Como medir a temperatura do óleo do transformador?

A vida útil de um transformador depende da temperatura de seus enrolamentos, que desempenha um papel decisivo no material isolante. Quando a temperatura do isolamento do enrolamento do transformador está na faixa de temperatura do óleo do transformador, de 80 a 130 °C, a taxa de envelhecimento do isolamento dobra a cada aumento de 6 °C na temperatura, ou seja, a vida útil do isolamento é reduzida pela metade, o que é conhecido como a "regra dos seis graus" do envelhecimento do isolamento.

Durante a operação do transformador, geralmente se estipula que 85°C é o limite da temperatura superior do óleo. Na região de Dongying, quando a temperatura superior do óleo atinge mais de 80°C, os sinais de alarme "Alarme de alta temperatura do óleo no corpo do transformador principal XX" e "Aviso de alta temperatura do óleo no corpo do transformador principal XX" serão emitidos.

A temperatura dos transformadores imersos em óleo, tanto do óleo quanto dos enrolamentos, pode ser medida utilizando um termômetro inserido no óleo, na parte superior da carcaça. Isso permite o monitoramento da temperatura geral do transformador. Como os enrolamentos podem gerar calor excessivo durante a operação, eles normalmente apresentam uma temperatura mais alta que a do óleo. O ponto mais quente dentro do transformador, conhecido como ponto quente, é um fator crucial para prever o envelhecimento do isolamento. Esse ponto quente geralmente está localizado próximo às extremidades dos enrolamentos, mas é difícil de medir com precisão. Para monitorar essa temperatura interna, um indicador de temperatura dos enrolamentos é frequentemente utilizado. Portanto, a maioria dos transformadores imersos em óleo é equipada com termômetros tanto para o óleo quanto para os enrolamentos.

O ponteiro preto do termômetro indica a temperatura real de operação, e o ponteiro vermelho indica a temperatura máxima de alarme definida. Quando a temperatura do óleo na camada superior do transformador ultrapassa esse valor, o alarme é acionado, os dois ponteiros colidem, estabelecendo um contato elétrico e emitindo um sinal de alarme, além de uma protuberância na agulha vermelha. Quando a temperatura do óleo ultrapassa a temperatura máxima durante a operação, o ponteiro preto impulsiona a agulha vermelha, que gira, indicando a temperatura máxima atingida durante a operação.

A temperatura do enrolamento em um transformador pode ser considerada como a superposição da temperatura do óleo na camada superior do transformador e da elevação da temperatura do enrolamento em relação ao óleo. Geralmente, a corrente de carga do transformador é adicionada com base no sistema de medição da temperatura do óleo do transformador, e a elevação da temperatura do enrolamento em relação ao óleo é simulada pelo método de simulação térmica, de modo a obter, finalmente, o indicador de temperatura do enrolamento do transformador. O diagrama esquemático do método de implementação específico é mostrado na figura a seguir.

A temperatura Tw do enrolamento de um transformador imerso em óleo pode ser equivalente a:

Tw=T0+k*△Dois

Na fórmula, T0 é a temperatura do óleo na camada superior do transformador, △2 é a diferença de temperatura entre o óleo e o cobre, obtida por simulação térmica, e k é o coeficiente térmico, que está relacionado à capacidade do transformador, à estrutura do enrolamento, etc. O aumento de temperatura do enrolamento em relação ao óleo (△2) depende da corrente que passa pelo enrolamento.

O sistema de medição é composto principalmente por um módulo de detecção de temperatura, um circuito de compensação da medição da temperatura do enrolamento do transformador e um sensor. O circuito de compensação da medição de temperatura e o sensor de temperatura do enrolamento do transformador estão ambos dentro do módulo de detecção de temperatura, que é imerso no óleo da superfície do transformador para medir a temperatura desse óleo. O sensor consiste em duas partes: o sensor de temperatura, conectado ao medidor mecânico de temperatura do enrolamento do transformador, cujo valor de temperatura coletado é exibido na placa indicadora de temperatura; e a resistência térmica Pt100, cujo valor de resistência varia com a temperatura, e o valor de temperatura coletado é enviado para o sistema de monitoramento computadorizado.

As informações sobre a temperatura do óleo são transmitidas para a central de despacho através do método de conexão mostrado na figura abaixo, para permitir o monitoramento em tempo real da temperatura do óleo superior e da temperatura do enrolamento.

1. Como determinar se a variação de temperatura do transformador é normal ou anormal?

Enquanto o transformador está em operação, as perdas de energia tanto no núcleo de ferro quanto nos enrolamentos são convertidas em calor. Isso resulta em um aumento de temperatura em várias partes do transformador, que então se dissipa por radiação e condução. Uma vez atingido o equilíbrio entre a geração e a dissipação de calor, a temperatura se estabiliza em cada componente. A quantidade de perda no ferro permanece constante, enquanto a perda no cobre varia dependendo da carga. Para avaliar o desempenho do transformador, observe a temperatura externa, a temperatura do óleo na parte superior, a carga e a altura do nível de óleo durante a inspeção. Esses valores podem ser comparados com leituras anteriores para determinar se o transformador está funcionando corretamente.

Se a temperatura do óleo estiver acima de 10 °C em comparação com o normal nas mesmas circunstâncias, ou se a temperatura continuar a subir sem alteração na carga e o dispositivo de refrigeração estiver funcionando corretamente, isso indica um problema interno no transformador. É importante verificar se há erros ou falhas no termômetro. O isolamento principal da maioria dos transformadores (conhecido como isolamento Classe A) é feito de papel e pode suportar temperaturas de até 105 °C. Normalmente, a temperatura do enrolamento será de 10 a 15 °C superior à temperatura da superfície do óleo. Por exemplo, se a temperatura da superfície do óleo for de 85 °C, espere uma temperatura do enrolamento entre 95 e 100 °C.

2. Causas da temperatura anormal do transformador

① Temperatura anormal causada por falha interna

Se um transformador apresentar falhas internas, como curtos-circuitos entre espiras ou entre camadas, diversos problemas podem ocorrer. A bobina descarregará para a carcaça, causando aquecimento nas juntas internas dos condutores. Além disso, o aterramento multiponto do núcleo de ferro pode aumentar as correntes parasitas e resultar em superaquecimento. Em alguns casos, o fluxo de dispersão pode formar um circuito fechado com o tanque de óleo de ferro e causar acúmulo de calor. Se outros fatores causarem temperaturas anormais no transformador, a proteção contra gases ou diferencial pode ser acionada. Em casos graves, pode ser necessário injetar óleo no tubo à prova de explosão ou na válvula de alívio de pressão. Nessa situação, é recomendável parar e inspecionar o transformador.

2. Temperatura anormal causada pelo funcionamento anormal do refrigerador

Temperaturas anormais causadas por operação anormal ou falha do resfriador, como pane da bomba submersível, ventilador danificado, obstrução dos tubos de refrigeração, baixa eficiência de resfriamento e falha na abertura da válvula do radiador. O sistema de refrigeração deve ser submetido a manutenção e limpeza periódicas, ou um resfriador reserva deve ser instalado. Caso contrário, a carga do transformador deve ser ajustada.

③ Se o indicador de temperatura apresentar erros ou falhar na indicação, o termômetro deve ser substituído.