O Pentágono de Duval: Aprimorando o Diagnóstico de Falha de Transformadores
- Augusto Moser
- 24 de mai.
- 4 min de leitura
Atualizado: 26 de mai.
Os transformadores são a espinha dorsal dos sistemas de energia elétrica, e sua falha pode causar interrupções generalizadas e reparos caros. A análise de gás dissolvido (DGA) é uma ferramenta vital para detectar os primeiros sinais de problemas, examinando gases dissolvidos no óleo isolante do transformador. Durante anos, o método do Triângulo de Duval tem sido referência para interpretar os resultados da DGA, mas o Pentágono de Duval oferece uma nova perspectiva que complementa e aprimora essa abordagem.
O Triângulo de Duval: Uma Rápida Recapitulação
O método Triângulo de Duval é uma maneira gráfica de diagnosticar falhas do transformador. Ele usa as porcentagens relativas de três gases—metano (CH₄), etileno (C₂H₄), e acetileno (C₂H₂)—plotado em um triângulo (figura 1). A posição do ponto revela o tipo de falha, como descargas parciais (problemas elétricos de baixa energia), falhas térmicas (superaquecimento) ou arco (descargas elétricas de alta energia). É simples e eficaz, mas considera apenas três dos muitos gases que a DGA pode medir.
Apresentando o Pentágono de Duval 1 e 2
O Pentágono de Duval amplia o jogo incorporando cinco gases: hidrogênio (H₂), metano (CH₄), etano (C₂H₆), etileno (C₂H₄), e acetileno (C₂H₂). Esses gases são plotados em um pentágono, com cada gás atribuído a um cume. A porcentagem relativa de cada gás (por exemplo, o ppm de H₂ dividido pelo ppm total de todos os cinco gases) é marcado ao longo de seu eixo, do centro (0%) ao cume (40%). A mágica acontece quando você calcula o centroide - o "centro de massa" desses cinco pontos. A localização deste único ponto dentro do pentágono indica o tipo de falha.
Os gases são dispostos ao redor do pentágono em ordem de aumento da energia necessária para produzi-los, de H₂ à C₂H₂. Isso espelha a lógica de alguns dos Triângulos de Duval e ajuda a vincular padrões de gases à energias de falha específicas, tornando o diagnóstico mais intuitivo.
Pentágono Duval 1: O Básico
O Pentágono de Duval 1 foi projetado para identificar seis tipos comuns de falhas, além de uma condição extra:
PD (Descargas Parciais): Descargas elétricas de baixa energia, como efeitos corona.
D1 (Baixas Descargas de Energia): Problemas elétricos moderados, como pequenos centelhamentos.
D2 (Descargas de Alta Energia): Arco grave ou grandes falhas elétricas.
T3 (Falhas Térmicas > 700°C): Superaquecimento intenso.
T2 (Falhas Térmicas 300–700°C): Falhas térmicas de temperatura moderada.
T1 (Falhas Térmicas < 300°C): Leve superaquecimento.
S (Gaseamento Disperso): Liberação de gás do próprio óleo, não de uma falha - pense nisso como uma peculiaridade benigna de alguns óleos minerais.
Esta versão se alinha com as categorias de falhas usadas em padrões como IEC e IEEE, tornando-a uma ferramenta familiar, mas expandida. Suas zonas de falha foram definidas usando dados DGA de cerca de 180 transformadores, onde as falhas foram confirmadas por inspeção visual, baseando sua confiabilidade em evidências do mundo real.
Pentágono de Duval 2: Um Mergulho Mais Profundo
O Pentágono de Duval 2 adota uma abordagem mais detalhada, com foco em três falhas elétricas e quatro categorias térmicas avançadas:
PD, D1, D2: Mesmas falhas elétricas do Pentágono 1.
T3-H (Falhas Térmicas apenas no óleo): Problemas de alta temperatura (> 700°C).
C (Carbonização de Papel): Falhas térmicas (em todas as faixas T1, T2, T3) que danificam o isolamento de papel do transformador - um problema sério.
O (Superaquecimento < 250°C): Problemas de calor de baixo nível, muitas vezes menos urgentes.
S (Gaseamento Disperso): O mesmo que no Pentágono 1.
O Pentágono 2 brilha na distinção de falhas térmicas por seu impacto - estejam elas confinadas ao óleo mineral ou envolvam carbonização de papel, o que pode sinalizar uma situação mais arriscada. Como o Pentágono 1, suas zonas são apoiadas por dados DGA confirmados visualmente, garantindo precisão.
Observação: Não é recomendado tentar a identificação de falhas usando o método descrito se todos os níveis dos gases estiverem abaixo dos valores da Tabela 1 do IEEE Std C57.104-2019.
Complementando o Triângulo de Duval
O Pentágono Duval não substitui o Triângulo—ele o aprimora. Enquanto o Triângulo se concentra em três gases, o Pentágono usa cinco, dando uma visão mais ampla da saúde do transformador. Você pode usar qualquer um dos métodos sozinho, mas juntos eles potencializam o diagnóstico, especialmente em casos complicados.
Imagine um transformador onde o Triângulo aponta para uma falha térmica (digamos, T3), mas o Pentágono sugere gaseamento disperso (S). Essa incompatibilidade pode sugerir uma mistura de condições - talvez um gaseamento inofensivo, além de um problema de superaquecimento. O Triângulo pode enfatizar C₂H₄ (ligado a falhas térmicas), enquanto a inclusão do Pentágono de H₂ e C₂H₆ detecta o gaseamento disperso. Comparar os dois ajuda a descobrir essas misturas, orientando os engenheiros a se aprofundar.
A sensibilidade do Pentágono ao hidrogênio e ao etano também o torna melhor na detecção de gaseamento disperso, o que pode ser confundido como uma falha quando apenas utilizado o Triângulo. Essa complementaridade pode evitar reparos desnecessários e refinar decisões de manutenção.
Por que isso importa
O Pentágono de Duval, em ambas as versões, traz uma análise mais rica para a DGA, ao utilizar mais pontos de dados. O Pentágono 1 oferece uma visão geral ampla e prática, enquanto o Pentágono 2 mergulha nas nuances de falhas térmicas - cruciais para avaliar a gravidade. Validadas com dados reais do transformador, essas ferramentas estão prontas para o campo.
Ao combinar o Pentágono com o Triângulo, os engenheiros obtêm uma visão de lente dupla da saúde do transformador, capturando falhas sutis ou mistas que podem escapar através de um único método. Como os sistemas de potência exigem confiabilidade cada vez maior, o Pentágono de Duval é uma adição oportuna ao kit de ferramentas de diagnóstico, ajudando a prevenir falhas e prolongando a vida útil do transformador.
Nossas Soluções
A Plataforma HV Assets Care é uma solução completa para análise de dados e diagnóstico. Inclui todos os métodos recomendados do padrão IEEE, incluindo o Triângulo Duval e o avançado Pentágono de Duval Combinado (conforme a figura abaixo), integrado em um dashboard de gerenciamento de ativos. Além disso, fornece um Health Index (índice de saúde do ativo) com pontuações individuais para a geração de um ranking de ativos. Para mais informações, clique aqui.
Referências
M. Duval and L. Lamarre, "The new Duval Pentagons available for DGA diagnosis in transformers filled with mineral and ester oils," 2017 IEEE Electrical Insulation Conference (EIC), Baltimore, MD, USA, 2017, pp. 279-281, doi: 10.1109/EIC.2017.8004683.
