Um DGA que vai além: monitoramento avançado de transformadores com o Serveron TM8
A análise de gases dissolvidos, ou DGA, é um método de avaliação de condição utilizado para identificar gases gerados dentro de equipamentos elétricos preenchidos com óleo. Mudanças nas concentrações e nas taxas de geração dos gases podem fornecer evidências de falhas térmicas ou elétricas em desenvolvimento.
O monitoramento on-line de DGA automatiza esse processo e ajuda os proprietários de transformadores a acompanhar o comportamento dos gases ao longo do tempo, em vez de depender apenas de amostras periódicas de óleo. Em transformadores críticos, medições frequentes podem oferecer visibilidade mais antecipada das mudanças de condição e apoiar decisões de manutenção mais rápidas e bem fundamentadas.
Por que a visibilidade da condição do transformador é importante
Os transformadores de potência continuam essenciais para a geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Ao mesmo tempo, muitos operadores precisam administrar equipamentos envelhecidos, a expansão da rede e a conexão de novos recursos de geração.
Um relatório de 2024 do Departamento de Energia dos Estados Unidos identifica a substituição de unidades envelhecidas, a expansão da transmissão e o crescimento da geração renovável como os principais fatores que impulsionam a demanda por grandes transformadores de potência. O relatório reforça a importância de manter a disponibilidade dos transformadores que já estão em serviço, especialmente porque esses ativos críticos podem ser difíceis e demorados de substituir.[¹]
Isso torna as informações sobre a condição dos ativos cada vez mais valiosas. Os gestores de ativos precisam entender não apenas se um transformador apresenta uma condição anormal, mas também se essa condição está estável, evoluindo lentamente ou mudando com rapidez.
O que é a análise de gases dissolvidos?
A análise de gases dissolvidos examina os gases presentes no óleo isolante do transformador. Esses gases podem ser gerados quando o óleo isolante ou a isolação sólida é submetida a estresses elétricos ou térmicos.
Diferentes gases e padrões de gases podem fornecer informações sobre possíveis condições de falha. No entanto, o DGA não deve ser tratado isoladamente como um diagnóstico definitivo. Os resultados devem ser interpretados em conjunto com as taxas de geração de gases, o histórico operacional, a carga do transformador, a temperatura e outras informações disponíveis sobre sua condição.
A norma IEEE C57.104 fornece orientações para avaliar os gases gerados em transformadores imersos em óleo mineral.[²] A norma IEC 60599 apresenta orientações adicionais para interpretar gases dissolvidos e livres em equipamentos elétricos preenchidos com óleo mineral. A IEC também destaca que os resultados do DGA servem como orientação e que as ações decorrentes exigem um julgamento de engenharia adequado.[³]
Em conjunto, essas normas estabelecem o DGA como uma parte importante da avaliação da condição dos transformadores, ao mesmo tempo que reconhecem que uma interpretação significativa exige mais do que uma única medição.
DGA em laboratório versus monitoramento on-line de DGA
O DGA em laboratório e o monitoramento on-line de DGA cumprem funções relacionadas, mas diferentes.
| Aspecto | DGA em laboratório | Monitoramento on-line de DGA |
|---|---|---|
| Coleta de dados | Uma amostra de óleo é coletada e enviada para análise | As medições são coletadas automaticamente no transformador |
| Visão da condição | Fornece resultados para um ponto específico de amostragem | Cria uma tendência contínua ao longo do tempo |
| Frequência de medição | Determinada pelo programa de amostragem de óleo | Determinada pelo intervalo de análise configurado no monitor |
| Principal valor | Avaliação detalhada em laboratório | Visibilidade das mudanças nas concentrações e taxas de geração dos gases |
| Função em um programa de DGA | Apoia a confirmação e uma investigação detalhada | Ajuda a identificar quando uma condição pode exigir uma avaliação mais aprofundada |
O CIGRE observa que o monitoramento on-line de DGA pode fornecer volumes significativos de dados de tendência, revelar altas taxas de variação e ajudar os operadores a identificar uma deterioração rápida na condição do transformador. Os sistemas on-line também podem ser configurados para alertar os operadores quando as medições indicarem condições em desenvolvimento que possam exigir uma avaliação rápida.[⁴]
O monitoramento on-line não elimina a necessidade de análises laboratoriais nem de avaliação de engenharia. Em vez disso, acrescenta informações oportunas sobre tendências que podem ajudar as equipes a determinar quando uma investigação mais detalhada é necessária.
Por que monitorar vários gases?
Um monitor de DGA de gás único pode fornecer uma indicação inicial de que as condições do transformador estão mudando. Um monitor de DGA multigás fornece informações adicionais que podem ajudar as equipes a avaliar a possível natureza dessa mudança.
O monitor on-line de DGA Serveron® TM8™ mede oito gases críticos como padrão:
- Hidrogênio (H₂)
- Oxigênio (O₂)
- Metano (CH₄)
- Monóxido de carbono (CO)
- Dióxido de carbono (CO₂)
- Etileno (C₂H₄)
- Etano (C₂H₆)
- Acetileno (C₂H₂)
O monitoramento de nitrogênio (N₂) também está disponível mediante solicitação do cliente, permitindo que o TM8 ofereça capacidade de monitoramento de nove gases quando necessário.
Como diferentes condições do transformador podem produzir diferentes padrões de gases, a medição de vários gases oferece um contexto de diagnóstico mais amplo do que o monitoramento de um único gás. Ela também possibilita o uso de métodos estabelecidos de interpretação de DGA para avaliar relações e tendências dos gases.
Como o TM8 mede os gases dissolvidos?
O TM8 mede seus oito gases padrão por meio de um único sistema de medição por cromatografia gasosa.
A cromatografia gasosa é um método laboratorial consolidado para separar e medir gases. Ao aplicar esse método em um monitor on-line, o TM8 fornece medições automatizadas diretamente no transformador, sem exigir que uma nova amostra de óleo seja coletada manualmente para cada análise.
As especificações atuais do TM8 informam que o sistema pode realizar medições de DGA em fluidos isolantes à base de óleo mineral e éster. No entanto, o método de interpretação aplicável deve sempre considerar o fluido isolante, o projeto do transformador e as orientações relevantes do setor.
Com que frequência o TM8 analisa o óleo do transformador?
O TM8 permite que o usuário selecione intervalos de análise de gases entre duas e doze horas. O intervalo padrão é de quatro horas.
Quando um limite de alarme configurado para a taxa de variação é excedido, o monitor pode acelerar automaticamente sua programação de análise. O intervalo acelerado padrão é de uma hora.
Essa mudança na frequência é importante porque um nível elevado de gás e um nível de gás que aumenta rapidamente não representam necessariamente a mesma condição. Análises mais frequentes durante um evento de alta taxa de variação fornecem dados adicionais para avaliar a velocidade com que a condição está evoluindo.
Cada medição recebe registro de data e hora, e até aproximadamente dois anos de dados podem ser armazenados na memória do monitor.
Das medições de gases às informações de diagnóstico
A coleta de medições de gases é apenas a primeira etapa. Os dados também precisam ser visualizados, comparados e interpretados.
O Serveron TM View™ fornece ferramentas para o gerenciamento de monitores de transformadores, visualização de dados e análise de DGA. Seus recursos incluem gráficos de tendências de gases no óleo, várias análises pelo Triângulo de Duval, Relações de Rogers, Relações Básicas de Gases e alarmes de nível de gás e taxa de variação.
Essas ferramentas permitem que as equipes analisem o comportamento dos gases por meio de mais de uma abordagem de diagnóstico. A comparação dos resultados de diferentes métodos pode contribuir para uma avaliação mais completa, mas as conclusões finais também devem considerar o projeto do transformador, o histórico de serviço e as condições operacionais.
Indo além dos gases dissolvidos
As mudanças nos gases dissolvidos podem ser mais significativas quando os operadores conseguem compará-las com o que estava acontecendo no transformador ao mesmo tempo.
Além das medições de gases, o TM8 pode monitorar ou correlacionar informações como umidade no óleo, temperatura do óleo, temperatura ambiente e carga do transformador. O monitoramento da umidade no óleo e da temperatura do óleo está disponível como opção. As informações sobre a carga do transformador também podem ser adicionadas por meio da opção de monitoramento de carga disponível.
Esse contexto adicional pode ajudar os engenheiros a avaliar se a geração de gases aumentou durante um período de carga mais elevada, se a umidade ou a temperatura do óleo mudaram ao mesmo tempo e se a tendência dos gases continuou depois que as condições operacionais voltaram ao normal.
O monitor não toma a decisão final de engenharia. Ele fornece informações adicionais necessárias para investigar mudanças na condição do transformador.
Reunindo os dados de condição do transformador
Para implementações de monitoramento maiores, o SmartSUB® amplia a análise para além de um monitor de DGA individual.
O SmartSUB inclui os recursos de análise de DGA do TM View e pode combinar os dados do TM8 com informações de outros dispositivos de monitoramento da condição do transformador. Isso pode incluir pressão do tanque, corrente do sistema de resfriamento, corrente e temperatura dos enrolamentos, monitoramento de buchas e monitoramento de descargas parciais.
A integração dessas informações pode ajudar os gestores de ativos a avaliar a condição do transformador de forma mais abrangente, em vez de analisar cada sistema de monitoramento separadamente.
É nesse ponto que um programa avançado de DGA se torna mais do que uma simples coleta de gases. Ele passa a fazer parte de uma estratégia conectada de monitoramento de condição que relaciona os resultados do DGA ao ambiente operacional elétrico e térmico do transformador.
Acesso centralizado aos dados de DGA
O TM8 é compatível com várias interfaces de comunicação e protocolos industriais para acesso remoto aos dados.
As interfaces padrão identificadas no folheto atual do TM8 incluem RS-232, RS-485, Ethernet por fibra óptica e um modem POTS interno. As interfaces opcionais incluem conexão celular e Ethernet por cobre.
Os protocolos compatíveis incluem TCP/IP, DNP3, Modbus RTU, ASCII, OPC e IEC 61850. Essas opções de comunicação ajudam as organizações a disponibilizar as informações de DGA para as equipes adequadas, de acordo com o local e a infraestrutura de comunicação existente.
Onde o monitoramento on-line avançado de DGA oferece mais valor?
O nível de monitoramento necessário deve refletir a importância, o ambiente operacional e a condição do transformador, bem como as possíveis consequências de uma falha.
O folheto do TM8 identifica transformadores elevadores de geradores, grandes transformadores de transmissão e transformadores críticos de subestações como aplicações importantes. O equipamento também pode ser utilizado em transformadores relevantes de geração, transmissão e distribuição que exigem informações frequentes sobre sua condição.
O monitoramento multigás avançado pode ser especialmente relevante quando os operadores precisam de medições frequentes, vários métodos de diagnóstico e maior visibilidade das mudanças nas condições dos gases. Ele também pode fazer parte de uma estratégia mais ampla de monitoramento de transformadores, especialmente quando os dados precisam ser acessados remotamente ou combinados com outras informações de condição.
Transformando dados de DGA em melhores decisões de manutenção
O monitoramento on-line de DGA não substitui os testes laboratoriais, o julgamento de engenharia nem um programa completo de manutenção de transformadores. Seu valor está em fornecer às equipes de gestão de ativos medições frequentes e repetíveis que mostram como a condição do transformador muda ao longo do tempo.
O Serveron TM8 oferece DGA on-line de oito gases como padrão, com monitoramento de nitrogênio disponível mediante solicitação do cliente, totalizando nove gases medidos. Ele combina cromatografia gasosa, intervalos de análise ajustáveis, ferramentas de diagnóstico e dados adicionais sobre a condição do transformador em uma única solução de monitoramento.
Quando conectado ao TM View ou SmartSUB, essas informações podem fazer parte de um processo mais amplo de avaliação da condição do transformador.
Para os operadores responsáveis por transformadores críticos, a questão não é mais apenas se o DGA deve ser realizado. É preciso saber se os dados de DGA disponíveis são frequentes, detalhados e conectados o suficiente para apoiar decisões quando a condição do transformador começa a mudar.
Conheça o monitor on-line de DGA Serveron TM8
Referências
- Departamento de Energia dos Estados Unidos, Large Power Transformer Resilience Report, 2024:
https://www.energy.gov/sites/default/files/2024-10/EXEC-2022-001242%20-%20Large%20Power%20Transformer%20Resilience%20Report%20signed%20by%20Secretary%20Granholm%20on%207-10-24.pdf - IEEE, IEEE C57.104-2019: Guide for the Interpretation of Gases Generated in Mineral Oil-Immersed Transformers:
https://ieeexplore.ieee.org/document/8890040 - Comissão Eletrotécnica Internacional, IEC 60599:2022 – Guidance on the Interpretation of Dissolved and Free Gases Analysis:
https://webstore.iec.ch/en/publication/66491 - CIGRE, Guideline for Online Dissolved Gas Analysis Monitoring:
https://www.cigre.org/userfiles/files/News/2022/TOR-JWG%20A2_D1_67_Guideline%20for%20online%20dissolved%20gas%20analysis%20monitoring.pdf - Qualitrol, Serveron TM8 Multi-Gas On-Line Dissolved Gas Monitor:
https://www.qualitrolcorp.com/products/TM8
