Guia completo sobre os indicadores de temperatura do enrolamento

A temperatura do óleo e do enrolamento são parâmetros críticos medidos em transformadores de potência e distribuição. A medição confiável e precisa da temperatura garante uma vida útil mais longa para o seu transformador e é fundamental para manter a saúde geral do ativo. Os indicadores de temperatura são mais comumente utilizados para indicar as temperaturas do óleo superior ou do ponto quente do enrolamento, que são parâmetros críticos a serem medidos em um transformador.

No setor, eles são comumente chamados de Indicadores de temperatura do óleo (OTI) e Indicadores de temperatura do enrolamento (WTI). As concessionárias de energia elétrica geralmente utilizam indicadores de temperatura do óleo e do enrolamento para fornecer sinais de alarme e controle que são usados para ativar os sistemas de controle de resfriamento em um transformador. A manutenção de controles de resfriamento adequados também pode prolongar a vida útil do transformador além da expectativa de vida típica.

Existe uma variedade de tipos diferentes de indicadores de temperatura do óleo e do enrolamento (OTI/WTI) no mercado com base no tamanho e na funcionalidade exigidos nos transformadores de potência. Os indicadores podem ser puramente mecânicos ou ter alguns contatos e componentes eletrônicos integrados para fornecer a capacidade adicional de alarme.

Indicadores remotos de temperatura do enrolamento

As unidades OTI/WTI de montagem remota são usadas em transformadores maiores, nos quais, devido ao seu tamanho, o poço ou bolsa de óleo superior não é acessível a partir do solo, dificultando a visualização do mostrador de temperatura. O bulbo sensor de temperatura é montado em um compartimento que geralmente é de difícil acesso, e o corpo do indicador é montado na altura dos olhos em outro local do transformador.

Um capilar conecta o bulbo sensor de temperatura e o corpo do indicador OTI/WTI, que inclui o mostrador de medição. Esse capilar é preenchido com um fluido que se expande à medida que a temperatura aumenta e move um ponteiro indicador na face do mostrador. O mecanismo que aciona o ponteiro é uma das duas tecnologias normalmente usadas para essa aplicação, do tipo fole ou tecnologia de mola bourdon. Cada uma tem suas próprias vantagens e existe há muitas décadas. Ambas atingem o mesmo objetivo final de acionar o ponteiro de indicação de temperatura.

Indicadores de temperatura de enrolamento e óleo de montagem direta

Os OTI/WTI de montagem direta geralmente são escolhidos para transformadores menores e de baixa tensão, nos quais o indicador de temperatura pode ser submerso diretamente no óleo isolante. Essas unidades podem ser facilmente lidas pelo usuário ao nível dos olhos na posição em que estão montadas. Esses indicadores de temperatura são fabricados com tecnologia bimetálica. O princípio por trás deles é o uso de dois metais diferentes que se expandem em taxas diferentes para acionar o ponteiro indicador no mostrador.

Gradiente de enrolamento em transformadores de potência

A medição da temperatura do óleo de topo em um transformador fornece uma boa indicação do estado operacional geral do transformador. Em geral, o óleo de topo apresenta o perfil de temperatura mais alto do transformador, além da medição do enrolamento direto quanto a pontos quentes de temperatura.

Embora o óleo superior seja uma boa indicação da temperatura mais alta dentro do tanque do transformador, a temperatura geral do óleo muda muito lentamente, pois ele é um excelente isolante e tem uma grande massa térmica. A simulação da temperatura do enrolamento dará uma ideia mais precisa da temperatura no interior dos enrolamentos em comparação com a temperatura do óleo superior. Os enrolamentos do transformador são onde o calor é gerado e, portanto, você encontrará as temperaturas mais altas. O aumento da temperatura nos enrolamentos leva a um envelhecimento acelerado e pode sinalizar uma quebra no isolamento ou indicar uma condição de falha.

Com base no estilo ou na tecnologia do indicador de temperatura do enrolamento que está sendo usado no transformador de potência, a temperatura do enrolamento pode ser simulada usando a corrente do transformador de corrente (CT) de várias maneiras. Isso inclui a simulação dentro do próprio dispositivo, por meio do uso de um poço aquecido ou de uma placa térmica. Os esquemas de simulação da temperatura do enrolamento são excelentes porque também podem ser adaptados a transformadores mais antigos, e não apenas instalados no momento da fabricação, como outras soluções de ponto quente, como a fibra óptica.

A combinação da temperatura do óleo (superior e inferior) com o enrolamento direto pode fornecer um modelo térmico altamente preciso para qualquer transformador de potência. Isso fornece a base para o cálculo do perfil de carga do transformador. Estima-se que cada aumento incremental de 6 a 8 graus na temperatura dobra aproximadamente a taxa de deterioração da vida útil do transformador de potência. Isso reduzirá drasticamente a vida útil estimada do transformador se for permitida a ocorrência de fuga térmica.

_{Figura 1. Fator de aceleração do envelhecimento IEEE, Fundamental Principles of Transformer Thermal Loading and Protection; Joe Perez, ERL Phase Power Technologies, Winnipeg, MB, R3Y 1G4}

Sensores de temperatura do enrolamento

Além dos indicadores tradicionais de temperatura do enrolamento, a temperatura do enrolamento também pode ser medida com um dispositivo de temperatura de resistência (RTD) ou por meio de sensores de temperatura do enrolamento de fibra óptica.

Alguns dos dispositivos de temperatura de resistência (RTD) mais usados são os sensores Pt100 ou a simulação de sensor Pt100. Esses sensores podem ser usados com os métodos de simulação de enrolamento mencionados acima ou com um monitor de transformador de potência.

Os sensores de temperatura do enrolamento de fibra óptica são uma opção alternativa aos indicadores tradicionais de temperatura do enrolamento e são inseridos nos enrolamentos no momento da fabricação do transformador de potência. Essa é uma das formas mais precisas de medir a temperatura do enrolamento em tempo real.