As inspeções de rotina e a monitorização de condições são essenciais, mas nem todos os métodos fornecem o nível de perceção necessário para detetar problemas numa fase inicial. Para transformadores de alta tensão, a ferramenta de diagnóstico mais fiável e amplamente adotada é a Análise de Gases Dissolvidos (DGA). Ao analisar os gases dissolvidos no óleo isolante do transformador, a DGA revela falhas elétricas e térmicas ocultas muito antes de se tornarem visíveis ou causarem danos superficiais.

Este artigo explora o funcionamento do DGA, os tipos de problemas que deteta e porque é a base da manutenção preditiva para transformadores HT.

Porque é que as inspeções por si só não são suficientes

Os métodos de inspeção tradicionais e as técnicas externas, como a termografia infravermelha, são úteis, mas limitam-se a detetar problemas visíveis ou superficiais. Um transformador pode parecer normal visto de fora, enquanto que internamente já ocorre uma degradação severa.

Por exemplo, a rutura do isolamento pode libertar gases sem produzir sintomas externos imediatos. Da mesma forma, as descargas parciais dentro dos enrolamentos ou arcos elétricos no óleo podem permanecer invisíveis até que a falha se transforme numa falha grave. Quando surge o aquecimento da superfície ou as alterações físicas, os danos são normalmente extensos.

É aqui que o DGA se destaca. Em vez de esperar por sinais externos, analisa diretamente as provas químicas contidas no óleo do transformador, oferecendo uma indicação precoce e precisa dos problemas internos.

O que é a análise de gases dissolvidos (DGA)?

O DGA é um método de diagnóstico laboratorial que analisa os gases dissolvidos no óleo isolante do transformador. Quando os materiais isolantes ou o óleo se rompem devido a stress elétrico ou térmico, libertam gases em concentrações mensuráveis. Ao identificar estes gases e interpretar as suas proporções, os engenheiros podem determinar o tipo de avaria que está a ocorrer no transformador.

O processo envolve a recolha de uma amostra de óleo, a extração dos gases dissolvidos e a sua análise por cromatografia gasosa. Os resultados são depois comparados com as normas internacionais, como a IEC 60599 ou a IEEE C57. 104, permitindo aos especialistas classificar a condição do transformador e recomendar ações corretivas.

Assinaturas de avarias em DGA

Gases diferentes correspondem a diferentes condições de falha, fazendo do DGA uma “impressão digital” de diagnóstico eficaz da saúde do transformador:

• Hidrogénio (H₂):Frequentemente associado à descarga parcial ou à atividade da corona.

• Metano (CH₄) e Etano (C₂H₆):Associado ao sobreaquecimento de baixo nível do óleo ou do isolamento.

• Etileno (C₂H₄):Indica o sobreaquecimento de alta temperatura de enrolamentos ou condutores.

• Acetileno (C₂H₂):Forte evidência de arco elétrico ou descarga elétrica severa.

• Monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO₂):Aponta para a degradação de isolamento à base de celulose, como papel ou cartão prensado.

Ao analisar não só a presença destes gases, mas também as suas proporções relativas, as equipas de manutenção podem distinguir entre processos de envelhecimento inofensivos e falhas perigosas em desenvolvimento.

Porque é que o DGA é indispensável

A maior vantagem do DGA reside na sua capacidade de detetar falhas numa fase inicial. Ao contrário das inspeções externas, proporciona uma janela direta para a condição interna de um transformador. Por ser não intrusivo, não requer desligamento ou desmontagem, o que o torna prático mesmo para transformadores que necessitam de permanecer em funcionamento contínuo.

O método também oferece uma cobertura abrangente, detetando problemas térmicos, elétricos e de isolamento num único teste. Conta com décadas de utilização e padronização na indústria, o que significa que os resultados são consistentes e comparáveis ​​em instalações de todo o mundo. Para os gestores de ativos, isto traduz-se em menores riscos, maior vida útil dos transformadores e poupanças significativas de custos, evitando falhas não planeadas.

Quando realizar DGA

A DGA é mais eficaz quando realizada regularmente como parte de um programa de monitorização de condições. Muitos operadores programam testes anuais ou semestrais para estabelecer tendências fiáveis. Deve também ser realizada após eventos de funcionamento invulgares, como falhas no sistema, raios ou picos repentinos de carga, uma vez que podem desencadear a geração de gás dentro do transformador.

Acompanhar as tendências dos resultados ao longo do tempo é particularmente valioso. Um único teste fornece informações úteis, mas a monitorização a longo prazo revela se as concentrações de gás são estáveis, aumentando gradualmente ou apresentando picos repentinos. Esta análise de tendências permite que os operadores atuem no momento certo — antes que uma falha em desenvolvimento se transforme numa falha crítica.

Técnicas Complementares

Embora a DGA seja a principal ferramenta de diagnóstico dos transformadores de alta tensão, não é utilizada isoladamente. Para uma avaliação completa da saúde do transformador, é frequentemente combinada com outros testes. A termografia infravermelha pode identificar o sobreaquecimento em componentes externos, como casquilhos ou radiadores. O teste de resistência do enrolamento deteta alterações subtis nas condições do condutor. A análise de furano fornece informações sobre a degradação do isolamento de celulose, enquanto o teste de teor de humidade avalia a presença de água no óleo, o que reduz a rigidez dielétrica.

Juntos, estes métodos formam uma estratégia de manutenção abrangente, com o DGA no centro.

Aplicações do mundo real

Em diversos setores e concessionárias de serviços públicos, o DGA tem-se mostrado valioso, vezes sem conta. As centrais de geração de energia contam com ele para monitorizar transformadores em subestações, onde a fiabilidade é inegociável. As centrais industriais utilizam-no para proteger as linhas de produção contra perdas inesperadas de energia. Os concessionários de serviços públicos aplicam o DGA em frotas inteiras de transformadores para priorizar os orçamentos de manutenção e prolongar a vida útil dos ativos. Em muitas destas operações, o DGA é também complementado por serviços como a revisão de motores elétricos, garantindo que tanto os transformadores como os motores operam de forma fiável sob condições exigentes.

Em todos estes casos, o custo relativamente baixo dos testes regulares de DGA é ofuscado pela poupança que gera, seja evitando substituições dispendiosas de transformadores ou prevenindo interrupções não planeadas que podem custar milhões em perda de produtividade.

Melhores práticas para programas DGA

Para maximizar o valor do DGA, as empresas devem seguir as melhores práticas comprovadas:

• Mantenha a consistência na amostragem.O óleo deve ser sempre recolhido em condições controladas para evitar contaminação ou perda de gás.

• Confie na interpretação dos especialistas.As concentrações e proporções de gases devem ser analisadas por profissionais experientes e familiarizados com as normas da indústria.

• Integre com outros diagnósticos.Os resultados do DGA devem ser considerados juntamente com os ensaios elétricos e térmicos para obter uma imagem mais precisa.

• Acompanhe as tendências de longo prazo.Os testes únicos são úteis, mas a análise de tendências ao longo de meses e anos fornece a visão mais clara sobre a saúde do transformador.

• Atue de acordo com os alertas precoces.Mesmo pequenos desvios podem sinalizar um problema em desenvolvimento; uma intervenção rápida é sempre mais económica do que as reparações de emergência.

Conclusão

Os transformadores de alta tensão são ativos vitais e as suas avarias podem causar enormes perdas financeiras e operacionais. A Análise de Gás Dissolvido (DGA) é o método mais eficaz para detetar falhas internas antes que se tornem críticas, oferecendo um nível de perceção que as inspeções externas por si só não conseguem proporcionar.

Ao integrar o DGA num programa de manutenção estruturado, os operadores ganham a capacidade de detetar precocemente falhas ocultas, programar reparações estrategicamente e prolongar a vida útil dos seus equipamentos mais valiosos.