O que é um dispositivo de medição da temperatura do transformador?

O que é um dispositivo de medição da temperatura do transformador?

O dispositivo de medição de temperatura do transformador é um dispositivo automatizado especialmente projetado para monitorar e controlar a temperatura de partes críticas do transformador em tempo real. Ele mede continuamente a temperatura no interior do transformador (principalmente os enrolamentos e o óleo isolante) por meio de sensores de temperatura de alta precisão e converte os sinais de temperatura em dados visualizados. Mais importante ainda, é um sistema de proteção inteligente que pode executar automaticamente uma série de operações, como alarme, ativação do sistema de resfriamento ou corte direto da fonte de alimentação do transformador quando a temperatura atinge o valor de aviso predefinido, a fim de evitar danos permanentes ao equipamento devido ao superaquecimento.

Por que o monitoramento da temperatura é tão importante?

A vida útil de um transformador depende, em grande parte, da saúde de seus materiais isolantes internos, e a temperatura é o principal fator que afeta o envelhecimento do isolamento. Temperaturas excessivas podem acelerar drasticamente a decomposição química e a deterioração física dos materiais de isolamento, tornando-os frágeis e perdendo a resistência do isolamento. Portanto, o monitoramento preciso da temperatura é essencial para evitar danos por superaquecimento, prolongar significativamente a vida útil do transformador por meio do controle da temperatura operacional dentro de uma faixa razoável e fornecer uma base fundamental para avaliar a capacidade de carga do transformador. Mudanças anormais na temperatura também são uma indicação precoce de falha interna e podem fornecer informações valiosas para a manutenção preventiva.

Quais são os principais locais que ele monitora principalmente?

A principal tarefa de um dispositivo de medição de temperatura de transformador é monitorar os dois locais que melhor refletem a saúde do equipamento:

1. Temperatura do enrolamento: o enrolamento é a principal fonte de calor quando o transformador está em funcionamento, sua temperatura interna é o ponto mais alto, ou seja, a “temperatura do ponto quente do enrolamento”, para decidir se o transformador pode operar com segurança dentro das limitações fundamentais. Esse é o indicador de monitoramento mais crítico.

2. Temperatura do óleo superior: para transformadores imersos em óleo, o óleo isolante é o principal meio de resfriamento. A temperatura do óleo superior pode refletir de forma abrangente a geração geral de calor do transformador e a eficiência de resfriamento do sistema de resfriamento.

Como funciona o dispositivo de medição de temperatura?

Dependendo do tipo de transformador, o princípio e a tecnologia de medição de temperatura variam.

Medição de temperatura de transformadores imersos em óleo: tradicionalmente, é usado o “método de simulação térmica”. Nesse método, a temperatura do óleo é medida diretamente por meio de um pacote sensor de temperatura colocado na camada superior do óleo do transformador. Ao mesmo tempo, uma pequena corrente proporcional à corrente de carga do transformador flui por um elemento de aquecimento dentro do dispositivo de medição de temperatura, que é colocado próximo ao pacote para simular o aumento de temperatura dos enrolamentos devido à corrente de carga. Por fim, o dispositivo exibe o valor sobreposto da temperatura do óleo e o aumento de temperatura simulado, refletindo assim indiretamente a temperatura do ponto quente do enrolamento.

Medição de temperatura do transformador do tipo seco: essa forma é mais direta. No processo de fabricação, o RTD de platina Pt100 e outros sensores de temperatura são incorporados diretamente no enrolamento trifásico interno. Ao conectar esses sensores, o dispositivo de medição de temperatura mede em tempo real as alterações no valor da resistência e, de acordo com a correspondência precisa entre “resistência e temperatura”, calcula diretamente a temperatura real do enrolamento.

Medição de temperatura por fibra óptica fluorescente: atualmente, essa é a tecnologia de medição de temperatura mais avançada e precisa. Na fabricação de transformadores, sensores de fibra óptica fluorescente não condutores são colocados diretamente nas voltas do enrolamento. O princípio é usar um material fluorescente específico na excitação do pulso de luz; o tempo de decaimento da fluorescência e a temperatura têm uma correspondência precisa. Como a própria fibra óptica é isolada e não está sujeita a nenhuma interferência eletromagnética (EMI), ela permite a medição mais direta, segura e precisa dos pontos quentes do enrolamento, especialmente para transformadores importantes com altos níveis de tensão e requisitos de alta confiabilidade.

Funções principais do dispositivo de medição de temperatura

Um dispositivo completo de medição de temperatura do transformador geralmente tem as seguintes funções principais:

1. Medição e exibição de dados: mede com precisão e faz o ciclo da temperatura em tempo real dos enrolamentos e do óleo.

2. Controle do sistema de resfriamento: quando a temperatura atinge o valor predefinido de “iniciar ventilador”, fecha automaticamente o relé e inicia o ventilador ou a bomba de óleo para resfriamento forçado; quando a temperatura cai, fecha automaticamente o sistema de resfriamento.

3. Função de alarme: quando a temperatura excede o valor de “alarme” definido, o sinal de comutação de saída e os avisos sonoros e luminosos notificam o operador para que preste atenção.

4. Proteção contra disparo por excesso de temperatura: quando a temperatura atinge o limite do equipamento para suportar o valor de “disparo”, a saída de um sinal de comutação decisivo corta diretamente a fonte de alimentação do transformador, implementando o mais alto nível de proteção.

5. Comunicação e transmissão remota: geralmente equipada com RS485 e outras interfaces de comunicação, pode transmitir todos os dados de temperatura e o status do equipamento para o sistema de monitoramento em segundo plano, para obter monitoramento remoto e autônomo.

Perguntas frequentes (FAQ)

P: Por que os dispositivos de medição de temperatura têm dois pontos de temperatura diferentes para “alarme” e “disparo”?
R: Isso serve para proteção gradual e gerenciamento preventivo. O ponto de temperatura de “alarme” mais baixo serve como um aviso antecipado, alertando o operador de que a temperatura do transformador está alta e que a carga ou o sistema de resfriamento precisa ser verificado quanto à normalidade, dando a oportunidade de intervenção manual. O ponto de temperatura de “disparo” mais alto é a última linha de defesa, indicando que a temperatura atingiu o limite perigoso e que a fonte de alimentação deve ser cortada imediatamente para evitar acidentes graves, como a queima do equipamento.

P: Qual é a diferença usual entre a temperatura do enrolamento e a temperatura do óleo superior?
R: Essa diferença é chamada de “aumento da temperatura do enrolamento em relação ao óleo” e não é um valor fixo, mas varia de acordo com a carga do transformador. Quanto maior a carga, mais corrente flui pelos enrolamentos, mais calor é gerado e maior é essa diferença de temperatura. Com carga total, essa diferença pode chegar a 20 a 30 graus Celsius ou até mais, dependendo do projeto e do método de resfriamento do transformador.

P: O que torna os dispositivos de medição de temperatura com fibra óptica fluorescente superiores aos métodos tradicionais?
R: A principal vantagem está em três pontos: primeiro, “direto”, está diretamente em contato com o enrolamento, a medição é a temperatura real do ponto quente, em vez de valores analógicos; segundo, “preciso”, alta precisão de medição, velocidade de resposta rápida; terceiro, “seguro”. Em terceiro lugar, é "seguro", a própria fibra óptica é um isolante, completamente livre da interferência de alta tensão e de fortes campos eletromagnéticos, o que elimina fundamentalmente a possibilidade de introduzir riscos elétricos devido à medição de temperatura.

P: Posso adicionar um dispositivo de medição de temperatura ao meu transformador antigo?
R: Para transformadores do tipo seco, é muito difícil fazer o retrofit em um estágio posterior se os sensores não forem pré-construídos no momento da fabricação. No caso de transformadores imersos em óleo, é fácil reequipar ou substituir o termostato tradicional que mede a temperatura superior do óleo e simula a temperatura do enrolamento. No entanto, para obter a medição de temperatura por fibra óptica, é necessário retornar à fábrica para a revisão ou fabricação de fibras ópticas pré-embutidas, que não podem ser adaptadas ao campo dentro do enrolamento.