Trasformatori in olio e a secco richiedono approcci diversi alla misura a causa di isolamento, raffreddamento e struttura degli avvolgimenti.
Nei trasformatori in olio si monitorano in genere temperatura dell’olio superiore e temperatura degli avvolgimenti o del punto caldo. Quest’ultima può essere stimata con un indicatore WTI o un modello termico, oppure misurata direttamente in punti interni selezionati con sonde a fibra ottica integrate. I trasformatori a secco non contengono olio isolante: il monitoraggio si concentra su avvolgimenti, bobine, nucleo o altre temperature indicate dal progetto. Nei sistemi di controllo a secco sono comuni PT100/RTD; si possono usare sonde ottiche per misura diretta, isolamento elettrico o condizioni di alta tensione e forti EMI.
In breve, nei trasformatori in olio occorre considerare sia olio sia condizioni termiche degli avvolgimenti; nei modelli a secco si controllano soprattutto avvolgimenti e bobine. Il metodo corretto dipende dalla grandezza richiesta: temperatura dell’olio, media degli avvolgimenti, punto caldo stimato o temperatura effettiva in un punto fisico selezionato.
Quali temperature si misurano in un trasformatore in olio?
Il monitoraggio può comprendere temperatura dell’olio superiore, altri punti dell’olio quando necessari, temperatura degli avvolgimenti e del punto caldo, oppure misure interne dirette con sensori integrati.
La temperatura dell’olio non equivale a quella degli avvolgimenti. In base a carico, raffreddamento e progetto, il conduttore può trovarsi a una temperatura diversa dall’olio circostante; le due grandezze si valutano separatamente.
Quali temperature si misurano in un trasformatore a secco?
Poiché non contiene olio isolante, il monitoraggio riguarda soprattutto avvolgimenti, bobine e fasi, oltre a nucleo o strutture selezionate quando richiesto.
I trasformatori a secco usano comunemente sensori PT100/RTD collegati a un controllore di temperatura. Per punti selezionati si possono anche installare sonde a fibra ottica, ma non sono necessarie in ogni impianto.
Misura della temperatura: trasformatore in olio e a secco a confronto
| Voce | Trasformatore in olio | Trasformatore a secco |
|---|---|---|
| Mezzo di raffreddamento principale | Olio, con eventuale sistema di raffreddamento esterno | Aria naturale o forzata, secondo il progetto |
| Principali temperature d’interesse | Olio e avvolgimenti | Soprattutto avvolgimenti e bobine |
| Misura della temperatura dell’olio | Sì | Non applicabile |
| Misura comune degli avvolgimenti | WTI, stima termica o sensori diretti | PT100/RTD o sensori diretti |
| Misura interna diretta | Possibili sonde a fibra ottica integrate | Fibra ottica o RTD secondo il progetto |
| Controllore tipico | Strumento di monitoraggio, WTI o OTI | Controllore di temperatura per trasformatore a secco |
| Installazione dei sensori | Spesso pianificata durante la produzione | Dipende da avvolgimenti, bobine e controllore |
| Monitoraggio multipunto | Disponibile | Disponibile |
La disposizione effettiva dei sensori dipende dal progetto del trasformatore e dagli obiettivi di monitoraggio.
Come si misura la temperatura dell’olio in un trasformatore immerso?
La temperatura dell’olio superiore si misura spesso con un sensore o indicatore posizionato per rappresentare l’olio nella parte alta del trasformatore. Il dato può servire per indicazione, allarmi, controllo del raffreddamento e monitoraggio generale.
La temperatura dell’olio non corrisponde direttamente a quella del conduttore più caldo dell’avvolgimento. È un indicatore utile della condizione termica complessiva, ma la temperatura degli avvolgimenti va valutata separatamente.
Come si misura la temperatura degli avvolgimenti in un trasformatore in olio?
In genere si adottano uno o più dei seguenti approcci:
Indicatore della temperatura degli avvolgimenti (WTI). Secondo il progetto, il WTI stima o simula la temperatura dagli stessi dati dell’olio e dal riscaldamento legato alla corrente di carico. Non misura direttamente il conduttore.
Modello termico. Calcola una stima della temperatura degli avvolgimenti o del punto caldo a partire da carico, temperatura dell’olio e caratteristiche termiche del trasformatore.
Sensore a fibra ottica integrato. La sonda misura direttamente la temperatura effettiva nel punto fisico selezionato, non un valore stimato o simulato.
Come si misura la temperatura degli avvolgimenti in un trasformatore a secco?
I PT100/RTD si collocano comunemente in punti selezionati degli avvolgimenti o delle bobine e si collegano a un controllore. Secondo il modello, il controllore può gestire display, allarmi, ventole, sgancio o comunicazione.
Le sonde a fibra ottica possono misurare direttamente gli avvolgimenti o essere usate in punti ad alta tensione, con forti campi elettromagnetici o in cui è preferibile l’isolamento. Il PT100 resta una scelta pratica e consolidata per molti impianti convenzionali a secco.
WTI, PT100 e sensore a fibra ottica a confronto
| Metodo | Applicazione tipica | Che cosa misura | Caratteristica principale |
|---|---|---|---|
| WTI | Trasformatore in olio | Temperatura stimata o simulata degli avvolgimenti | Utile per il monitoraggio termico convenzionale del trasformatore |
| Pt100 / RTD | Trasformatori a secco e punti accessibili | Temperatura nel punto in cui si trova il sensore | Sensore elettrico consolidato |
| Sonda a fibra ottica | Avvolgimenti di trasformatori in olio o a secco | Temperatura effettiva nel punto fisico selezionato | Isolamento elettrico e resistenza alle interferenze elettromagnetiche |
Misura diretta degli avvolgimenti e stima della temperatura a confronto
La misura diretta colloca il sensore in un punto selezionato dell’avvolgimento. Una stima deriva invece da temperatura dell’olio, corrente di carico, modello termico e altri parametri, senza una lettura fisica diretta nel punto.
| Tipo di misura | Risultato | Metodo tipico |
|---|---|---|
| Temperatura puntuale diretta | Temperatura effettiva nel punto selezionato | Sonda a fibra ottica o sensore integrato idoneo |
| Temperatura stimata degli avvolgimenti | Valore termico calcolato | WTI o modello termico |
| Temperatura media degli avvolgimenti | Risultato termico medio degli avvolgimenti | Metodo della resistenza |
Anche un sensore diretto misura soltanto il punto fisico in cui è installato, non ogni zona dell’avvolgimento. Non è una lettura automatica del punto più caldo assoluto del trasformatore.
Come cambia il posizionamento dei sensori?
Nei trasformatori in olio si possono considerare punti caldi degli avvolgimenti, posizioni interne integrate, punti di misura dell’olio e percorso fino al passante. Nei modelli a secco, la posizione può riguardare una fase, una bobina, la superficie o una zona interna selezionata e i punti richiesti dal controllore.
Nessuno dei due tipi di trasformatore ha una posizione d’installazione fissa valida per ogni progetto: occorre seguire struttura degli avvolgimenti e raffreddamento. Un articolo correlato spiega come si scelgono le posizioni delle sonde negli avvolgimenti.
Come cambia l’installazione dei sensori?
Nei trasformatori in olio le sonde integrate negli avvolgimenti devono essere normalmente pianificate durante produzione o assemblaggio, perché l’accesso interno diventa molto limitato una volta completati avvolgimenti e serbatoio.
Anche nei trasformatori a secco la disposizione può essere definita in produzione, mentre alcuni punti accessibili possono risultare più agevoli da manutenere secondo il progetto. In entrambi i casi la misura interna integrata va pianificata prima dell’assemblaggio finale, non aggiunta dopo.
Quanti sensori di temperatura si usano normalmente?
Il numero dipende dal tipo di trasformatore, dalle fasi, dagli avvolgimenti e dalle altezze da monitorare, dai punti caldi d’interesse e dall’obiettivo complessivo.
Nei sistemi a fibra ottica per trasformatori in olio sono comuni configurazioni da 6, 8, 9, 12 o 16 canali; nei controllori ottici per trasformatori a secco si trovano spesso 3, 4, 6 o 7 canali. Sono configurazioni ricorrenti, non standard obbligatori: il numero di sonde deve corrispondere ai punti definiti per il singolo trasformatore.
Come cambia il monitoraggio multicanale?
Nei trasformatori in olio i canali possono coprire diverse posizioni e altezze degli avvolgimenti, fasi o sezioni AT/BT. Nei modelli a secco possono controllare tre fasi, più punti degli avvolgimenti e temperature aggiuntive dell’apparecchiatura.
In entrambi i casi una sonda puntuale a fibra ottica utilizza normalmente un canale. Un articolo separato spiega come determinare il numero di canali richiesto dal sistema.
Come varia la lunghezza della fibra tra i due tipi di trasformatore?
Nei modelli in olio la fibra può percorrere un tragitto interno più lungo: dall’avvolgimento al passante e poi allo strumento esterno. Nei trasformatori a secco il controllore si trova spesso più vicino all’avvolgimento, ma non in tutte le installazioni.
Per molte applicazioni sui trasformatori, 3–5 m sono un riferimento iniziale pratico; secondo sonda e progetto sono disponibili configurazioni tipiche di circa 0–20 m. È un criterio di instradamento, non una regola legata al tipo di trasformatore. Una guida dedicata approfondisce la scelta della lunghezza.
Come cambiano allarmi e funzioni di controllo?
Il monitoraggio di trasformatori in olio può interagire con ventole, pompe dell’olio, allarmi, sistemi di supervisione e PLC/SCADA. I controllori a secco possono gestire display, ventole, allarmi, sgancio e comunicazione.
Le funzioni dipendono dallo strumento o controllore scelto, non dal solo tipo di trasformatore. In base al prodotto possono essere disponibili RS485, Modbus RTU, uscite analogiche o relè di allarme.
Quando è utile la misura della temperatura a fibra ottica?
Nei trasformatori in olio è utile per misurare direttamente punti caldi e posizioni interne degli avvolgimenti, in alta tensione o in più punti. Nei modelli a secco può servire per misura diretta degli avvolgimenti, isolamento, punti ad alta tensione, forti campi elettromagnetici o requisiti di monitoraggio specifici.
I sensori a fibra ottica integrano i sensori convenzionali e non li sostituiscono automaticamente tutti. La scelta segue l’obiettivo effettivo del monitoraggio.
Quale metodo di misura scegliere?
Per la temperatura dell’olio serve un metodo specifico per l’olio. Se è sufficiente una stima convenzionale degli avvolgimenti, può bastare un WTI o un modello termico. Se occorre la temperatura reale in un punto interno selezionato, si può valutare una sonda a fibra ottica integrata.
Per il controllo convenzionale degli avvolgimenti a secco sono comuni PT100/RTD con controllore. Se servono isolamento elettrico o misura ottica diretta, la fibra può essere valutata insieme ai sensori convenzionali o al loro posto.
Monitoraggio a confronto: trasformatore in olio e a secco
| Requisito | Trasformatore in olio | Trasformatore a secco |
|---|---|---|
| Temperatura dell’olio | Rilevante | Non applicabile |
| Temperatura degli avvolgimenti | Rilevante | Obiettivo principale del monitoraggio |
| Punto caldo stimato | Spesso ottenibile con WTI o modello | Dipende dal progetto di monitoraggio |
| Misura diretta di un punto degli avvolgimenti | Sonda ottica integrata | Fibra ottica o sensore a contatto idoneo |
| Sensore convenzionale comune | Indicatore dell’olio / WTI | Pt100 / RTD |
| Misura a fibra ottica | Utile per punti interni diretti | Utile per misura isolata degli avvolgimenti |
| Monitoraggio multicanale | Sì | Sì |
Quali informazioni servono per scegliere un metodo di monitoraggio?
- Tipo di trasformatore
- In olio o a secco
- Potenza nominale del trasformatore
- Numero di fasi
- Struttura degli avvolgimenti
- Punti di temperatura da misurare
- Requisiti di misura dell’olio
- Requisiti di misura degli avvolgimenti
- Misura diretta o stima
- Numero di punti di misura
- Lunghezza della fibra
- Canali richiesti
- Posizione dello strumento di monitoraggio
- Funzioni di allarme richieste
- Interfaccia di comunicazione richiesta
- Requisiti d’integrazione PLC / SCADA
Equivoci frequenti sulla misura della temperatura dei trasformatori
«Temperatura dell’olio e degli avvolgimenti sono uguali». Sono grandezze rilevate in punti diversi; il conduttore può avere una temperatura diversa dall’olio circostante.
«Il WTI misura direttamente il conduttore». In base al progetto, un WTI rappresenta una temperatura stimata o simulata, non una lettura diretta del conduttore.
«I trasformatori a secco usano un solo sensore». La quantità dipende dalle fasi e dai punti di misura richiesti.
«Una sonda a fibra ottica misura tutto l’avvolgimento». Una sonda puntuale misura una sola posizione fisica definita, non l’intero avvolgimento.
«Trasformatori in olio e a secco usano la stessa disposizione dei sensori». Raffreddamento, isolamento e obiettivi di misura differiscono, quindi cambia anche la disposizione dei sensori.