La temperatura degli avvolgimenti di un reattore shunt può essere stimata con indicatori o modelli termici oppure misurata direttamente in punti selezionati con sensori integrati. Nei reattori ad alta tensione immersi in olio si possono usare sonde a fibra ottica per misure puntuali dirette, se sono previste nel progetto. Temperatura dell’olio superiore e temperatura degli avvolgimenti sono grandezze termiche diverse e non vanno confuse.
- La temperatura dell’olio superiore non coincide direttamente con quella del punto caldo degli avvolgimenti.
- Un indicatore convenzionale spesso usa temperatura dell’olio e compensazione termica legata alla corrente di carico, non un sensore all’interno del conduttore dell’avvolgimento.
- Le sonde a fibra ottica integrate possono misurare direttamente punti fisici selezionati degli avvolgimenti.
- Una sonda puntuale misura normalmente una sola posizione installata.
- Più posizioni richiedono più sonde e canali di misura attivi.
- Le posizioni dei sensori devono seguire il progetto elettromagnetico, termico e isolante del reattore.
- I dati di temperatura possono essere inviati a PLC o SCADA tramite uno strumento di monitoraggio compatibile.
Guida al monitoraggio della temperatura degli avvolgimenti dei reattori shunt
- Quali temperature si monitorano in un reattore shunt?
- Come monitorare la temperatura degli avvolgimenti di un reattore shunt?
- Misura diretta e indiretta della temperatura degli avvolgimenti
- Come misurano la temperatura degli avvolgimenti le sonde a fibra ottica
- Dove si collocano i sensori negli avvolgimenti dei reattori shunt?
- Come funziona il monitoraggio multipunto della temperatura?
- Esempi di configurazione per il monitoraggio dei reattori shunt
- Monitoraggio dei reattori shunt in olio e a secco
- Come si collega il monitoraggio della temperatura a PLC o SCADA?
- Come scegliere un metodo per monitorare la temperatura degli avvolgimenti
- Monitoraggio di reattori shunt nuovi e retrofit
- Monitoraggio INNO a fibra ottica per reattori shunt
- Informazioni necessarie per configurare il monitoraggio di un reattore shunt
- Domande frequenti sul monitoraggio della temperatura degli avvolgimenti
Quali temperature si monitorano in un reattore shunt?
Le diverse temperature di un reattore shunt descrivono condizioni termiche diverse. Il monitoraggio può riguardare temperatura degli avvolgimenti, temperatura prevista in un punto caldo, temperatura dell’olio superiore nei modelli immersi in olio e temperatura locale di strutture o componenti, se richiesto dal progetto.
| Temperatura | Che cosa rappresenta | Metodo di monitoraggio tipico |
|---|---|---|
| Temperatura dell’olio superiore | Condizione termica complessiva dell’olio nella parte superiore | Sensore o indicatore della temperatura dell’olio |
| Temperatura stimata degli avvolgimenti | Condizione termica calcolata o simulata degli avvolgimenti | Indicatore WTI o modello termico secondo il progetto |
| Temperatura puntuale diretta degli avvolgimenti | Temperatura in una posizione fisica specifica dell’avvolgimento | Sensore puntuale integrato, per esempio sonda a fibra ottica |
| Temperatura di un componente locale | Temperatura in un’altra struttura o connessione selezionata | Sensore definito per il progetto |
La temperatura dell’olio superiore non è una misura diretta degli avvolgimenti e non identifica da sola la posizione esatta del punto caldo.
Come monitorare la temperatura degli avvolgimenti di un reattore shunt?
La temperatura degli avvolgimenti di un reattore shunt si monitora in genere con uno o più dei seguenti metodi:
- Indicatore della temperatura degli avvolgimenti (WTI) — indicazione basata sulla temperatura dell’olio e compensazione termica legata al carico, usata per stimare la condizione degli avvolgimenti.
- Modello termico — calcolo o simulazione della temperatura degli avvolgimenti in base a parametri di esercizio e di progetto.
- Sensore a fibra ottica integrato — sonda collocata in una posizione fisica selezionata per misurarla direttamente.
- RTD o sensore a contatto — misura puntuale diretta se il progetto dell’apparecchiatura ne consente l’installazione.
- Misura a infrarossi — per superfici esterne accessibili, non per punti interni dell’avvolgimento.
Un indicatore WTI convenzionale stima la temperatura degli avvolgimenti usando la temperatura dell’olio e una compensazione termica legata alla corrente di carico, spesso tramite ingresso di corrente e immagine termica, secondo il progetto. Nella maggior parte delle configurazioni non misura fisicamente la temperatura del conduttore.
Il modello termico fornisce una stima indiretta basata, per esempio, su corrente di carico, temperatura dell’olio, raffreddamento, costanti termiche e parametri del reattore. Non misura direttamente la temperatura dell’avvolgimento.
Misura diretta e indiretta della temperatura degli avvolgimenti
| Metodo | Tipo di misura | Che cosa rappresenta la lettura | Aspetto principale da valutare |
|---|---|---|---|
| WTI | Indiretta / simulata | Condizione termica stimata degli avvolgimenti | Dipende dalla compensazione termica e dalle condizioni operative |
| Modello termico | Indiretta | Stima calcolata degli avvolgimenti o del punto caldo | Dipende dagli ingressi del modello e dai parametri di progetto |
| Sensore a fibra ottica integrato | Misura puntuale diretta | Temperatura nel punto installato dell’avvolgimento | Se necessario, la sonda va posizionata in fase di progettazione o produzione |
| RTD o sensore a contatto | Misura puntuale diretta, se applicabile | Temperatura nel punto del sensore installato | Considerare isolamento elettrico e progetto d’installazione |
| Infrarossi | Misura diretta della superficie | Temperatura di una superficie accessibile | Senza accesso ottico non misura direttamente la temperatura interna dell’avvolgimento |
Come misurano la temperatura degli avvolgimenti le sonde a fibra ottica?
La catena di misura è: sonda a fibra ottica → fibra ottica → strumento di monitoraggio → dati di temperatura → PLC/SCADA, se richiesto.
La sonda viene installata in una posizione fisica selezionata dell’avvolgimento; il percorso sensibile ottico è isolato elettricamente. L’elevata resistenza alle interferenze lungo la fibra è utile nell’ambiente elettromagnetico dei reattori ad alta tensione. Lo strumento resta un dispositivo elettronico e di norma si trova fuori dalla sede integrata della sonda.
Per questo tipo di misura diretta degli avvolgimenti, INNO utilizza sensori puntuali fluorescenti a fibra ottica. Per una spiegazione generale della catena di misura, consultate Misura della temperatura a fibra ottica: principio e applicazioni
Dove si collocano i sensori negli avvolgimenti dei reattori shunt?
Le posizioni si scelgono in base a progetto elettromagnetico, geometria degli avvolgimenti, distribuzione prevista delle perdite, raffreddamento e zone termiche previste. La pianificazione può considerare aree degli avvolgimenti con temperature attese più elevate, punti individuati dall’analisi termica, fasi diverse e sezioni diverse se occorre confrontare la distribuzione.
Non esiste una posizione universale valida per ogni reattore shunt e la sonda puntuale non individua automaticamente il punto caldo. Nei trasformatori e in altre apparecchiature ad alta tensione la pianificazione segue lo stesso principio basato sul progetto, ma non va copiata: distribuzione delle perdite e geometria cambiano da un’apparecchiatura all’altra.
Come funziona il monitoraggio multipunto della temperatura?
Normalmente ogni sonda puntuale corrisponde a un canale di misura attivo: tre sonde forniscono tre punti indipendenti, sei ne forniscono sei e nove ne forniscono nove, secondo lo strumento. Non esiste un numero universale di canali per un reattore shunt: i punti effettivi derivano dal piano di monitoraggio termico.
Gli strumenti multicanale consentono di monitorare contemporaneamente più posizioni selezionate nell’ambito di un sistema più ampio. Per abbinare i canali al piano di misura, consultate Quanti canali servono per monitorare la temperatura a fibra ottica?
Esempi di configurazione per il monitoraggio degli avvolgimenti
Esempio 1: tre posizioni selezionate
Configurazione possibile: 3 sonde a fibra ottica, almeno 3 canali attivi e uno strumento di monitoraggio.
Esempio 2: sei posizioni selezionate
Configurazione possibile: 6 sonde, strumento multicanale compatibile e lunghezze di fibra adeguate.
Esempio 3: più sezioni o fasi degli avvolgimenti
Il numero di canali segue il piano effettivo dei punti sensibili, non un numero fisso.
Sono esempi di configurazione, non requisiti standard per tutti i reattori shunt.
Monitoraggio dei reattori shunt in olio e a secco
Un reattore shunt immerso in olio può richiedere misura dell’olio superiore, stima degli avvolgimenti tramite WTI o modello termico, sonde integrate, instradamento interno della fibra, passante e strumento di monitoraggio.
In un reattore shunt a secco o in aria si possono misurare superfici o punti selezionati degli avvolgimenti con RTD o termocoppie idonei, sonde puntuali a fibra ottica o infrarossi per superfici accessibili, con instradamento esterno della fibra ove necessario.
Non tutti i reattori a secco usano la fibra ottica e non tutti i reattori in olio richiedono sonde integrate. La scelta dipende dal progetto e dai requisiti dell’applicazione.
Come si collega il monitoraggio della temperatura a PLC o SCADA?
La catena d’integrazione è: sonda a fibra ottica → strumento di monitoraggio → interfaccia industriale → PLC/SCADA/sistema di supervisione. La sonda non si collega direttamente al PLC.
In base allo strumento possono essere disponibili RS485 con protocolli supportati come Modbus RTU, 4–20 mA, relè di allarme, CAN o Ethernet/TCP/IP, se previsti. RS485 è un’interfaccia seriale fisica; Modbus RTU è un protocollo spesso usato su RS485; 4–20 mA è un’uscita analogica e il relè è un’uscita discreta. Non tutti i modelli offrono ogni interfaccia. Per maggiori dettagli, consultate Collegare il monitoraggio a fibra ottica a PLC, SCADA e piattaforme esterne
Come scegliere un metodo per monitorare la temperatura degli avvolgimenti
| Requisito | Metodo da valutare |
|---|---|
| Condizione dell’olio superiore | Sensore o indicatore della temperatura dell’olio |
| Temperatura stimata degli avvolgimenti | WTI o modello termico secondo il progetto |
| Punto diretto selezionato dell’avvolgimento | Sensore puntuale integrato |
| Ambiente ad alta tensione dell’avvolgimento | Può essere indicata la misura puntuale a fibra ottica |
| Ambiente con forti campi elettromagnetici | La fibra può essere utile se serve isolamento elettrico |
| Superficie esterna accessibile | La misura a infrarossi o a contatto può essere pratica |
| Più punti interni degli avvolgimenti | Monitoraggio puntuale integrato multicanale |
Le considerazioni sulla misura diretta in alta tensione sono approfondite in Perché usare sensori a fibra ottica per misurare la temperatura in alta tensione?
Monitoraggio di reattori shunt nuovi e retrofit
Per un reattore shunt nuovo, le sonde integrate possono essere valutate durante progettazione elettromagnetica e termica, progettazione dell’isolamento, produzione degli avvolgimenti e pianificazione del percorso della fibra.
In un retrofit, l’accesso interno agli avvolgimenti può essere limitato. A seconda della costruzione, possono essere più pratici il monitoraggio esistente dell’olio o della superficie, punti accessibili o sensori esterni. Le modifiche interne richiedono la valutazione di progettisti qualificati. L’installazione deve seguire le procedure di sicurezza dell’apparecchiatura: una fibra non conduttiva non rende sicuro intervenire su apparecchiature in tensione.
Monitoraggio INNO a fibra ottica per reattori shunt
INNO fornisce sonde puntuali fluorescenti a fibra ottica e strumenti multicanale per la misura diretta in posizioni selezionate degli avvolgimenti di apparecchiature elettriche ad alta tensione, inclusi reattori shunt quando il progetto prevede sensori ottici integrati.
- Misura diretta puntuale degli avvolgimenti
- Percorso ottico di misura elettricamente isolato
- Elevata resistenza alle interferenze lungo il percorso sensibile ottico
- Sonde disponibili in dimensioni compatte
- Lunghezza della fibra configurabile
- Monitoraggio multipunto
- Strumenti di monitoraggio multicanale
- RS485 e opzioni di comunicazione industriale supportate, secondo lo strumento
- Uscite 4–20 mA e relè, se supportate
- Integrazione PLC / SCADA
- Supporto OEM/ODM per costruttori di apparecchiature
Valori di riferimento tipici delle sonde puntuali INNO: campo circa −40–260 °C, precisione nell’ordine di ±0,5–±1 °C, risposta inferiore a 1 s, diametro circa 2–3 mm e fibra circa 0–20 m. Il numero di canali dipende dallo strumento e dal progetto. Le specifiche esatte vanno confermate in base a sonda, strumento e requisiti del reattore.
Quali informazioni servono per configurare il monitoraggio di un reattore shunt?
- Tipo di reattore
- Immerso in olio, a secco o con nucleo in aria
- Tensione nominale, se pertinente
- Progetto degli avvolgimenti
- Numero di avvolgimenti o fasi da monitorare
- Punti di misura della temperatura selezionati
- Punti di misura richiesti
- Canali attivi necessari
- Campo di temperatura previsto
- Lunghezza della fibra richiesta
- Fase d’installazione della sonda
- Posizione dello strumento di monitoraggio
- Esigenza di display locale
- Esigenza di allarme
- Requisiti RS485 e protocollo supportato, ad esempio Modbus RTU
- Requisiti 4–20 mA
- Requisiti d’integrazione PLC / SCADA
- Requisiti OEM/ODM
- Quantità del progetto