Monitoramento da temperatura de transformadores do tipo seco: localização dos sensores, configurações de alarme e seleção de canais

发布时间：6 de outubro de 2026, 15:02:06

  • Localização dos sensores: Coloque uma sonda Pt100 no duto de ar de cada enrolamento de baixa tensão (fases A, B e C), na seção médio-superior, onde geralmente se forma o ponto quente. Adicione um canal opcional para o núcleo e um canal para o invólucro ou ambiente.
  • Configurações do alarme: defina-os com base na classe de isolamento. Os valores iniciais típicos para a Classe F são: partida do ventilador a 100–110 °C, alarme a 130 °C e desligamento a 150 °C. Para a Classe H, esses valores são 120–130 °C, 155 °C e 170–180 °C. Sempre verifique as especificações na placa de identificação.
  • Seleção de canal: 3 canais cobrem os enrolamentos trifásicos, 4 canais incluem o núcleo e 6 canais oferecem sondas redundantes para unidades críticas. Utilize uma unidade multicanal quando um painel atender a vários transformadores.
  • Tipo de sensor: O Pt100 é adequado para unidades padrão do tipo seco, enquanto as sondas de fibra óptica são adequadas para transformadores com resina moldada ou de alta carga que exigem leituras diretas do ponto quente.
  • Resultados: Um monitor deve incluir relés de ventilador, de alarme e de desligamento, além de Modbus RS485, e deve detectar falhas nos sensores.

Índice

1. Localização dos sensores Pt100 nos dutos de ar do enrolamento LV

IB-Q201: Monitoramento e controle de temperatura para transformadores do tipo seco

Onde se forma o ponto quente

Em um transformador do tipo seco, o calor é dissipado pelo ar; portanto, o ponto mais quente fica dentro do enrolamento, e não em sua superfície. Na maioria dos modelos com resina moldada e VPI, o ponto quente está localizado no parte médio-superior do enrolamento do ventrículo esquerdo, pois o ar de resfriamento se aquece à medida que sobe pelo duto. A fase central (B) costuma ser a mais quente, pois as fases vizinhas restringem o fluxo de ar em ambos os lados.

Posições recomendadas para a sonda

  • Uma sonda por fase: Insira um Pt100 no duto de ar entre as camadas do enrolamento de baixa tensão das fases A, B e C.
  • Altura: Siga a posição do compartimento do sensor ou do duto indicada pelo fabricante. Se não houver nenhuma indicação, utilize a seção média-superior da altura do enrolamento.
  • Contato: A ponta da sonda deve tocar a superfície do duto e não ficar suspensa no ar; caso contrário, as leituras ficarão defasadas em relação à temperatura real.
  • Correção: Prenda o cabo da sonda com uma braçadeira não metálica para que a vibração não o desloque.

Referência de localização do sensor

Ponto de medição Cargo típico Objetivo Prioridade
Enrolamento da fase A Duto de ar LV, parte superior-média Alarme e desligamento Alto
Enrolamento da Fase B Duto de ar LV, parte superior-média Alarme e desligamento Alto
Enrolamento da fase C Duto de ar LV, parte superior-média Alarme e desligamento Alto
Núcleo Parte superior do encaixe ou superfície central da perna Detecção de superaquecimento do núcleo Médio
Caixa / ambiente Entrada de ar ou ambiente próximo à unidade Referência às condições de resfriamento Baixo

2. Posicionamento da sonda de temperatura central e do sensor de temperatura ambiente do compartimento

Sonda de núcleo

  • Por que monitorar o núcleo: Uma temperatura do núcleo que aumenta de forma desproporcional à carga pode indicar curtos-circuitos na laminação, um falha de aterramento em vários núcleos ou ventilação inadequada.
  • Colocação: fixe um Pt100 do tipo de superfície no garfo superior ou em uma das pernas do núcleo com fita resistente ao calor ou uma braçadeira, evitando o contato direto com o enrolamento.

Sensor ambiente ou de compartimento

  • Objetivo: Isso separa uma sala quente de um transformador quente. Se a temperatura do enrolamento e a temperatura ambiente aumentarem juntas, o problema é a ventilação e não o transformador.
  • Colocação: instale-o próximo à entrada de ar de resfriamento, protegido da radiação direta dos enrolamentos.

Utilização de cada canal na lógica

Canal Utilizado para o controle do ventilador Utilizado para alarme Usado para viagem
Enrolamento A / B / C Sim (valor mais alto) Sim Sim
Núcleo Opcional Sim (ponto de ajuste separado) Normalmente, não
Ambiente Não Opcional (temperatura excessiva na sala) Não

3. Sonda de fibra óptica de poliimida para pontos de superaquecimento em enrolamentos de resina moldada

Quando optar pela fibra óptica em vez do Pt100

  • Leitura direta do ponto quente: uma sonda de fibra óptica pode ser incorporada entre as camadas do enrolamento, de modo que ela faça a leitura do próprio enrolamento e não do ar do duto.
  • Segurança em alta tensão: A sonda é dielétrica, portanto, não cria nenhum caminho de descarga quando colocada em contato com os enrolamentos de alta tensão.
  • Imunidade a interferências eletromagnéticas: as leituras permanecem estáveis em campos intensos, onde cabos longos de Pt100 podem captar ruído. O princípio é explicado em medição de temperatura por fibra óptica em transformadores.
  • Construção da sonda: a sensor de temperatura de fibra óptica de poliimida suporta a temperatura de cura da resina moldada e é adequado para incorporação durante a fabricação.

Comparação entre Pt100 e fibra óptica

Item Sonda Pt100 Sonda de fibra óptica
Instalação típica Duto de ar, com possibilidade de adaptação Incorporado no enrolamento durante a fabricação
O que está escrito Temperatura do duto ou da superfície Ponto crítico de enrolamento
Precisão típica ±0,5 °C a ±1 °C (sistema) ±1 °C
Imunidade a interferências eletromagnéticas Moderado (é necessário uso de proteção) Excelente
Custo Baixo Mais alto
Melhor ajuste Unidades comerciais padrão Unidades críticas, de alta carga ou de alta tensão

4. Funções do controlador de temperatura: relés de ventilador, alarme, desligamento e falha

Funções obrigatórias

  • Relé de controle do ventilador: liga e desliga os ventiladores de resfriamento a partir da temperatura mais alta do enrolamento, com histerese para evitar vibrações.
  • Relé de alarme: um contato seco para o painel de alarme ou para a entrada do SCADA.
  • Relé de disparo: um contato separado conectado ao circuito de proteção do disjuntor a montante.
  • Saída de falha do sensor: detecta sondas em circuito aberto ou em curto-circuito; assim, um fio rompido não é interpretado como uma temperatura normal.
  • Exibição: mostra o valor de cada fase, com retenção do valor máximo e um modo de varredura de canais.

Opções de controlador

Controladores para montagem em painel

Uma unidade como a Monitor e controlador de temperatura para transformadores do tipo seco IB-S201 combina entradas trifásicas, controle de ventilador, relés de alarme e desligamento e uma porta RS485 em um único dispositivo, sendo adequado para unidades padrão do tipo seco para uso interno.

Monitores inteligentes integrados

Quando o projeto também requer dados sobre carga, harmônicos ou gabinete, um dispositivo de monitoramento inteligente ou um sistema completo sistema de monitoramento de saúde online para transformadores do tipo seco pode combinar tudo isso em uma única plataforma.

Referência de parâmetros do controlador

Item Valor típico
Tipo de entrada Pt100, 3 fios
Faixa de medição 0–200 °C (ou faixa mais ampla)
Resolução da tela 1 °C ou 0,1 °C
Saídas de relé Ventilador, alarme, desligamento, falha
Capacidade de carga dos contatos do relé 250 V CA / 5 A (consulte a ficha técnica)
Comunicação RS485 Modbus RTU
Alimentação auxiliar 220 V CA ou 24–110 V CC

5. Configurações de alarme por classe de isolamento: pontos de ajuste das classes B, F e H

Referência à classe de isolamento

Classe de isolamento Temperatura máxima de enrolamento Aumento médio da tensão no enrolamento (IEC 60076-11)
Classe B 130 °C 80 K
Classe F 155 °C 100 mil
Classe H 180 °C 125 K

Valores iniciais típicos

Classe de isolamento Início do Ventilador Parada dos Fãs Alarme Viagem
Classe B 80–90 °C 70–80 °C 110–120 °C 130 °C
Classe F 100–110 °C 90–100 °C 130 °C 150 °C
Classe H 120–130 °C 110–120 °C 155 °C 170–180 °C

Definição de regras

  • Primeiro, a placa de identificação: Esses valores são apenas pontos de partida. Consulte a placa de identificação e o manual do fabricante como referência definitiva.
  • Histerese: Defina o ponto de desligamento do ventilador cerca de 10 °C abaixo do ponto de ligamento, para que os ventiladores não fiquem ligando e desligando rapidamente.
  • Margem de alarme: mantenha o alarme entre 15 e 25 °C abaixo do ponto de acionamento, para que os operadores tenham tempo de reduzir a carga.
  • Desvio abaixo do limite da classe: Mantenha a viagem no valor máximo da classe de isolamento ou abaixo dele. Os limites de carga e envelhecimento estão descritos em Limites e valores nominais do aumento de temperatura do transformador.
  • Alarmes de temperatura interna e ambiente: Defina o alarme principal com base no relatório de teste de fábrica e defina um alarme de temperatura ambiente próximo ao limite de projeto da sala (por exemplo, 40 °C).
  • Registro de alterações: registrar todas as alterações nos parâmetros de operação, indicando a data, o motivo e o responsável pela aprovação.

6. Seleção de canais: monitores de 3, 4 e 6 canais

Como escolher o número de canais

  • 3 canais: o mínimo para uma unidade trifásica, com uma sonda em cada enrolamento de baixa tensão.
  • 4 canais: três enrolamentos mais o núcleo, o que é adequado para a maioria das instalações comerciais e industriais.
  • 6 canais: três enrolamentos com sondas redundantes, ou enrolamentos mais pontos no núcleo, no ambiente e no lado do ventilador, o que é adequado para unidades críticas.
  • 8 ou mais canais: um painel que monitora vários transformadores na mesma sala, ou tanto os enrolamentos de alta tensão quanto os de baixa tensão.

Matriz de seleção de canais

Inscrição Canais recomendados Disposição das sondas Saída
Pequena unidade de edifício comercial 3 Enrolamentos A, B, C Relés, RS485
Unidade de instalação industrial 4 Enrolamentos A, B, C e núcleo Relés, RS485
Unidade crítica (hospital, centro de dados) 6 Enrolamentos A, B e C com sondas sobressalentes Relés, RS485, SCADA
Duas ou três unidades em um único cômodo 9–12 3 enrolamentos por transformador RS485, SCADA
Grande subestação ou túnel 16–64 (fibra óptica) Vários transformadores em um único demodulador Modbus TCP, IEC 104

Planejamento de canais de reserva

  • Reserve pelo menos um canal extra por transformador, pois as sondas são o ponto de falha mais comum no sistema.
  • Planeje a nomenclatura dos sensores (T1-A, T1-B, T1-C) antes da instalação da fiação, para que os rótulos dos canais correspondam às tags do SCADA.

7. Número de canais do módulo de temperatura de fibra óptica e do demodulador

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Escolhendo um módulo

  • Unidade trifásica: um Módulo de detecção de temperatura por fibra óptica de 3 canais IF-G3 abrange os três enrolamentos de um transformador.
  • Unidades redundantes ou multiponto: Um demodulador fluorescente de 6 canais suporta duas sondas por fase, ou pontos no enrolamento e no núcleo.
  • Vários transformadores: Um sistema multicanal, com até 64 canais, permite que uma única cabine atenda a toda uma sala de transformadores.

Referência sobre sistemas de fibra óptica

Item Valor típico
Faixa de medição de -40 °C a 200 °C
Precisão ±1 °C
Tempo de resposta ≤ 1 s
Canais 1, 3, 6 ou até 64
Resultados RS485 Modbus RTU, 4–20 mA, relé
Comprimento do fio da sonda Personalizado, com possibilidade de extensão por meio de cabo de extensão

Pontos de seleção

  • Meça o comprimento do cabo desde a saída do enrolamento até o demodulador antes de fazer o pedido e acrescente um cabo de extensão, se necessário.
  • Respeite o raio mínimo de curvatura da fibra, pois curvas muito fechadas causam perda de sinal.
  • As sondas embutidas não podem ser substituídas depois que a resina estiver curada; portanto, solicite canais e sondas sobressalentes ainda na fase de projeto.

8. Saída Modbus RS485, gateway e visor remoto

Pontos de dados típicos via Modbus RTU

Dado Tipo Utilização
Temperatura do enrolamento A / B / C Valor analógico Tendência e alarme
Temperatura no centro e temperatura ambiente Valor analógico Tendência e diagnóstico
Ventilador, alarme, estado de desligamento Bit de status Registro de eventos
Indicadores de falha do sensor Bit de status Qualidade dos dados
Pontos de ajuste Valor de leitura/gravação Configuração remota

Regras de comunicação

  • Cabo: par trançado blindado, com comprimento total de até cerca de 1.200 m a 9.600 bps.
  • Endereço: Atribua a cada controlador um endereço Modbus exclusivo e a mesma taxa de transmissão e paridade.
  • Rescisão: adicione um resistor de terminação de 120 Ω na extremidade mais distante do barramento.
  • Independence: fan, alarm and trip relays must keep working if RS485 or the gateway fails.
  • Remote display: use a separate display or HMI when operators need to read temperatures outside the transformer room.

9. Regras de fiação, blindagem e traçado de cabos do Pt100

Wiring rules

  • Three-wire connection: cancels the lead resistance, which would otherwise add error on long runs.
  • Shielded cable: ground the shield at the controller end only, to avoid ground loops.
  • Separation: keep sensor leads away from power cables and HV connections. Cross them at right angles when unavoidable.
  • Heat-resistant leads: use PTFE or silicone-insulated cable inside the winding area.
  • Strain relief: fix the cable near the probe so pulling on the cable does not move the sensor.

Common wiring faults

Sintoma Likely Cause Check
Reading jumps or is noisy Shield not grounded or cable near power lines Shield ground and routing
Reading is too high by a fixed value Two-wire connection or lead resistance Wiring mode and terminals
Reading shows maximum or overrange Open probe or loose terminal Probe continuity
Reading shows minimum or zero Shorted probe or wire Insulation and resistance
Reading lags behind load Probe not in contact with duct surface Probe position

10. Testes de colocação em operação e calibração para monitores de temperatura

Before energizing

  • Confirm that each probe is in the correct phase, and match the channel label to the winding.
  • Measure Pt100 resistance at room temperature. It should be close to 109–110 Ω at 25 °C.
  • Check the auxiliary supply voltage against the controller rating.
  • Enter set points from the nameplate and the insulation class.

Functional test table

Test Método Pass Criterion
Channel accuracy Use a Pt100 simulator or a reference thermometer Within device accuracy
Fan relay Simulate fan start and stop temperatures Fans start and stop at set points
Alarm relay Simulate the alarm temperature Alarm contact closes, panel shows alarm
Trip relay Simulate the trip temperature, with breaker in test position Trip contact operates the breaker circuit
Falha no sensor Disconnect and short a probe Fault flag and display warning
Comunicação Read registers from SCADA Values match local display

After commissioning

  • Record the winding temperature at 50%, 75% and 100% load as baseline values.
  • Re-check the sensors and relay contacts once a year, and recalibrate if drift is found.
  • Review the maximum temperature log after any overload or ventilation failure.
  • For wider guidance on dry-type installations, see dry-type transformer temperature monitoring applications.

11. Perguntas frequentes: Dúvidas sobre o monitoramento da temperatura de transformadores do tipo seco

Where should temperature sensors be placed on a dry-type transformer?

Place one Pt100 probe in the air duct of each LV winding, in the upper-middle section where the hot spot usually forms. Add a core probe on the yoke or leg and an ambient sensor near the cooling air inlet if needed.

How many temperature channels do I need?

Three channels are the minimum for a three-phase unit. Use four channels to add the core, and six channels for redundant probes on critical transformers. Use a multi-channel unit when one panel serves several transformers.

What alarm and trip temperatures should I use?

They depend on the insulation class. Class F units commonly use an alarm near 130 °C and a trip near 150 °C, while Class H units use about 155 °C and 170–180 °C. Confirm all values against the nameplate and the manufacturer's manual.

Why does the center phase often read higher?

The center phase is surrounded by the other two windings, which restricts cooling airflow and adds heat from both sides. For this reason, controllers usually base fan control on the highest of the three phase readings.

Is a Pt100 or a fiber optic sensor better for dry-type transformers?

Pt100 probes are low in cost and suit standard units, with the option to retrofit into air ducts. Fiber optic probes are better for critical, high-voltage or heavily loaded units, because they read the winding hot spot directly and resist electromagnetic interference.

Can I add temperature monitoring to a transformer already in service?

Yes. Pt100 probes can usually be inserted into the winding air ducts and core surface during a short outage. Fiber optic probes embedded in the winding are normally installed during manufacture.

Why do the fans keep switching on and off?

Fan start and stop points are probably too close together. Set the stop temperature about 10 °C below the start temperature, and use the highest phase reading for control.

Should the controller trip relay depend on SCADA?

No. Fan, alarm and trip relays must operate inside the controller, independent of RS485, the gateway or the network. SCADA should receive the data for monitoring and trend analysis only.

How do I get a recommended channel configuration for my transformers?

Prepare the transformer rating, insulation class, number of units, voltage level and your communication requirement, then send them to the engineering team for a matched sensor and controller scheme.