 ppm <50 ppm

rigidez dieléctrica Dielectric strength: > 40 kV > 40 kV

pto. ignición pto. ignition: > 350 ºC > 350 ºC

pto. inflamación (copa abierta) pto. inflammation (open cup): > 300 ºC > 300 ° C

pto. Congelación pto. Freezing: < -15 ºC <-15 ºC

estabilidad a la oxidación -Rancimat EN14112 (aire a 110 ºC, 10 l/h) oxidation stability -Rancimat EN14112 (air at 110 ºC, 10 l / h): > 25 horas > 25 hours

estabilidad a la oxidación -Rancimat EN14112 (aire a 110 ºC, 10 l/h) con cobre(*) oxidation stability -Rancimat EN14112 (air at 110 ºC, 10 l / h) with copper (*): > 6,5 horas > 6.5 hours

Opcionalmente, para algunas realizaciones más exigentes, en lugares donde el equipo eléctrico está sometido a temperaturas extremadamente bajas, el punto de fluidez puede reducirse más añadiendo al aceite un aditivo para obtener un punto de congelación menor. De esta forma, pueden utilizarse aditivos comercialmente disponibles que sean compatibles con los aceites vegetales, tales como por ejemplo el producto conocido como Viscoplex 10-310. Optionally, for some more demanding embodiments, in places where the electrical equipment is subjected to extremely low temperatures, the pour point can be further reduced by adding an additive to the oil to obtain a lower freezing point. In this way, commercially available additives that are compatible with vegetable oils, such as the product known as Viscoplex 10-310, can be used.

Claims

1. one.: Un equipo eléctrico para una red de distribución de energía eléctrica que comprende una cuba o envolvente que integra uno o más elementos eléctricos aislados en un fluido dieléctrico biodegradable exento de aditivos antioxidantes sintéticos añadidos al mismo que comprende un aceite o una mezcla de aceites vegetales con un contenido en ácido oleico (C18:1) superior al 75 %, con un contenido en tocoferoles naturales superior a 200 ppm y un aditivo desactivador de metales en una proporción inferior al 1 %. An electrical equipment for an electrical energy distribution network comprising a tank or enclosure that integrates one or more insulated electrical elements in a biodegradable dielectric fluid free of synthetic antioxidant additives added thereto comprising an oil or a mixture of vegetable oils with a oleic acid content (C18: 1) greater than 75%, with a natural tocopherol content greater than 200 ppm and a metal deactivating additive in a proportion less than 1%.

2. 2.: Un equipo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el fluido dieléctrico comprende un aceite o mezcla de aceites con un contenido en ácido oleico (C18:1) superior al 80 %. An electrical equipment according to claim 1, wherein the dielectric fluid comprises an oil or mixture of oils with an oleic acid (C18: 1) content greater than 80%.

3. 3.: Un equipo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el fluido dieléctrico comprende un aceite o mezcla de aceites con un contenido en ácido oleico (C18:1) superior al 90 %. An electrical equipment according to claim 1, wherein the dielectric fluid comprises an oil or mixture of oils with an oleic acid (C18: 1) content greater than 90%.

4. Four.: Un equipo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el contenido de tocoferoles naturales del fluido eléctrico es superior a 300 ppm. An electrical equipment according to claim 1, characterized in that the natural tocopherols content of the electrical fluid is greater than 300 ppm.

5. 5.: Un equipo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el contenido de tocoferoles naturales del fluido dieléctrico es superior a 400 ppm. An electrical equipment according to claim 1, characterized in that the content of natural tocopherols of the dielectric fluid is greater than 400 ppm.

6. 6.: Un equipo eléctrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el fluido dieléctrico tiene un punto de ignición superior a 350 ºC. An electrical equipment according to any of the preceding claims, characterized in that the dielectric fluid has an ignition point greater than 350 ° C.

7. 7.: Un equipo eléctrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el fluido dieléctrico comprende aceite o aceites vegetales que comprende: An electrical equipment according to any of the preceding claims, characterized in that the dielectric fluid comprises vegetable oil or oils comprising:

a) a linoleic acid (C18: 2) content of less than 3.5%

b) a linolenic acid (C18: 3) content of less than 1%

c) a palmitic acid (C16: 0) content of less than 4%

d) a stearic acid (C18: 0) content of less than 2.5%

8. 8.: Un equipo eléctrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el fluido dieléctrico comprende un aditivo para disminuir el punto de congelación. An electrical equipment according to any of the preceding claims, characterized in that the dielectric fluid comprises an additive to reduce the freezing point.

9. 9.: Un equipo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el aditivo es del tipo polialquilmetacrílico. An electrical equipment according to claim 8, characterized in that the additive is of the polyalkyl methacrylic type.

10. 10.: Un equipo eléctrico de acuerdo con las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado porque el fluido dieléctrico tiene un punto de congelación igual o inferior a -18 ºC. An electrical equipment according to claims 8 and 9, characterized in that the dielectric fluid has a freezing point equal to or less than -18 ° C.

11. eleven.: Un equipo eléctrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el desactivador de metales del fluido dieléctrico es un derivado del triazol, de benzotriazol o dimercaptotiadiazol. An electrical equipment according to any of the preceding claims, wherein the metal deactivator of the dielectric fluid is a derivative of triazole, benzotriazole or dimercaptothiadiazole.

12. 12.: Un equipo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el desactivador de metales es un derivado de dimercaptotiadiazol. An electrical equipment according to claim 11, wherein the metal deactivator is a derivative of dimercaptothiadiazole.

13. 13.: Un equipo eléctrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aceite o mezcla de aceites vegetales del fluido dieléctrico pueden ser de aceites de girasol, de colza, de soja, de algodón, de jojoba, de alazor, de oliva o de orujo de oliva con un alto contenido de oleico. An electrical equipment according to any of the preceding claims, characterized in that the oil or mixture of vegetable oils of the dielectric fluid can be sunflower, rapeseed, soybean, cotton, jojoba, safflower, olive or olive oils. olive pomace with a high oleic content.

14. 14.: Un equipo eléctrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores seleccionado entre cubículos de aparamenta y/o protección, transformadores, transformadores autoprotegidos con fusibles limitadores de corriente o centros de transformación con múltiples elementos de aparamenta y múltiples dispositivos de protección. An electrical equipment according to any of the preceding claims selected from switchgear and / or protection cubicles, transformers, self-protected transformers with current limiting fuses or transformation centers with multiple switchgear elements and multiple protection devices.

15. fifteen.: Procedimiento para aislar y refrigerar elementos eléctricos en una red de distribución de energía que comprende sumergir o envolver dichos elementos eléctricos en un fluido dieléctrico biodegradable exento de aditivos antioxidantes sintéticos añadidos al mismo que comprende un aceite o una mezcla de aceites vegetales con un contenido en ácido oleico (C18:1) superior al 75 %, con un contenido en tocoferoles naturales superior a 200 ppm y un aditivo desactivador de metales en una proporción inferior al 1 %. Method for isolating and cooling electrical elements in an energy distribution network comprising submerging or wrapping said electrical elements in a biodegradable dielectric fluid free of synthetic antioxidant additives added thereto comprising an oil or a mixture of vegetable oils with an acid content oleic (C18: 1) greater than 75%, with a natural tocopherol content greater than 200 ppm and a metal deactivating additive in a proportion less than 1%.