A temperatura de ponto quente do enrolamento é um valor local, diferente da temperatura do óleo superior e da temperatura média do enrolamento. Um modelo térmico estima esse valor a partir da carga, da temperatura do óleo, do ambiente e dos parâmetros térmicos. A sonda de fibra óptica mede a temperatura na ponta, numa posição definida do enrolamento.
- O modelo calcula um estado térmico com base nas entradas; a sonda mede no ponto instalado.
- Uma sonda mede um ponto definido. Vários pontos independentes exigem várias sondas.
- A posição determina o significado da leitura; a sonda não deteta automaticamente o ponto mais quente.
- As medições ajudam a validar o modelo, enquanto o modelo estima o estado entre os pontos instrumentados.
O que é a temperatura de ponto quente
O ponto quente é a região mais quente do enrolamento e influencia o envelhecimento do isolamento de papel. A temperatura do óleo superior descreve o óleo numa posição definida; a média do enrolamento pode ocultar picos locais. A validade do cálculo depende de os parâmetros e as condições representarem o transformador analisado.
| Grandeza | Descrição | Obtenção | Interpretação |
|---|---|---|---|
| Óleo superior | Óleo num ponto superior definido | Sensor ou indicador no óleo | Não é temperatura do condutor; a diferença para o ponto quente varia. |
| Média do enrolamento | Temperatura média do condutor | Método da resistência durante ensaio | Suaviza os picos locais. |
| Ponto quente calculado | Máximo térmico modelado do enrolamento | Modelo com carga, óleo, ambiente e parâmetros | É válido se os dados representarem o transformador. |
| Leitura da sonda | Temperatura num ponto instalado | Sonda fluorescente no enrolamento | Representa o máximo apenas com posicionamento adequado. |
Estimativa por modelo térmico
O cálculo combina a temperatura ambiente, a elevação da temperatura do óleo superior e o gradiente térmico do enrolamento. Constantes de tempo, expoentes e elevações nominais provêm de ensaios ou valores normalizados; mudanças do estágio de arrefecimento alteram os parâmetros aplicáveis. O modelo fornece uma estimativa contínua quando existem dados, inclusive em unidades sem sondas incorporadas. Desvios dos pressupostos surgem como erro residual, por exemplo em mudanças rápidas de carga ou arrefecimento.
O que mede uma sonda de fibra óptica incorporada
A sonda fluorescente mede a temperatura na ponta: a luz de excitação chega ao material fluorescente e o instrumento converte o tempo de decaimento em temperatura. O percurso óptico não é condutor. A INNO utiliza medição pontual, não distribuída ao longo de toda a fibra. A posição é definida durante o projeto e o fabrico do enrolamento.
Medição direta e estimativa: comparação
| Aspeto | Modelo térmico | Sonda de fibra incorporada |
|---|---|---|
| Base | Cálculo com carga, óleo, ambiente e parâmetros | Medição óptica num local físico |
| Resultado | Estado térmico estimado | Temperatura medida no ponto instrumentado |
| Cobertura | Comportamento representado pelo modelo | Um ponto definido por sonda |
| Limite principal | Depende de pressupostos e entradas | Depende da posição e do número de sondas |
Porque é que a posição da sonda importa
A geometria do enrolamento, as condutas de arrefecimento e o fluxo do óleo influenciam as zonas mais quentes. Instale as sondas nas áreas identificadas pelo projeto térmico. Na comparação, considere que a sonda representa um ponto do condutor, enquanto o modelo pode representar um ponto quente equivalente.
Dados de campo: modelo e referência de fibra
Um estudo de 2026 publicado em Discover Artificial Intelligence avaliou no verão um transformador elevador ONAF de 100 MVA e 220 kV. Nos cinco dias de avaliação, o modelo dinâmico de referência obteve MAE de 8,35 °C; o modelo físico com ponderação das perdas harmónicas, 4,18 °C; e o modelo híbrido com correção residual, 1,87 °C (RMSE 2,34 °C; R² 0,972). A referência foi a leitura válida mais alta dos canais de fibra disponíveis. Os resultados são específicos dessa unidade e das condições do estudo, não representam universalmente os modelos IEC.
| Método | MAE (°C) | RMSE (°C) | R² |
|---|---|---|---|
| Modelo térmico dinâmico IEC (referência dos autores) | 8,35 | 9,87 | – |
| Modelo físico sensível ao espectro | 4,18 | – | – |
| Modelo híbrido físico-dados | 1,87 | 2,34 | 0,972 |
O que os resultados mostram
A referência de fibra teve média de 76,69 °C; a baseline IEC, 85,16 °C, ou seja, 8,47 °C acima. No limiar de 98 °C, o modelo híbrido detetou 12 das 13 ultrapassagens registadas pela fibra [2].
O que não permitem concluir
O resultado diz respeito a uma unidade e a um verão com oscilações de carga fotovoltaica e forte distorção da corrente. As posições das sondas e os dados de calibração não foram divulgados, pelo que não é possível isolar o efeito da instalação. O modelo híbrido também usou medições de fibra para atualizar parâmetros.
Utilizar medições e modelos em conjunto
O projeto térmico define as posições; o ensaio de elevação de temperatura permite a comparação inicial; os dados de operação comparam depois os pontos medidos com o modelo sob carga real. Um desvio persistente pode justificar a revisão dos parâmetros, do arrefecimento, dos harmónicos ou da posição da sonda. Sem sondas incorporadas, o modelo continua a ser uma ferramenta de estimativa; com sondas, as medições descrevem os pontos instrumentados e o modelo complementa a avaliação entre eles.
Configuração INNO para medição dos enrolamentos
As especificações publicadas da sonda para transformador imerso em óleo indicam −40 a +260 °C, resolução de 0,1 °C e exatidão de ±1 °C; a configuração final depende da sonda e do instrumento compatíveis. O transmissor multicanal IF-C suporta 1–64 canais, aquisição inferior a 1 s, RS485/Modbus, saídas analógicas opcionais e dois relés de alarme. O sistema para transformadores em óleo é configurável de 1 a 18 canais. Confirme os dados da configuração selecionada.
Para analisar o projeto, prepare o tipo e a potência do transformador, a disposição dos enrolamentos, as zonas quentes previstas, o número de pontos, o percurso e comprimento da fibra e os requisitos de Modbus, saída analógica ou relés. Consulte a monitorização da temperatura de transformadores ou contacte a INNO.
Referências
- 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.