Como escolher um termostato para bobinas de transformador? Princípios da simulação térmica e pontos importantes para a instalação

• O valor diferenciado do termostato de enrolamento: O fato de a temperatura da superfície do óleo estar normal não significa que a temperatura dos enrolamentos esteja segura. O termostato dos enrolamentos utiliza tecnologia de simulação térmica para calcular a temperatura dos pontos quentes dos enrolamentos, concentrando-se na temperatura dos locais mais críticos do material isolante do transformador. Para transformadores principais de 110 kV ou mais, o termostato dos enrolamentos é um dispositivo de proteção indispensável
• Princípios da simulação térmica: A energia é obtida a partir da corrente de carga do transformador por meio de um transformador de corrente; o calor gerado pelo elemento de aquecimento no interior do termômetro é proporcional ao quadrado da corrente de carga (simulando as perdas em cobre); somando-se a temperatura da superfície do óleo, calcula-se a temperatura dos pontos quentes do enrolamento. Não é necessário instalar sensores no interior do enrolamento de alta tensão.
• Relação com o termostato do óleo: O termostato de óleo monitora o estado térmico geral, enquanto o termostato do enrolamento detecta pontos quentes internos. A relação entre os dois é semelhante à complementaridade entre um termômetro (que mede a temperatura superficial do corpo) e uma tomografia computadorizada (que identifica a localização de lesões internas).

1. Explicação detalhada da tecnologia de simulação térmica

O cerne do controlador de temperatura de enrolamentos reside na tecnologia de simulação térmica — ou seja, como calcular indiretamente a temperatura do ponto mais quente no interior do enrolamento sem entrar em contato com o enrolamento de alta tensão. A abordagem técnica consiste em: colocar um elemento de aquecimento dentro do sensor de temperatura, o qual é alimentado por meio de um transformador de corrente (TC) conectado aos cabos da bucha do lado de baixa tensão do transformador. A corrente secundária do TC é proporcional à corrente de carga do transformador, e a quantidade de calor gerada pelo elemento de aquecimento é proporcional ao quadrado da corrente, simulando exatamente a lei física da perda em cobre do enrolamento (I²R). O aumento de temperatura gerado pelo elemento de aquecimento é somado à temperatura da superfície do óleo, e o que é exibido no mostrador do medidor é o valor calculado da temperatura do ponto mais quente do enrolamento.

A principal vantagem desse esquema de medição indireta reside na segurança — todos os componentes de medição de temperatura são instalados no exterior do tanque de óleo do transformador, totalmente isolados dos enrolamentos de alta tensão, não sendo necessário entrar no interior do transformador para a instalação ou manutenção. Comprovada por décadas de aplicação, a tecnologia de simulação térmica apresenta boa precisão sob carga em estado estacionário.

2. Pontos importantes e cuidados a ter durante a instalação

2.1 Instalação do CT

O conjunto de transformadores de corrente deve ser instalado nos cabos dos buchas do lado de baixa tensão do transformador. A relação de transformação do TC deve corresponder exatamente aos parâmetros do elemento de aquecimento do termostato; caso contrário, a proporção do aumento de temperatura simulado ficará incorreta. Durante a instalação, verifique se a orientação do TC está correta e se as conexões do circuito secundário estão bem apertadas — um circuito aberto no lado secundário do TC pode gerar tensões elevadas e perigosas.

2.2 Instalação do sensor de temperatura

Os sensores do termostato de bobina e do termostato de nível de óleo são instalados, respectivamente, em dois suportes independentes localizados na parte superior do tanque de óleo do transformador. Ambos os sensores estão imersos no óleo da camada superior; no entanto, o sensor do termostato de bobina contém um elemento de aquecimento, pelo que é necessário ter cuidado para proteger o trajeto do tubo capilar durante a instalação.

2.3 Proteção dos tubos capilares

O tubo capilar é a parte mecânica mais frágil do termostato. Ao instalá-lo, deve-se evitar curvas fechadas, contato com vibrações e compressão mecânica. Se necessário, utilize uma manga metálica ou uma manga de plástico corrugada para proteção mecânica.

3. perguntas frequentes

3.1 P: O termostato do enrolamento é preciso?

Resposta: O método de simulação térmica apresenta boa precisão sob carga em estado estacionário, sendo capaz de atender à grande maioria das necessidades de engenharia. No entanto, em processos transientes com flutuações bruscas de carga, ocorre um atraso térmico — a inércia térmica do sensor de temperatura faz com que o valor indicado fique defasado em relação às variações reais da temperatura do enrolamento. Se houver uma variação significativa na carga em questão de algumas dezenas de minutos, o termostato levará algum tempo para refletir essa mudança no ponteiro.

3.2 P: Quais são as consequências de escolher a relação de transformação do CT incorretamente?

Resposta: Uma relação de transformação do TC muito alta pode causar aquecimento insuficiente e indicações de temperatura do enrolamento abaixo do normal — o pessoal de operação e manutenção pode pensar que a temperatura do enrolamento está dentro dos limites de segurança, quando na verdade já está superaquecida. Uma relação de transformação do TC muito baixa pode causar aquecimento excessivo e indicações de temperatura elevadas — a equipe de operação e manutenção pode considerar que a temperatura está alta, quando na verdade está normal, levando a reduções de carga ou paradas desnecessárias. Ao selecionar o modelo, é imprescindível que o fabricante calcule o TC adequado com base nos parâmetros nominais do transformador.

3.3 P: Os tubos capilares do termostato do enrolamento e do termostato do nível de óleo podem ser compartilhados?

Resposta: Não. Cada termostato possui um sensor de temperatura e um tubo capilar independentes, instalados em seus respectivos suportes. Trata-se de dois sistemas de medição de temperatura totalmente independentes, que medem e transmitem dados de temperatura diferentes.

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