Los transformadores en aceite y los secos presentan requisitos diferentes para medir la temperatura. Sus sistemas aislantes, formas de refrigeración y construcciones de devanado no son iguales. Por ello, las posiciones y los métodos de evaluación no pueden trasladarse sin cambios de un tipo al otro. La selección debe considerar el contacto térmico, los materiales circundantes y la información necesaria durante pruebas y servicio.
Los transformadores sumergidos en aceite generalmente monitorean temperaturas como la temperatura superior del aceite y la temperatura del devanado o del punto caliente del devanado. La temperatura del devanado puede estimarse mediante un indicador de temperatura del devanado o un modelo térmico, o medirse directamente en puntos internos seleccionados utilizando sondas de temperatura de fibra óptica integradas. Los transformadores de tipo seco no utilizan aceite aislante, por lo que el monitoreo de temperatura se centra principalmente en las temperaturas del devanado, la bobina, el núcleo u otros equipos seleccionados. Los sensores Pt100/RTD se usan comúnmente en sistemas de control de temperatura de transformadores de tipo seco, mientras que los sensores de temperatura de fibra óptica se pueden usar donde se requiere detección óptica directa, aislamiento eléctrico o alto voltaje/resistencia a interferencias electromagnéticas.
En resumen: los transformadores sumergidos en aceite necesitan monitorear tanto el aceite como la condición térmica del devanado, mientras que los transformadores de tipo seco se enfocan principalmente en las temperaturas del devanado y de la bobina porque no hay aceite aislante presente. El método correcto depende de lo que realmente se necesita medir: temperatura del aceite, temperatura promedio del devanado, punto caliente estimado o temperatura real en un punto físico de devanado seleccionado.
¿Qué temperaturas se miden en un transformador sumergido en aceite?
Un transformador sumergido en aceite comúnmente monitorea la temperatura superior del aceite, las temperaturas del aceite seleccionadas cuando sea necesario, la temperatura del devanado, la temperatura del punto caliente del devanado y la temperatura interna directa del devanado cuando se utilizan sensores integrados.
La temperatura del aceite no es la misma que la temperatura del devanado. El conductor del devanado puede funcionar a una temperatura diferente a la del aceite circundante, dependiendo de la carga, el enfriamiento y el diseño del devanado, por lo que ambas cantidades generalmente se rastrean por separado en lugar de tratarse como un solo valor.
¿Qué temperaturas se miden en un transformador de tipo seco?
Los transformadores de tipo seco no contienen aceite aislante, por lo que el monitoreo se centra en la temperatura del devanado, la temperatura de la bobina, la temperatura del devanado de fase y las temperaturas estructurales o del núcleo seleccionadas cuando sea necesario.
Estos transformadores normalmente utilizan sensores Pt100/RTD conectados a un controlador de temperatura de transformador de tipo seco. Las sondas de fibra óptica también se pueden utilizar para puntos de medición de devanado directo seleccionados, aunque no todas las instalaciones de transformadores de tipo seco las requieren.
Medición de temperatura de transformadores sumergidos en aceite versus de tipo seco de un vistazo
| Artículo | Transformador sumergido en aceite | Transformador tipo seco |
|---|---|---|
| Medio de enfriamiento primario | Aceite/aceite y sistema de refrigeración externo | Aire / aire natural o forzado según diseño |
| Objetivos de temperatura principales | Aceite y bobinado | Principalmente bobinado / bobina |
| Medición de temperatura del aceite | Sí | No aplicable |
| Medición de devanado común | WTI / estimación térmica / sensores directos | Pt100 / RTD / sensores directos |
| Medición interna directa | Posibilidad de sondas de fibra óptica integradas | Fibra óptica / RTD según diseño |
| Controlador típico | Instrumento de monitoreo de transformadores / WTI / OTI | Controlador de temperatura tipo seco |
| Instalación del sensor | A menudo planificado durante la fabricación de transformadores | Depende del diseño del devanado/bobina y del controlador |
| Monitoreo multipunto | Disponible | Disponible |
La disposición real de los sensores depende del diseño del transformador y de los objetivos de monitoreo.
¿Cómo se mide la temperatura del aceite en un transformador sumergido en aceite?
La temperatura superior del aceite se mide comúnmente usando un sensor de temperatura o un indicador de temperatura del aceite ubicado para representar la temperatura del aceite cerca de la parte superior del transformador. Este valor se puede utilizar para indicación de temperatura, alarmas, control de enfriamiento y monitoreo general del transformador.
La temperatura del aceite no es directamente igual a la temperatura más caliente del conductor del devanado. Proporciona información útil sobre la condición térmica general del transformador, pero la temperatura del devanado debe evaluarse por separado.
¿Cómo se mide la temperatura del devanado en un transformador sumergido en aceite?
La temperatura del devanado del transformador sumergido en aceite generalmente se aborda mediante uno de tres enfoques:
Indicador de temperatura del devanado. Un WTI generalmente estima o simula la temperatura del devanado utilizando la temperatura del aceite más la compensación de calentamiento relacionada con la corriente de carga, según el diseño del instrumento. No mide directamente el conductor devanado.
Modelo térmico. Según la carga, la temperatura del aceite y las características térmicas del transformador, se utiliza un modelo térmico para producir un valor estimado de temperatura del devanado o del punto caliente.
Sensor de temperatura de fibra óptica integrado. Una sonda integrada mide directamente la temperatura real en el punto de bobinado físico seleccionado, en lugar de un valor estimado o simulado.
¿Cómo se mide la temperatura del devanado en un transformador de tipo seco?
Los sensores Pt100/RTD comúnmente se colocan en ubicaciones seleccionadas de bobinado o bobina y se conectan a un controlador de temperatura. Dependiendo del modelo, el controlador puede usarse para visualización, alarma, control de ventilador, salida de disparo o comunicación.
Las sondas de fibra óptica se pueden utilizar para detección directa de devanados, ubicaciones de alto voltaje, entornos de campos electromagnéticos fuertes o aplicaciones donde se prefiere la medición aislada eléctricamente. Pt100 sigue siendo una opción práctica, madura y ampliamente utilizada para muchas instalaciones de transformadores de tipo seco convencionales.
WTI vs Pt100 vs sensor de temperatura de fibra óptica
| Método | Aplicación típica | Qué mide | Característica principal |
|---|---|---|---|
| WTI | Transformador en baño de aceite | Temperatura de bobinado estimada/simulada | Útil para monitoreo térmico de transformadores convencionales |
| Pt100/RTD | Transformadores tipo seco y puntos de temperatura accesibles | Temperatura en la ubicación del sensor | Sensor de temperatura eléctrico maduro |
| Sonda de Fibra Óptica | Aplicaciones de bobinado de tipo seco o sumergido en aceite | Temperatura real en el punto de detección físico seleccionado | Aislamiento eléctrico y resistencia a interferencias electromagnéticas |
Medición directa de temperatura del devanado frente a estimación de temperatura
La medición directa significa que el sensor está ubicado físicamente en un punto de bobinado seleccionado. La temperatura estimada se deriva de la temperatura del aceite, la corriente de carga, un modelo térmico y otros parámetros del transformador en lugar de una lectura física directa.
| Tipo de medición | Resultado | Método típico |
|---|---|---|
| Temperatura de punto directo | Temperatura real en el punto seleccionado | Sonda de fibra óptica / sensor integrado adecuado |
| Temperatura estimada del devanado | Valor térmico calculado | WTI / modelo térmico |
| Temperatura promedio del devanado | Resultado térmico promedio del bobinado | Método de resistencia |
Un sensor directo todavía mide solo el punto físico seleccionado, no todos los puntos del devanado. No debe interpretarse como una lectura automática del lugar más caliente del transformador.
¿En qué se diferencia la ubicación del sensor?
En transformadores sumergidos en aceite, la ubicación del sensor puede involucrar regiones seleccionadas de puntos calientes del devanado, ubicaciones de devanado interno integradas, posiciones de medición de aceite y enrutamiento hacia un pasamuros. En los transformadores de tipo seco, la ubicación puede implicar un devanado de fase, una bobina, una superficie de devanado seleccionada o un punto interno y las ubicaciones de los sensores requeridas por el controlador de temperatura.
Ninguno de los tipos de transformador utiliza una posición de instalación fija para cada diseño; la ubicación debe seguir la estructura específica de devanado y enfriamiento. En un artículo complementario sobre la colocación de sensores de fibra óptica en los devanados de los transformadores se ofrecen más detalles sobre cómo se seleccionan normalmente estas ubicaciones.
¿En qué se diferencia la instalación del sensor?
Para los transformadores sumergidos en aceite, las sondas de fibra óptica integradas en el devanado generalmente deben planificarse durante la fabricación o el ensamblaje del devanado, ya que el acceso interno se vuelve muy limitado una vez que se completan el devanado y el tanque.
Para transformadores de tipo seco, la disposición de los sensores también puede integrarse durante la fabricación, mientras que algunas posiciones accesibles de los sensores pueden ser más fáciles de mantener dependiendo del diseño del transformador. En ambos casos, las mediciones internas integradas deben planificarse antes del ensamblaje final en lugar de agregarse después.
¿Cuántos sensores de temperatura se utilizan normalmente?
La cantidad de sensores depende del tipo de transformador, la cantidad de fases, los devanados monitoreados, las alturas de medición, las ubicaciones de los puntos calientes de interés y el objetivo general de monitoreo.
Los sistemas de fibra óptica con transformadores sumergidos en aceite suelen utilizar 6, 8, 9, 12 o 16 canales como patrones de configuración comunes. Los controladores de temperatura de fibra óptica con transformador de tipo seco suelen utilizar 3, 4, 6 o 7 canales. Estos son patrones de configuración comunes, no estándares industriales obligatorios: el recuento real de sensores debe coincidir con los puntos de medición reales definidos para el transformador específico.
¿En qué se diferencia el monitoreo de temperatura multicanal?
En transformadores sumergidos en aceite, el monitoreo multicanal puede cubrir varias ubicaciones de devanado, fases, secciones de devanado de AT/BT y diferentes alturas de devanado. En los transformadores de tipo seco, el monitoreo multicanal puede cubrir tres fases, múltiples puntos de devanado y puntos de temperatura de equipos adicionales.
En ambos casos, la sonda de fibra óptica de un punto normalmente utiliza un canal de medición. Un artículo separado analiza cómo determinar el número de canales requerido para un sistema de monitoreo de temperatura de fibra óptica.
¿En qué se diferencia la longitud de la fibra entre los dos tipos de transformadores?
En los transformadores sumergidos en aceite, la fibra puede seguir una ruta interna más larga: desde el devanado, pasando por el enrutamiento interno, hasta un pasamuros y luego hasta el instrumento externo. En los transformadores de tipo seco, el controlador de monitoreo a menudo se coloca más cerca del devanado o la bobina, según el diseño, aunque este no es el caso para todas las instalaciones.
Para muchas aplicaciones de transformadores, 3-5 m es una referencia inicial práctica para la longitud de la fibra, y las configuraciones típicas de sondas de fibra óptica admiten aproximadamente 0-20 m dependiendo de la estructura de la sonda y los requisitos del proyecto. Esta es una consideración de enrutamiento en lugar de una regla fija vinculada al tipo de transformador, y se trata con más detalle en una guía dedicada sobre cómo elegir la longitud de la fibra para un sensor de temperatura de fibra óptica.
¿En qué se diferencian las funciones de alarma y control?
El monitoreo de transformadores sumergidos en aceite puede interactuar con ventiladores de enfriamiento, bombas de aceite, alarmas, sistemas de monitoreo de transformadores e integración de PLC/SCADA. Los controladores de tipo seco pueden gestionar la visualización de la temperatura, el control del ventilador, la salida de alarma, las funciones de disparo y la comunicación.
Las funciones disponibles dependen del instrumento de monitoreo o controlador seleccionado y no del tipo de transformador en sí. Dependiendo del producto, las interfaces pueden incluir RS485, Modbus RTU, salidas analógicas o relés de alarma.
¿Cuándo es útil la medición de temperatura por fibra óptica?
En transformadores sumergidos en aceite, la detección de fibra óptica es útil para la medición directa del punto caliente del devanado, la detección de devanado integrada, entornos de alto voltaje y monitoreo interno multipunto. En transformadores de tipo seco, es útil para detección directa de devanados, aislamiento eléctrico, ubicaciones de devanados de alto voltaje, entornos de campos electromagnéticos fuertes y requisitos especiales de monitoreo.
Los sensores de fibra óptica complementan, en lugar de reemplazar automáticamente, cada sensor de temperatura de transformador convencional. La elección depende de lo que realmente requiera el objetivo de seguimiento.
¿Qué método de medición de temperatura debería elegir?
Si se necesita la temperatura del aceite, se debe utilizar un método de medición de la temperatura del aceite adecuado. Si una temperatura de devanado estimada convencional es suficiente, un modelo térmico o WTI puede ser adecuado. Si se necesita la temperatura real en un punto de bobinado interno seleccionado, la detección de fibra óptica incorporada puede ser apropiada.
Para el control de devanado de transformador de tipo seco convencional, es común Pt100/RTD con un controlador de temperatura. Cuando se requiere aislamiento eléctrico o medición óptica directa, se puede considerar la detección de temperatura de fibra óptica junto con los sensores convencionales o en lugar de ellos.
Monitoreo de temperatura de transformadores sumergidos en aceite versus de tipo seco por aplicación
| Requisito | Transformador sumergido en aceite | Transformador tipo seco |
|---|---|---|
| Temperatura del aceite | Importante | No aplicable |
| Temperatura del devanado | Importante | Objetivo de monitoreo principal |
| Punto caliente estimado | Comúnmente posible a través de WTI / modelo | Depende del diseño de monitoreo |
| Medición directa del punto de bobinado | Sonda óptica integrada | Sensor óptico o de contacto adecuado |
| Sensor convencional común | Indicador de aceite / WTI | Pt100/RTD |
| Medición de Fibra Óptica | Útil para puntos internos directos | Útil para medición de devanados aislados |
| Monitoreo multicanal | Sí | Sí |
¿Qué información se necesita para seleccionar un método de monitoreo de temperatura del transformador?
- Tipo de transformador
- Tipo sumergido en aceite o seco
- Clasificación del transformador
- Número de fases
- Estructura de bobinado
- Puntos de temperatura a medir
- Requisito de temperatura del aceite
- Requisito de temperatura del devanado
- Medición directa o estimada
- Número de puntos de detección
- Longitud de fibra
- Canales requeridos
- Ubicación del instrumento de monitoreo
- Funciones de alarma requeridas
- Interfaz de comunicación requerida
- Requisito de integración PLC/SCADA
Malentendidos comunes en la medición de temperatura del transformador
La temperatura del aceite y la temperatura del devanado son las mismas. Representan diferentes ubicaciones térmicas y el conductor del devanado puede diferir de la temperatura del aceite circundante.
WTI mide directamente el conductor del devanado. Un WTI comúnmente representa la temperatura del devanado simulada o estimada dependiendo de su diseño, no una lectura directa del conductor.
Los transformadores tipo seco solo utilizan un sensor de temperatura. La cantidad de sensores depende del número de fases y de los puntos de medición requeridos.
Una sonda de fibra óptica mide todo el devanado. La sonda de un punto mide una ubicación física definida, no todo el devanado.
Los transformadores sumergidos en aceite y de tipo seco utilizan la misma disposición de sensores. Sus objetivos de refrigeración, aislamiento y medición difieren, por lo que la disposición del sensor difiere en consecuencia.