J.P.C. GUTIERREZ - MANUTENÇÃO INDUSTRIAL/VERIFICAÇÃO DO MEDIDOR DA TEMPERATURA DO ÓLEO ISOLANTE
O medidor de nível de líquido do transformador indica a quantidade de fluido isolante dentro do tanque. Crédito da foto: ebay.
O núcleo e as bobinas dos transformadores preenchidos com líquido, como o nome indica, são imersos em um líquido. Este líquido serve a dois propósitos.
Primeiro, é uma parte importante do meio isolante. Em segundo lugar, serve para transferir o calor dos enrolamentos para ser dissipado pelas aletas de resfriamento, superfície do tanque ou radiador.
O nível do líquido deve ser verificado regularmente, especialmente após um longo período de baixa carga em baixa temperatura ambiente, quando o nível deve estar em seu ponto mais baixo. É importante que o líquido seja adicionado antes que o nível caia abaixo do visor ou da leitura inferior do indicador.
O indicador de nível de líquido é calibrado para Temperatura a 25°C em condições normais de operação.
Se um transformador não estiver equipado com um indicador de nível de líquido, o nível do líquido pode ser verificado removendo a placa de inspeção na parte superior do transformador ou removendo a parte superior se nenhuma placa de inspeção estiver disponível. É necessário desenergizar o transformador antes de qualquer procedimento.
As medições de corrente, tensão e temperatura devem ser feitas no momento do pico de carga e a leitura do nível do líquido no final de um período de baixa carga. As leituras são melhor obtidas por meio de medição externa, observe todas as precauções de segurança.
Devem ser mantidos registros permanentes das leituras para comparação com condições semelhantes anteriores. Testes periódicos do fluido isolante são recomendados coletando amostras da válvula de drenagem do tanque.
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2.) Registrar leituras de temperatura
A operação contínua de um transformador em temperatura excessiva acelerará a deterioração do líquido isolante, aumentando o risco de falha.
3.) Observe o medidor de pressão/vácuo
O medidor de pressão/vácuo do transformador indica a integridade da construção do tanque selado.
Referências
Os transformadores são classificados para suportar sua carga nominal em kVA com um determinado aumento de calor quando a temperatura ambiente está em um nível padrão. Por exemplo, um transformador preenchido com líquido pode ser classificado para fornecer a capacidade nominal com um aumento de temperatura de 65°C (149°F) acima de uma temperatura ambiente de 30°C (86°F) (média de 24 horas).
Os valores exatos de aumento de temperatura estão listados na placa de identificação. Se o transformador estiver equipado com medidores de temperatura, as leituras devem ser feitas regularmente e registradas.
Se o medidor tiver um indicador de temperatura máxima, as leituras de ambos os indicadores devem ser registradas e o indicador de temperatura máxima deve ser zerado. Temperaturas excessivas indicam uma sobrecarga ou talvez alguma interferência no sistema de refrigeração.
A operação contínua em temperatura excessiva acelerará a deterioração do líquido isolante, resultando na redução da expectativa de vida do isolamento sólido e aumentando consideravelmente o risco de falha. O monitoramento constante contra superaquecimento pode ser alcançado instalando contatos de alarme especiais no medidor de temperatura.
Comumente encontrados em transformadores do tipo selado, os medidores de pressão/vácuo indicam a integridade da construção do tanque selado. Os medidores de pressão/vácuo devem ser adicionados, sempre que possível, em transformadores selados com provisões para instalá-los.
As leituras deste medidor devem ser comparadas com as recomendações do fabricante para faixas operacionais normais. Altas pressões indicam uma sobrecarga ou problema dentro do tanque e devem ser investigadas imediatamente. Uma leitura sustentada de pressão zero indica um vazamento ou um medidor defeituoso.
A temperatura do óleo e do enrolamento são parâmetros críticos medidos em transformadores de potência e distribuição. A medição de temperatura confiável e precisa garante uma vida mais longa para o seu transformador e é crucial para manter a integridade geral do ativo. Os indicadores de temperatura são mais comumente utilizados para a indicação das temperaturas do topo do óleo ou dos pontos quentes do enrolamento, que são parâmetros críticos para medir dentro de um transformador. Eles são comumente referidos na indústria como 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.
Há 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 exigida nos transformadores de potência. Os indicadores podem ser puramente mecânicos ou ter alguns contatos e eletrônicos integrados para fornecer a capacidade de alarme adicional.
Indicadores remotos de temperatura do enrolamento
As unidades OTI / WTI de montagem remota são usadas para transformadores maiores onde, devido ao seu tamanho, o poço de óleo superior ou bolso não é acessível a partir do solo, dificultando a visualização do mostrador de temperatura. A lâmpada sensora de temperatura é montada em um bolso geralmente de difícil acesso e o corpo do indicador é montado no nível 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. Este capilar é preenchido com um fluido que se expande à medida que a temperatura aumenta e move um ponteiro de indicação na face do mostrador. O mecanismo que aciona o ponteiro é uma das duas tecnologias normalmente usadas para esta aplicação, tipo fole ou tecnologia de mola bourdon. Cada um tem suas próprias vantagens e existem há muitas décadas. Ambos atingem o mesmo objetivo final de direcionar o ponteiro de indicação de temperatura.
Os OTI/WTI de montagem direta são geralmente escolhidos para transformadores menores e de baixa tensão, onde 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 feitos com tecnologia bimetálica. O principal por trás deles é o uso de dois metais diferentes que se expandem em taxas diferentes para acionar o ponteiro indicador no mostrador.
Figura 1. Fator Acelerador de Envelhecimento IEEE, Princípios Fundamentais de Carga e Proteção Térmica de Transformadores; Joe Perez, ERL Phase Power Technologies, Winnipeg, MB, R3Y 1G4
[IEEE padrão. C57.91.1995 / IEC 60076-7:2018] use fórmulas de Arrhenius para deterioração de material de isolamento orgânico com tempo e temperatura
Sensores de temperatura do enrolamento
Além dos tradicionais indicadores de temperatura do enrolamento, a temperatura do enrolamento também pode ser medida usando um dispositivo de temperatura de resistência (RTD) ou através de sensores de temperatura de enrolamento de fibra ótica.
Alguns dos dispositivos de temperatura de resistência (RTD) mais comumente usados são sensores Pt100 ou 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 de enrolamento de fibra ótica são uma opção alternativa aos indicadores de temperatura de enrolamento tradicionais e são inseridos nos enrolamentos no momento da fabricação do transformador de potência. Esta é uma das maneiras mais precisas de medir a temperatura do enrolamento em tempo real.
Gradiente de temperatura de enrolamento em transformadores de potência
A medição da temperatura superior do óleo em um transformador fornece uma boa indicação do estado operacional geral do transformador. O óleo superior geralmente carrega o perfil de temperatura mais alto no transformador, além de medir o enrolamento direto para 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 é um excelente isolante e possui uma grande massa térmica. Simular a temperatura do enrolamento dará uma ideia mais precisa da temperatura dentro dos enrolamentos versus a temperatura do óleo no topo. Os enrolamentos do transformador são onde o calor é gerado e, portanto, você encontrará as temperaturas mais altas. O aumento das temperaturas nos enrolamentos leva ao envelhecimento acelerado e pode sinalizar uma falha no isolamento ou indicar uma condição de falha.
Com base no estilo ou tecnologia do indicador de temperatura do enrolamento que está sendo usado em seu transformador de potência, a temperatura do enrolamento pode ser simulada usando a corrente do transformador de corrente (TC) de várias maneiras. Isso inclui a simulação dentro do próprio dispositivo, através do uso de um poço aquecido ou placa térmica. Esquemas simulados de temperatura de enrolamento são excelentes porque também podem ser adaptados a transformadores mais antigos, não apenas instalados no momento da fabricação como outras soluções de ponto quente, como fibra ótica.
A combinação da temperatura do óleo (superior e inferior) mais o enrolamento direto pode fornecer um modelo térmico altamente preciso para qualquer transformador de potência. Isso fornece uma base para calcular o perfil de carga do transformador. Estima-se que cada aumento incremental de 6 a 8 graus na temperatura aproximadamente dobre a taxa de decaimento de vida útil do transformador de potência. Isso reduzirá drasticamente a vida útil projetada do transformador se ocorrer fuga térmica.