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www.koeeng.com.br Juarez Koehler (25 set 2015)

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Uso dos triângulos e pentágonos de Duval na interpretação de análises de gases dissolvidos em transformadores

Este texto é uma tradução de apresentação em Power Point feita por Michael Duval, criador do triângulo de Duval e liderança reconhecida internacionalmente no campo de análise de gases dissolvidos (AGD, ou DGA em inglês) para monitoramento das condições do transformador. O objetivo da palestra foi trazer novos “insights” quanto ao uso dos triângulos e pentágonos de Duval na interpretação da AGD.

Falhas catastróficas


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Interpretação dos resultados da AGD

• AGD é um dos métodos mais poderosos e utilizados na detecção de falhas e defeitos em transformadores e na avaliação das suas condições de operação.

• Ao longo dos anos vários métodos de diagnóstico AGD foram desenvolvidos, usando diferentes gases compostos por hidrocarbonetos (H2, CH4, C2H6, C2H4, C2H6, ...).

Métodos de diagnóstico usando hidrocarbonetos:

• Um gás de cada vez (Método do gás chave) • Dois gases de cada vez (Rogers, Método de relações IEC). • Três gases (Triângulos 1, 4 e 5 de Duval). • Quatro gases (Coréia). • Cinco gases – mais recente (Pentágonos 1 e 2 de Duval).

Óxidos de carbono e furanos são utilizados para confirmar os diagnósticos obtidos dos gases hidrocarbonetos quanto ao envolvimento ou não de papel na falha.

Os seis tipos básicos de falhas detectáveis pela AGD:

Usando Rogers, Relações IEC1 e Triângulo 1 de Duval:

• PD: descargas parciais • D1: descargas de baixa

energia • D2: descargas de alta

energia • T1: sobreaquecimento com t < 300ºC • T2: sobreaquecimento com < 300 ºC < t <700ºC • T3: sobreaquecimento com t > 700ºC

1 A NBR7274 também usa o método de relação de dois gases por vez.


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Os 5 subtipos de falhas detectáveis pela AGD usando os triângulos 4 e 5 são:

• S: gaseificação dispersa (“stray gassing”) do óleo com t < 200 ºC • O: sobreaquecimento t < 250 ºC • T2/T3 somente no óleo > 300/700 ºC • C: possibilidade de carbonização do papel com t > 300 ºC (com uma

probabilidade de ~80%, e não 100%) • PD: descargas parciais (mais preciso)

Triângulos 4 e 5 de Duval (atualizado em 2012)

• Usar o triângulo 4 somente com falhas inicialmente identificadas pelo triângulo 1 como sendo dos tipos PD, T1 ou T2.

• Usar o triângulo 5 somente com falhas inicialmente identificadas pelo triângulo 1 como sendo dos tipos T2 ou T3.

• Nunca utilizar os triângulos 4 e 5 com falhas inicialmente identificadas pelo triângulo 1 como dielétricas dos tipos D1, D2 ou DT.

• Veja nos arquivos em Excel os algoritmos dos triângulos 1 a 7.


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Pentágonos 1 e 2 de Duval (2014) usando H2, C2H6, CH4, C2H4 e C2H2.


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• O pentágono 1 pode ser utilizado para identificar 6 tipos básicos de falhas (PD, D1, D2, T1, T2 ou T3) e “stray gassing” S.

• O pentágono 2 pode ser utilizado para identificar as 3 falhas elétricas básicas D2, D1 e PD, e as 4 falhas dos subtipos S, O, C e T3/T2 somente no óleo (“T3-H, T2-H”).

• AGD na região C indica a possibilidade de haver somente carbonização do papel (com uma probabilidade de ~80%, e não 100%)

• Veja nos arquivos em Excel os algoritmos dos pentágonos 1 e 2.

Exemplo 1: Retificador 20 kV, 20 MVA, (A.M. Haug)

Comentário: Encontrado comutador queimado na inspeção, conforme previsto (T3-H).


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Exemplo 2: Transformador 24kV, 40 MVA (R. Schneider)

Comentários: Alarme do Buchholz; Ligações carbonizadas encontradas na inspeção (C)

Exemplo 3: Transformador 66kV, 25 MVA (E. Alzieu)


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Comentário: Isolação das chapas de aço da armadura inferior sobreaquecidas encontradas na inspeção (O) Exemplo 4: Transformador selado com papel diamantado (S. Bhumiwar)

Comentário: Sobreaquecimento do papelão entre enrolamentos encontrado na inspeção.

Falha simples x falha múltipla no Transformador

• Triângulos 1, 4 e 5, e pentágonos 1 e 2, assim como todos os demais métodos de diagnósticos (Rogers, etc), foram inicialmente desenvolvidos para detectar somente falhas simples.

• Contudo a mistura de falhas (múltiplas falhas) algumas vezes ocorre em operação, e são muito difíceis de identificar com segurança, porque elas produzem misturas de gases.

• Por exemplo, misturas das falhas D1 e T3 podem aparecer erroneamente como uma composição de gases na zona D2 do triângulo 1 e do pentágono 1.

• Misturas de falhas T3 somente no óleo (T3-H) e sobreaquecimento O podem aparecer erroneamente na zona C do triângulo 5 e do pentágono 2.

• Misturas das falhas S e T2 podem aparecer de forma incorreta nas zonas T1 ou O dos pentágonos 1 e 2.


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Detecção de múltiplas falhas em transformadores

• Quando há uma mudança no padrão dos gases ao longo do tempo, e quando os triângulos 1, 4 e 5, e os pentágonos 1 e 2 não dão o mesmo diagnóstico, isto pode ser uma indicação de falhas múltiplas.

• Isto ocorre porque a representação em cada gráfico é mais sensível a um dos gases (exemplo: H2 ou C2H4), e, portanto, a alguma falha (exemplo: S ou T3 no óleo).

• Para detectar com maior facilidade falhas múltiplas, pode ser útil subtrair os gases da penúltima medição das quantidades obtidas na última medição.

Exemplo 5: Falhas múltiplas - Transformador 189kV 47MVA (E. Alzieu)

Comentário: Sobreaquecimento dos cabos de ligação e bobinas, e arco nas bobinas encontrados na inspeção.

Comentário: Uma mistura das falhas O + T3-H + D ocorreu na realidade neste transformador.


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Exemplo 6: Transformador para hidroelétrica de alta tensão (E. Alzieu)

Comentário: Uma mistura das falhas S + O + T3-H + D aparentemente ocorreu neste transformador.


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Exemplo 7: Retificador 120kV 48MVA (A.M. Haug)

Comentário: Carbonização do papel das bobinas encontrada em inspeção em 2010, e carbonização dos cabos de ligação em 2013.

Comentário: Uma mistura das falhas S e C ocorreu na realidade em 2010.


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Uso de coordenadas triangulares

Exemplo:

Se CH4 = C2H4 = C2H2 = 100 ppm, as coordenadas triangulares a usar são: %CH4 = %C2H4 = %C2H2 = 100/300 = 33.3%, e correspondem a somente um ponto no triângulo.


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Cálculo das coordenadas da AGD nos pentágonos

• Os resultados da AGD usados neste exemplo para H2, C2H6, CH4, C2H4 e C2H2 são: 31, 130, 192, 31 e 0 ppm;

• Ou seja, a percentagem relativa de cada gás é respectivamente: 8, 34, 50, 8 e 0%.

• O ponto AGD point é o centroide (quadrado azul) do polígono vermelho;

• Todos2 os pontos da AGD estão dentro do pentágono azul (40%).

2 NT: Esta afirmação não ficou clara, pois CH4 está fora do pentágono azul.

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