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Temperature dependence of methanol and tensile strength of insulation paper: Kinetics of the changes of mechanical properties during ageing

Arroyo Fernandez Oscar Henry, Jalbert Jocelyn, Fofana Issouf et Ryadi Mohamed. (2017). Temperature dependence of methanol and tensile strength of insulation paper: Kinetics of the changes of mechanical properties during ageing. Cellulose, 24, (2), p. 1031-1039.

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Disponible sous licence Creative Commons Attribution.

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URL officielle: http://dx.doi.org/doi:10.1007/s10570-016-1123-7

Résumé

This paper reports the temperature-dependence of methanol generation and the tensile index under ageing conditions for two paper/oil systems: one consisting of a standard wood Kraft paper and the other of a thermally-upgraded Kraft paper (TUK). A linear correlation between methanol and the tensile index for these paper/oil systems was observed in a previous study at 170 °C. In the current study, the correlation was extended to a large range of temperatures (150–190 °C). The experimental data were fitted with a modified Calvini’s kinetic model, while the Arrhenius equation was used to model the kinetic of changes of the paper’s mechanical properties during ageing. Good agreement with the temperature (lnk vs. 1/T) was observed for the rate constants of the chain-end group production, methanol formation, and the decrease of mechanical properties. The Arrhenius equation applied to this data grouping showed activation energy of 130 ± 29 kJ/mol for the decrease in mechanical strength of the standard Kraft paper, while the value was 118 ± 55 kJ/mol for the TUK paper. These values are of the same order of magnitude as those obtained in this study and in the literature for the depolymerization of cellulose and the generation of methanol that was reported. This confirmed the close relationship between cellulose depolymerization, methanol generation and the reduction of the paper’s mechanical strength during ageing, dominated by the acid hydrolysis mechanism. The results, which can be seen as a benchmark and pave the way to further research, provide an opportunity for applying the proposed correlations to estimate the insulation condition in operating transformers.

Type de document:Article publié dans une revue avec comité d'évaluation
Volume:24
Numéro:2
Pages:p. 1031-1039
Version évaluée par les pairs:Oui
Date:2017
Sujets:Sciences naturelles et génie > Génie
Sciences naturelles et génie > Génie > Génie électrique et génie électronique
Sciences naturelles et génie > Sciences appliquées
Département, module, service et unité de recherche:Départements et modules > Département des sciences appliquées > Module d'ingénierie
Unités de recherche > Centre international de recherche sur le givrage atmosphérique et l’ingénierie des réseaux électriques (CENGIVRE) > Vieillissement de l’appareillage installé sur les lignes à haute tension (ViAHT)
Unités de recherche > Centre international de recherche sur le givrage atmosphérique et l’ingénierie des réseaux électriques (CENGIVRE)
Mots-clés:methanol, kinetics, temperature dependence, mechanical properties, Arrhenius equation, power transformers, degree of polymerization, cellulose degradation, méthanol, cinétique, dépendance de la température, propriétés mécaniques, équation d'Arrhenius, transformateurs de puissance, degré de polymérisation, dégradation de la cellulose
Déposé le:22 févr. 2021 20:36
Dernière modification:17 août 2021 19:05
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