Non esiste un numero universale di sensori a fibra ottica valido per ogni trasformatore. La quantità necessaria per monitorare gli avvolgimenti dipende dal numero di posizioni fisiche indipendenti da misurare direttamente, non da una quantità standard applicabile a ogni progetto.
Nella misura puntuale fluorescente, normalmente ogni punto definito richiede una sonda collegata a un canale attivo. La relazione di partenza è: un punto fisico definito, una sonda e un canale attivo.
Il numero dipende da quante fasi si vogliono monitorare, da quali posizioni degli avvolgimenti interessano, dall’eventuale presenza di punti critici già individuati e dai canali attivi disponibili. Le sezioni seguenti confrontano questi criteri e presentano esempi per trasformatori in olio e a secco.
Una sonda misura una posizione definita dell’avvolgimento
Una sonda puntuale misura un solo punto fisico definito. Una sonda fluorescente a fibra ottica rileva la temperatura nella posizione in cui è installata la punta sensibile e non oltre.
Il numero di sensori cresce con quello delle posizioni da misurare indipendentemente. Per tre punti servono normalmente tre sonde e almeno tre canali attivi; per sei punti, sei sonde e almeno sei canali.
Questi sensori di temperatura a fibra ottica sono sensori puntuali, non sistemi di misura distribuita della temperatura (DTS). Collegare più sonde puntuali allo stesso strumento non crea una misura continua o distribuita: restano misure indipendenti nelle posizioni selezionate.
Da che cosa dipende il numero di sensori?
Il numero di sonde richiesto dal progetto dipende da diversi fattori.
Copertura delle fasi
Si può monitorare una sola fase, tutte e tre oppure confrontarle tra loro. Se il progetto richiede un confronto tra le fasi A, B e C, normalmente si seleziona almeno una posizione su ogni fase monitorata.
Copertura degli avvolgimenti
Si può monitorare una sola zona oppure più posizioni indipendenti dello stesso avvolgimento, per esempio sezioni diverse o posizioni assiali differenti. Ogni posizione aggiuntiva richiede una sonda.
Punti termici noti
Se progetto termico, prove di fabbrica o analisi ingegneristiche hanno già individuato posizioni d’interesse, le sonde si installano di norma in quei punti critici, anziché in posizioni arbitrarie.
Obiettivo della misura
Una singola verifica richiede un numero diverso di sensori rispetto a un monitoraggio multipunto a lungo termine, volto a seguire l’andamento termico in più posizioni durante la vita del trasformatore.
Confronto tra posizioni
Per confrontare fasi, avvolgimenti o posizioni assiali, ogni posizione richiede la propria sonda e il proprio canale attivo. Un sensore non può rappresentare altri punti oltre quello in cui è installato.
Capacità dei canali di monitoraggio
Numero di sensori e canali devono corrispondere. Lo strumento deve offrire almeno tanti canali attivi compatibili quante sono le sonde da misurare indipendentemente.
Esempi di quantità di sensori per monitorare gli avvolgimenti
La tabella mostra configurazioni esemplificative, non regole universali per la progettazione dei trasformatori.
| Obiettivo di monitoraggio | Configurazione esemplificativa | Numero tipico di sonde | Minimo di canali attivi |
|---|---|---|---|
| Un punto definito sull’avvolgimento | 1 posizione selezionata | 1 | 1 |
| Un punto su ciascuna fase | 3 fasi × 1 posizione | 3 | 3 |
| Due punti selezionati per fase | 3 fasi × 2 posizioni | 6 | 6 |
| Tre punti selezionati per fase | 3 fasi × 3 posizioni | 9 | 9 |
Sono esempi di configurazione, non regole universali. Un trasformatore specifico può richiedere meno o più posizioni, in base alla disposizione degli avvolgimenti e all’obiettivo di monitoraggio.
Quanti sensori si usano nei trasformatori in olio?
Nei trasformatori in olio, le sonde si installano in punti selezionati degli avvolgimenti all’interno del serbatoio. La fibra collega ogni punta a un passante nel serbatoio e quindi allo strumento esterno.
L’installazione va pianificata in genere durante la produzione o una revisione adeguata, perché le punte e le fibre interne vengono disposte nella struttura degli avvolgimenti. Pianifica il numero di sonde insieme ai canali attivi, in modo che ogni sonda abbia un canale corrispondente.
Tra i prodotti pertinenti rientrano il sensore a fibra ottica per avvolgimenti di trasformatori in olio e il sistema di monitoraggio a fibra ottica per trasformatori in olio. Passanti e componenti di instradamento fanno parte dei componenti per l’installazione della fibra ottica nei trasformatori.
Quanti sensori si usano nei trasformatori a secco?
Nei trasformatori a secco il numero dipende dalla geometria delle bobine, dalle fasi e dalle posizioni scelte per la misura diretta. Anche lo spazio disponibile attorno e all’interno delle bobine e il percorso della fibra limitano le sonde installabili.
Se occorre confrontare le fasi o più posizioni della bobina, serve una sonda indipendente per ogni punto. Come per i trasformatori in olio, la quantità deve seguire i punti realmente necessari, non un’ipotesi fissa sul numero di bobine.
La scelta delle sonde per installazioni a secco parte dagli stessi criteri di sensori di temperatura a fibra ottica usati per le applicazioni puntuali. Per un sistema completo, valuta il sistema di monitoraggio a fibra ottica degli avvolgimenti di trasformatori a secco.
Per confrontare il monitoraggio degli avvolgimenti con altre misure, come temperatura dell’olio superiore o valori WTI/OTI, monitoraggio della temperatura dei trasformatori.
Più sensori individuano automaticamente il punto più caldo del trasformatore?
No. Altre sonde aumentano il numero di posizioni monitorate, ma non individuano automaticamente il punto più caldo sconosciuto dell’avvolgimento.
Le posizioni si scelgono normalmente sulla base di dati di progetto termico, geometria degli avvolgimenti, analisi ingegneristica o risultati di prove precedenti che indicano zone critiche note. Una sonda installata nel punto caldo scelto ne misura la temperatura: non scansiona l’avvolgimento e non cerca da sola la posizione più calda.
Più sonde aumentano i punti monitorati, ma non localizzano automaticamente un punto caldo sconosciuto. La scelta e la misura diretta dei punti caldi sono illustrate in monitoraggio diretto dei punti caldi del trasformatore.
Come il numero di sonde determina il numero di canali
Nei sistemi puntuali il numero di sensori è strettamente legato a quello dei canali attivi. Nella misura fluorescente, ogni sonda indipendente richiede normalmente un canale attivo compatibile.
- 3 sonde richiedono normalmente almeno 3 canali attivi
- 6 sonde richiedono normalmente almeno 6 canali attivi
- 9 sonde richiedono normalmente almeno 9 canali attivi
Gli strumenti con più canali servono quando il progetto richiede più punti indipendenti. Scegli il numero di canali in base alle sonde pianificate, non viceversa. Tra le opzioni ci sono trasmettitori e unità di monitoraggio per temperature a fibra ottica oltre ai sistemi completi sistemi di monitoraggio termico a fibra ottica.
Come scegliere tra monitoraggio a 3, 6 e 9 canali
Scegli il numero di canali in base ai punti fisici indipendenti da misurare contemporaneamente.
- Configurazione a 3 canali: Consente di monitorare fino a tre sonde puntuali indipendenti se lo strumento offre tre canali attivi. Un punto per fase è un possibile esempio trifase.
- Configurazione a 6 canali: Consente di monitorare fino a sei sonde indipendenti se lo strumento offre sei canali attivi. Due punti per fase sono un possibile esempio trifase.
- Configurazione a 9 canali: Consente di monitorare fino a nove sonde indipendenti se lo strumento offre nove canali attivi. Tre punti per fase sono un possibile esempio trifase.
Sono configurazioni esemplificative, non regole fisse per i trasformatori.
Compatibilità e funzioni dipendono dallo strumento selezionato. Il numero di canali deve coprire i punti effettivamente richiesti e gli eventuali canali di riserva pianificati.
Pianificazione delle sonde: trasformatore in olio o a secco
| Aspetto della pianificazione | Trasformatore in olio | Trasformatore a secco |
|---|---|---|
| Posizione delle sonde | Punti selezionati degli avvolgimenti all’interno del serbatoio | Punti selezionati delle bobine nella struttura degli avvolgimenti |
| Percorso delle fibre | Dagli avvolgimenti all’uscita del serbatoio, instradamento interno | Lungo la bobina e fino allo strumento di monitoraggio |
| Accesso interno | In genere limitato alla produzione o alla revisione | Dipende dalla costruzione della bobina e dallo spazio disponibile |
| Necessità di passaggio nel serbatoio | Richiede un passante nel serbatoio | Non si applica nello stesso modo: non c’è un serbatoio sigillato da attraversare |
| Fase d’installazione | Normalmente pianificata durante produzione o revisione adeguata | Normalmente pianificata durante produzione o assemblaggio delle bobine |
| Numero di punti di misura | Dipende dai punti selezionati degli avvolgimenti e dalla copertura delle fasi | Dipende dai punti selezionati delle bobine e dalla copertura delle fasi |
| Pianificazione dei canali di monitoraggio | In base al numero di sonde installate | In base al numero di sonde installate |
Lista di controllo per il numero di sensori a fibra ottica
- Tipo di trasformatore: in olio o a secco
- Numero di fasi
- Disposizione degli avvolgimenti
- Posizioni di misura desiderate
- Punti termici critici già noti
- Numero di punti fisici indipendenti
- Struttura della sonda
- Spazio disponibile per l'installazione
- Percorso interno della fibra
- Necessità di passaggio nel serbatoio, se applicabile
- Numero di canali attivi richiesto
- Esigenza di display locale
- Esigenza di allarme
- Requisiti d’integrazione PLC / SCADA
Per un trasformatore, determina il numero di sensori dalla geometria degli avvolgimenti e dalle posizioni da monitorare indipendentemente, anziché partire da una quantità standard fissa.