A válvula termoestatica abre com a temperatura da aguá... Correto.
Acredito que seu problema possa ser sim a vt, uma forma de testar é colocar ela numa panela com aguá e colocar no fogão se a válvula não abrir antes da aguá ferver é que ela está ruim. O ideal é ter um termômetro pra medir a temperatura d'água, a válvula tem que abrir a 82ºC no máximo 86ºC.
Se o bloco estiver empenado o carro ou vai perder água do radiador sempre mesmo sem super aquecer, ou vai borbulhar no compartimento de expansão sempre que desligar o carro depois de rodar alguns km, ou vai ocorrer mistura de água no óleo do motor. Verifique esses sintomas se não for nenhum desses pode ficar mais tranquilo que o problema não deve ser grave.
P.S. Outro teste é ligar o carro com a tampa do radiador aberta, se jorrar aguá é que a junta está queimada.
Boa Sorte!