Como escolher um sistema de monitoramento da linha local do transformador? Comparação de soluções ultrassônicas, HF e UHF

• método ultrassônico: Localiza o ponto de descarga através da detecção de sinais ultrassônicos (20 kHz a 300 kHz) gerados por descargas parciais. O sensor é instalado na parede externa do tanque de óleo, sendo sensível a descargas internas, mas apresentando menor sensibilidade a descargas de coroa.
• Método da corrente de alta frequência: Detecta correntes de pulso de descargas parciais (30 kHz a 30 MHz) por meio de um transformador de corrente de alta frequência (CT) instalado no fio de aterramento; possui a mais alta sensibilidade, sendo capaz de captar sinais de descargas parciais muito fracos
• Método UHF: Utiliza antenas ou sondas para captar ondas eletromagnéticas de radiação de descarga parcial (300 MHz a 3 GHz); possui a maior resistência a interferências e é adequado para subestações em ambientes com forte campo eletromagnético
• Fusão de múltiplos sensores: Cada uma das três metodologias tem seu ponto forte — o ultrassom é ideal para localização, a corrente de alta frequência é ideal para sensibilidade e a ultra-alta frequência é ideal para resistência a interferências; a solução combinada abrange o maior número de cenários

1. Princípios e características dos três métodos de detecção

2. Recomendações de seleção com base em cenários

2.1 Solução com um único sensor — Opção econômica para iniciantes

Se o orçamento for limitado e for necessária apenas uma função básica de alerta de descarga parcial, a solução com um único sensor ultrassônico é a opção mais simples. A instalação é muito prática: basta colar o sensor diretamente na parede do tanque de óleo. É adequada para a monitorização básica de transformadores de distribuição de 35 kV ou menos. A limitação reside no fato de não ser sensível à descarga de corona e de não conseguir distinguir os tipos de descarga.

2.2 Solução com dois sensores — a opção com melhor custo-benefício

A combinação de ultrassom e corrente de alta frequência é a mais comum entre os sistemas de dois sensores. O sensor de corrente de alta frequência oferece captura de sinal de alta sensibilidade, enquanto o sensor de ultrassom fornece uma referência para a localização da descarga. Ambos são complementares e cobrem basicamente os tipos comuns de descargas parciais em transformadores. É adequado para as necessidades de monitoramento de descargas parciais em transformadores principais de subestações urbanas de 110 kV.

2.3 Solução de fusão de três sensores — configuração topo de linha

A solução tripla que combina ultrassom, corrente de alta frequência e ultra-alta frequência é a configuração de ponta para o monitoramento de descargas parciais. Os sinais dos três sensores são analisados de forma integrada na unidade de diagnóstico: a corrente de alta frequência capta sinais fracos, o ultrassom auxilia na localização e a ultra-alta frequência filtra interferências ambientais. Adequado para subestações centrais de 220 kV e acima, bem como para cenários de aplicação com os mais elevados requisitos de monitoramento de descargas parciais.

3. O valor da fusão multissensorial

O uso de múltiplos sensores não se resume a uma simples exibição paralela de dados; o segredo está na fusão — quando dois ou mais sensores detectam sinais de descargas parciais no mesmo intervalo de tempo, é possível aumentar significativamente a confiabilidade do sinal e eliminar os falsos alarmes de um único sensor. Ao mesmo tempo, a sensibilidade de diferentes sensores a diferentes tipos de descarga é complementar: o ultrassom é sensível a descargas em espaços de ar internos, a corrente de alta frequência é sensível a correntes pulsadas em circuitos de aterramento, e a ultra-alta frequência é sensível a descargas precursoras de arco de alta energia.

O algoritmo de diagnóstico integrado combina as características dos sinais de três sensores, gerando conclusões diagnósticas mais precisas e abrangentes do que as obtidas com um único sensor — esse é o principal valor da solução multissensor.

4. perguntas frequentes

4.1 Pergunta: Qual das três opções de sensores é a mais adequada para transformadores antigos?

Resposta: O estado de isolamento dos transformadores antigos já está fragilizado, o que aumenta o risco de descargas parciais. Recomenda-se, no mínimo, a adoção de um sistema com sensores duplos de ultrassom e corrente de alta frequência — a alta sensibilidade da corrente de alta frequência na captação de sinais de descargas parciais permite um alerta precoce mais imediato. Se o orçamento permitir, a solução tripla oferece maior segurança.

4.2 P: O sensor ultrassônico precisa de um agente de acoplamento?

Resposta: Durante a instalação, é necessário aplicar um agente de acoplamento específico para eliminar a bolsa de ar entre o sensor e a parede do tanque, garantindo um bom acoplamento acústico. Alguns sistemas utilizam um método de instalação por fixação magnética, em que o agente de acoplamento já vem aplicado na superfície de contato do sensor, estando pronto para uso imediato após a instalação.

4.3 Pergunta: Os sensores de UHF e os sensores ultrassônicos podem ser usados como substitutos um do outro?

Resposta: Não. Os princípios físicos dos dois são completamente diferentes; eles detectam sinais físicos distintos gerados por descargas parciais (ondas eletromagnéticas vs. ondas sonoras), e as faixas de frequência cobertas não se sobrepõem. Em ambientes com forte interferência eletromagnética, a vantagem da UHF em termos de resistência à interferência é insubstituível; no que diz respeito à localização de descargas parciais, a vantagem do ultrassom em termos de precisão é igualmente insubstituível.

4.4 P: Qual é o local mais adequado para instalar um sensor de corrente de alta frequência?

Resposta: Normalmente, são instalados no fio de aterramento do núcleo do transformador, no fio de aterramento das braçadeiras ou no fio de aterramento do ponto neutro. Os sinais de descargas parciais captados em diferentes locais têm origens distintas; um sistema multicanal permite a instalação simultânea de sensores em vários locais, utilizando a diferença no tempo de chegada dos sinais para auxiliar na determinação da direção da fonte de descarga.

4.5 Pergunta: É necessário escolher o sistema com o maior número de canais?

Resposta: O número de canais determina quantos sensores podem ser conectados simultaneamente. Um sistema de 4 canais já é suficiente para atender às necessidades da maioria dos transformadores principais de 110 kV (por exemplo, 2 sensores ultrassônicos + 2 sensores de alta frequência). O sistema de 6 canais é adequado para transformadores de grande porte com tensão igual ou superior a 220 kV ou para cenários que exijam monitoramento em vários pontos. Basta encontrar o equilíbrio entre a escolha do modelo e o orçamento; não significa que quanto mais, melhor.

5. resumo

A escolha do modelo deve partir das necessidades: se a prioridade for a capacidade de localização, opte pelo ultrassom; se for a sensibilidade, opte pela corrente de alta frequência; se for a resistência a interferências, opte pela ultra-alta frequência. A combinação de dois sensores atende à maioria das necessidades, enquanto a fusão de três sensores oferece a proteção mais abrangente.

Isenção de responsabilidade: o conteúdo deste artigo destina-se apenas a trocas técnicas e referências, e não constitui nenhuma forma de compromisso de aquisição ou oferta de contrato. Os parâmetros técnicos do produto, a configuração e o preço do contrato real e do acordo técnico prevalecerão. Os dados técnicos e os casos envolvidos neste artigo são provenientes de informações públicas e práticas de engenharia, se atualizados sem aviso prévio.

Precisa de orientação para escolher um sistema de monitoramento online de descargas parciais em transformadores? Entre em contato com a Innotongda para obter uma solução personalizada de configuração de sensores. Linha de atendimento: 13959168359 (também no WeChat).