La temperatura del punto caldo dell’avvolgimento è un valore locale, distinto dalla temperatura dell’olio superiore e dalla temperatura media dell’avvolgimento. Un modello termico la stima usando carico, temperatura dell’olio, ambiente e parametri termici. Una sonda in fibra ottica misura invece la temperatura sulla propria punta, in una posizione definita dell’avvolgimento.
- Il modello calcola uno stato termico dai dati disponibili; la sonda misura nel punto in cui è installata.
- Una sonda misura un singolo punto. Più punti indipendenti richiedono più sonde.
- La posizione determina se il dato rappresenta una zona termicamente critica; la sonda non individua automaticamente il punto più caldo.
- Misure e modelli si completano: i dati rilevati aiutano a verificare e affinare il modello.
Che cosa indica la temperatura del punto caldo?
Il punto caldo è la zona più calda dell’avvolgimento e contribuisce all’invecchiamento dell’isolamento in carta. La temperatura dell’olio superiore descrive l’olio in una posizione definita, mentre la media dell’avvolgimento attenua i picchi locali. Il valore calcolato è valido nella misura in cui parametri e condizioni operative rappresentano il trasformatore considerato.
| Grandezza | Descrizione | Metodo | Interpretazione |
|---|---|---|---|
| Olio superiore | Olio in una posizione superiore definita | Sensore o indicatore nell’olio | Non è la temperatura del conduttore; lo scarto dal punto caldo varia. |
| Media dell’avvolgimento | Temperatura media del conduttore | Metodo della resistenza durante le prove | Smussa i picchi locali. |
| Punto caldo calcolato | Massimo termico modellato dell’avvolgimento | Modello con carico, olio, ambiente e parametri | Attendibile se gli ingressi rappresentano il trasformatore specifico. |
| Lettura della sonda | Temperatura in un punto installato | Sonda fluorescente nell’avvolgimento | Rappresenta il massimo solo se posizionata correttamente. |
Come il modello termico stima la temperatura
Il calcolo combina temperatura ambiente, aumento della temperatura dell’olio superiore e gradiente termico dell’avvolgimento. Costanti di tempo, esponenti e aumenti nominali provengono da prove o valori standard; un cambio dello stadio di raffreddamento modifica i parametri. Il modello fornisce una stima continua quando sono disponibili gli ingressi, anche per unità senza sonde integrate. Le condizioni non descritte dalle ipotesi del modello emergono come errore residuo, ad esempio durante variazioni rapide di carico o raffreddamento.
Che cosa misura una sonda in fibra ottica integrata?
Una sonda a fluorescenza rileva la temperatura sulla punta: la luce di eccitazione raggiunge il materiale fluorescente e lo strumento converte il decadimento del segnale in temperatura. Il percorso ottico non è conduttivo. INNO utilizza una misura puntuale, non distribuita lungo tutta la fibra. La posizione viene definita in fase di progettazione e produzione dell’avvolgimento.
Confronto tra misura diretta e stima
| Aspetto | Modello termico | Sonda in fibra integrata |
|---|---|---|
| Principio | Calcolo da carico, olio, ambiente e parametri | Misura ottica in una posizione fisica |
| Risultato | Stato termico stimato | Temperatura misurata nel punto strumentato |
| Copertura | Comportamento rappresentato dal modello | Un punto definito per sonda |
| Limite principale | Dipende da ipotesi e dati in ingresso | Dipende da posizione e numero di sonde |
Perché la posizione della sonda è determinante
Geometria dell’avvolgimento, canali di raffreddamento e flusso dell’olio influenzano le zone più calde. Le sonde vanno collocate nelle aree individuate dal progetto termico. Nel confronto, la sonda rappresenta un punto del conduttore, mentre il modello spesso rappresenta un punto caldo equivalente.
Dati sul campo: modello e riferimento in fibra
Uno studio del 2026 pubblicato su Discover Artificial Intelligence ha valutato un trasformatore elevatore ONAF da 100 MVA e 220 kV durante un periodo estivo. Nei cinque giorni di valutazione, il modello dinamico di riferimento ha ottenuto MAE 8,35 °C; il modello fisico con ponderazione delle perdite armoniche 4,18 °C; il modello ibrido con correzione residua 1,87 °C (RMSE 2,34 °C; R² 0,972). Il riferimento era la lettura valida più alta dei canali in fibra disponibili. Sono risultati limitati a quell’unità e alle condizioni dello studio, non una prestazione universale dei modelli IEC.
| Metodo | MAE (°C) | RMSE (°C) | R² |
|---|---|---|---|
| Modello termico dinamico IEC (baseline degli autori) | 8,35 | 9,87 | – |
| Modello fisico sensibile allo spettro | 4,18 | – | – |
| Modello ibrido fisica-dati | 1,87 | 2,34 | 0,972 |
Che cosa mostrano i risultati
Il riferimento in fibra ha registrato una media di 76,69 °C; la baseline IEC, 85,16 °C, cioè 8,47 °C in più. Alla soglia di 98 °C, il modello ibrido ha rilevato 12 dei 13 superamenti registrati dalla fibra [2].
Che cosa non si può concludere
Il risultato riguarda una sola unità e un periodo estivo con variazioni del carico fotovoltaico e forte distorsione della corrente. Le posizioni delle sonde e i dati di calibrazione non sono stati pubblicati, quindi l’effetto del montaggio non è isolabile. Anche il modello ibrido ha usato le misure in fibra per aggiornare i parametri.
Usare insieme misure e modelli
La progettazione termica individua le zone da strumentare; la prova di riscaldamento crea il primo confronto; i dati di esercizio consentono poi di confrontare i punti misurati con il modello sotto carico reale. Uno scostamento persistente può richiedere una verifica di parametri, raffreddamento, armoniche o posizione della sonda. Senza sonde integrate, il modello resta lo strumento di stima. Con le sonde, le misure descrivono i punti strumentati e il modello completa la valutazione tra quei punti.
Configurazione INNO per la misura degli avvolgimenti
Le specifiche pubblicate per la sonda in trasformatori immersi in olio indicano −40…+260 °C, risoluzione 0,1 °C e accuratezza ±1 °C; la configurazione dipende dalla sonda e dallo strumento compatibili. Il trasmettitore multicanale IF-C supporta 1–64 canali configurabili, acquisizione inferiore a 1 s, RS485/Modbus, uscite analogiche opzionali e due relè di allarme. Il sistema per trasformatori in olio è configurabile da 1 a 18 canali. Verificare i dati della configurazione scelta.
Per valutare il progetto, preparare tipo e potenza del trasformatore, disposizione degli avvolgimenti, zone calde previste, numero di punti, percorso e lunghezza della fibra e interfacce Modbus, analogiche o relè. Consultare la pagina sul monitoraggio della temperatura dei trasformatori o contattare INNO.
Riferimenti
- IEC 60076-7:2018, Loading guide for mineral-oil-immersed power transformers.
- Cao, S. (2026). Online power-transformer hot-spot estimation via spectrum-aware physics-data hybrid learning. Discover Artificial Intelligence, 6, 1673. DOI: 10.1007/s44163-026-02632-y.
- Abdali et al. (2023), Novel hotspot temperature prediction of oil-immersed distribution transformers: An experimental case study. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 70(7), 7310–7322. DOI: 10.1109/TIE.2022.3206690.
- Abdali, A., Abedi, A., Masoumkhani, H., Mazlumi, K., Rabiee, A., & Guerrero, J. M. (2023). Magnetic-thermal analysis of distribution transformer: Validation via optical fiber sensors and thermography. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 153, 109346. DOI: 10.1016/j.ijepes.2023.109346.
- González-Cagigal, M. A., Rosendo-Macías, J. A., & Gómez-Expósito, A. (2023). Parameter estimation for hot-spot thermal model of power transformers using unscented Kalman filters. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, 11(2), 634–642. DOI: 10.35833/MPCE.2022.000439.