Sensores de monitoramento de temperatura de transformadores do tipo seco

发布时间：7 de agosto de 2025 08:48:29

Os transformadores do tipo seco são amplamente utilizados em sistemas de distribuição de energia, plantas industriais e outros cenários devido ao seu resfriamento sem óleo, estrutura compacta, fácil manutenção e outros recursos. No entanto, seus enrolamentos, núcleo de ferro e outros componentes em operação sofrerão perda de calor e, se a temperatura for muito alta, acelerará o envelhecimento do isolamento (ou até mesmo a quebra) e, em casos graves, causará um incêndio.Sensores de monitoramento de temperaturaComo o principal componente do monitoramento das condições do transformador a seco, a capacidade de capturar as mudanças de temperatura em tempo real e fornecer um aviso antecipado é a chave para garantir a operação segura do equipamento.

I. A necessidade de monitoramento da temperatura de transformadores a seco

Os materiais de isolamento para transformadores a seco (por exemplo, resina epóxi, papel Nomex, etc.) têm limites de tolerância de temperatura definidos (por exemplo, temperatura máxima permitida de 155 °C para isolamento de classe F, 180 °C para classe H). Se a temperatura exceder o valor limite:

 

  • A resistência mecânica e a resistência elétrica do material isolante são significativamente reduzidas, e a vida útil é drasticamente reduzida (a vida útil pode cair pela metade para cada aumento de 10 °C na temperatura);
  • A resistência do enrolamento aumenta e as perdas crescem ainda mais, criando um ciclo vicioso de “superaquecimento - aumento das perdas - mais superaquecimento”;
  • Casos extremos podem causar acidentes, como curto-circuito nos enrolamentos e incêndio.

 

Portanto, é necessário monitorar a temperatura das peças principais em tempo real por meio de sensores para fornecer suporte de dados para o controle de dissipação de calor (por exemplo, ligar o ventilador) e aviso de falha.

Segundo, tipos e características comuns de sensores de monitoramento de temperatura

Os sensores de monitoramento de temperatura de transformadores do tipo seco precisam ser adaptados aos seusAlta interferência eletromagnética, poeira, espaço compactoOs tipos comuns de ambientes operacionais estão listados abaixo:

1. sensores de resistência de platina (Pt100/Pt1000)

teoriaResistência de platina: Com base na propriedade da resistência do metal de platina de mudar com a temperatura (resistência de 100Ω/Pt100 ou 1000Ω/Pt1000 a 0°C, a linearidade da resistência aumenta em temperaturas mais altas), a temperatura é convertida pela medição do valor da resistência.
especificidades：

  • Alta precisão (erro geralmente ≤±0,1℃~±0,5℃), boa linearidade, adequado para monitoramento de alta precisão;
  • Tempo de resposta mais rápido (milissegundos), alta estabilidade e longa vida útil (até mais de 10 anos);
  • Requer conexão direta com o circuito de medição (transmissão com fio) e é suscetível à interferência eletromagnética (é necessária blindagem).
    Cenários aplicáveisMedição de temperatura por contato direto de partes críticas de enrolamentos e núcleos de transformadores a seco é o tipo mais amplamente utilizado.

2. sensores de termopar

teoriaA diferença de temperatura entre dois metais diferentes (por exemplo, NiCr-NiSi tipo K, Fe-Cu tipo J) formando um circuito fechado gera um potencial termoelétrico (efeito Seebeck), que é convertido em temperatura por meio do valor do potencial.
especificidades：

 

  • Ampla faixa de medição de temperatura (-200℃~1300℃), que pode se adaptar ao cenário de alta temperatura da sobrecarga de curta duração do transformador do tipo seco;
  • Estrutura simples, baixo custo, resistente a vibrações e choques;
  • Menor precisão (erro de ±1℃~±3℃), requer compensação de extremidade fria (a temperatura ambiente afeta a medição) e a linearidade é pior do que a resistência de platina.
    Cenários aplicáveisMonitoramento de temperatura para necessidades que não sejam de alta precisão, como núcleos de ferro, carcaças, etc., ou como um sensor de reserva para resistores de platina.

3. sensores de infravermelho (sem contato)

teoriaTemperatura da superfície: A temperatura da superfície é convertida pela detecção da energia da radiação infravermelha emitida pela superfície do objeto (de acordo com a lei de Planck).
especificidades：

 

  • Medição sem contato sem conexão direta com o dispositivo e sem comprometer o isolamento;
  • A instalação flexível permite o monitoramento de superfícies de enrolamento, carcaças e outras áreas de acesso inconveniente;
  • Não é possível medir a temperatura interna porque ela é afetada pelo ambiente (por exemplo, poeira e vapor de água absorvem a radiação infravermelha e o erro pode chegar a ±2℃~±5℃).
    Cenários aplicáveisSensor de contato: Suplementar aos sensores de contato para monitorar a temperatura geral da superfície do transformador ou em áreas onde não é conveniente instalar sensores de contato.

4. sensores de fibra óptica

teoriaFibra óptica: Usando fibras ópticas para transmitir sinais ópticos, o sinal de temperatura é convertido em uma mudança no comprimento de onda da luz pela propriedade do índice de refração do material da fibra (por exemplo, fibra fluorescente) de mudar com a temperatura e, em seguida, a temperatura é restaurada pelo equipamento de demodulação.
especificidades：

 

  • Extremamente resistente à interferência eletromagnética (as fibras ópticas não são condutoras), adequado para o lado de alta tensão de transformadores do tipo seco e ambientes eletromagnéticos fortes;
  • Resistente à corrosão, resistente à alta pressão (pode ser incorporado dentro do enrolamento), alta precisão de medição (erro ≤ ± 0,5 ℃);
  • Custo mais alto, fibras ópticas fáceis de quebrar (precisam de medidas de proteção), equipamento de demodulação complexo.
    Cenários aplicáveisTransformadores de alta tensão do tipo seco, aplicações sensíveis à interferência eletromagnética ou onde o monitoramento de alta precisão precisa ser incorporado ao enrolamento.

III. posição de instalação do sensor

Distribuição irregular de temperatura em transformadores a seco.Enrolamentos (especialmente pontos quentes), núcleos, ambienteÉ um ponto central de monitoramento e o local de instalação precisa ser selecionado em conjunto com os objetivos de monitoramento:

 

ponto de monitoramento Objetivo do monitoramento Tipos de sensores recomendados Instalação
Ponto de acesso sinuoso Reflete a posição de superaquecimento mais perigosa (temperatura mais alta) Pt100 (pré-embutido), fibra óptica Fabricado para ser embutido no interior do enrolamento (sem danificar o isolamento)
Superfície de enrolamento Ajuda a determinar as tendências gerais de aquecimento Pt100 (adesivo), infravermelho Adesão à superfície do enrolamento (é necessária cola isolante para a fixação)
núcleo de ferro Monitoramento do superaquecimento causado por perdas por correntes parasitas no núcleo de ferro Termopar, Pt100 Fixado em grampos ou superfícies do núcleo
temperatura ambiente Ajuda a determinar as condições de dissipação de calor (por exemplo, alta temperatura ambiente) Pt100, termopar Instalado no ambiente aéreo a 1~2 m ao redor do transformador.

IV. fatores-chave para a seleção

A seleção do sensor precisa ser combinada com o tipo de transformador a seco, o ambiente operacional, a necessidade de precisão e o julgamento abrangente:

 

  1. Faixa de temperaturaTemperatura de operação: Precisa cobrir a temperatura normal de operação do equipamento (30℃~120℃) e a temperatura de sobrecarga de curto prazo (por exemplo, acima de 150℃);
  2. exatoO monitoramento do ponto de acesso do enrolamento precisa estar dentro de ±0,5°C (por exemplo, Pt100, fibra óptica), o monitoramento ambiental pode ser relaxado para ±2°C;
  3. capacidade anti-interferênciaOs sensores de fibra óptica são preferidos no lado de alta pressão para ambientes eletromagnéticos fortes, e os sensores Pt100 (blindados) no lado de baixa pressão;
  4. Compatibilidade de instalaçãoOs enrolamentos incorporados devem ser selecionados a partir de sensores miniaturizados e bem isolados (por exemplo, Pt100 com um diâmetro de ≤3 mm) para evitar danos ao isolamento;
  5. estabilidadeProteção contra vibração: Necessário para suportar vibração, poeira, umidade (por exemplo, classificação IP65) e ter uma expectativa de vida útil de ≥ 5 anos.

V. Componentes do sistema de monitoramento de temperatura

Os sensores são componentes de “detecção” de front-end que precisam trabalhar com sistemas de back-end para obter uma funcionalidade completa de monitoramento:

 

  • Módulo de aquisição de dadosSensor: Converte sinais de sensores (resistência, potencial, sinais de luz) em sinais digitais;
  • Unidade de exibição e alarmeExibição em tempo real do valor da temperatura e aviso por meio de som e luz, SMS etc. quando o limite é excedido;
  • módulo de controleLigação de dispositivos de resfriamento (por exemplo, ventiladores) para iniciar automaticamente o resfriamento quando a temperatura estiver muito alta.

resumos

A função principal dos sensores de monitoramento de temperatura de transformadores a seco é “detecção precoce, alerta precoce”, e diferentes tipos de sensores têm suas próprias vantagens e desvantagens:Pt100O melhor custo-benefício e adequado para a maioria dos cenários;Sensores de fibra ópticaÉ a primeira opção para ambientes eletromagnéticos fortes;sensor infravermelhoAdequado para monitoramento suplementar. Na prática, uma combinação de “contato + sem contato” é usada com frequência, levando em conta a precisão e a segurança e fornecendo uma garantia confiável para a operação estável de transformadores a seco.