Transformadores sumergidos en aceite frente a transformadores de tipo seco: ¿Por qué la refrigeración por aceite supera a la refrigeración por aire con la misma capacidad y bajo las mismas condiciones externas?

Bajo la misma capacidad y condiciones externas, el rendimiento de disipación de calor de los transformadores sumergidos en aceite supera al de los transformadores de tipo seco. Esto se atribuye principalmente a las diferencias significativas en las propiedades físicas de los medios de refrigeración (aceite de transformador frente a aire) y a los distintos diseños estructurales de disipación de calor.

A continuación se presenta un análisis técnico detallado:

1. Comparación de las propiedades físicas de los medios de refrigeración

El rendimiento del medio de refrigeración determina directamente la eficiencia de la transferencia de calor desde las fuentes de calor (devanados y núcleo).

2. Eficiencia de la transferencia de calor por convección

• Ventaja del medio líquido: Como líquido, aunque su fluidez se ve afectada por la viscosidad, el aceite posee un impulso y una capacidad de transporte de calor mucho mayores que el gas cuando se produce la convección (el fluido caliente sube, el fluido frío baja).
• Coeficiente de transferencia de calor superficial: En el interior del transformador, el coeficiente de transferencia de calor por convección entre el aceite y la superficie del devanado es significativamente mayor que el del aire. Incluso con refrigeración forzada por aire (ventiladores), los transformadores de tipo seco suelen tener dificultades para igualar la eficiencia de transferencia de calor de la convección natural del aceite.

Vziman Transformador de potencia sumergido en aceite sellado de la serie S13-M

3. Ruta de transferencia de calor y área de contacto

• Permeabilidad: El aceite del transformador tiene una excelente fluidez y permeabilidad, lo que le permite penetrar en los espacios más pequeños dentro de los devanados y entrar en contacto directo con cada conductor para disipar el calor.

• Diferencia en la resistencia térmica:

  • Transformador de tipo seco: El calor debe atravesar una capa de aislamiento de resina epoxi sólida con una conductividad térmica relativamente baja antes de disiparse mediante la convección del aire. Esto resulta en una gran resistencia térmica general.

  • Transformador sumergido en aceite: El calor se transfiere directamente desde la fuente de calor al aceite, que tiene una mayor conductividad térmica, lo que resulta en una resistencia térmica mínima. El calor se conduce rápidamente a la pared del tanque y a las aletas del radiador mediante la convección del aceite, y luego se disipa en la atmósfera a través de una gran superficie de intercambio de calor.

4. Estabilidad operativa y capacidad de sobrecarga

• Constante de tiempo térmica: Debido a la gran masa y alta capacidad calorífica específica del aceite, los transformadores sumergidos en aceite poseen una "inercia térmica" significativa. Durante cargas de pico a corto plazo o sobrecargas, el aceite actúa como un amortiguador térmico, absorbiendo el calor instantáneo sin causar un aumento brusco en la temperatura del devanado.
• Expansibilidad del radiador: Los transformadores sumergidos en aceite pueden ampliar fácilmente su superficie de disipación de calor añadiendo tubos de refrigeración externos, radiadores o refrigeración forzada por aire dirigido por aceite (ODAF). Los transformadores de tipo seco, sin embargo, tienen una flexibilidad limitada para ampliar el área de disipación de calor debido a las restricciones de distancia de aislamiento de aire y al diseño estructural.

Vziman Transformador de distribución de tipo seco de la serie SC(B)

5. Selección del transformador

Elegir sumergido en aceite (Exterior / Gran capacidad / Cargas pesadas)

• Subestaciones independientes en exteriores o instalación a la intemperie
• Capacidad relativamente grande (típicamente superior a 1000 kVA)
• Alta fluctuación de carga (fábricas, minas, industrias metalúrgicas, etc.)
• Sensibles a la inversión inicial, buscando una alta rentabilidad
• Permite el uso de aceite como medio de refrigeración

Transformador sumergido en aceite de la serie S de Vziman – Diseñado para condiciones exigentes con una disipación de calor superior y una excelente capacidad de sobrecarga. Con aceite aislante de alta conductividad térmica y un sistema de circulación de aceite eficiente, controla con precisión el aumento de temperatura del devanado, extendiendo eficazmente la vida útil del equipo. Ya sea en entornos industriales de alta temperatura, gran altitud o con fluctuaciones de carga pesada, mantiene una salida estable y cumple de manera fiable con todos los desafíos.

Elegir de tipo seco (Interior / Altos requisitos de seguridad / Libre de mantenimiento)

• Instalación en interiores en áreas densamente pobladas
• Estrictos requisitos de protección contra incendios y explosiones
• Altos requisitos ambientales (sin riesgo de fugas de aceite)
• Salas de distribución subterráneas (sin necesidad de fosos de contención de aceite)
• Capacidad de mantenimiento limitada, requiriendo operación libre de mantenimiento

Transformador de tipo seco de la serie SCB de Vziman – Al adoptar materiales de aislamiento ecológicos y tecnología avanzada de control de temperatura, logra una operación verdaderamente ignífuga, antideflagrante y libre de contaminación. El proceso de fundición al vacío de resina epoxi de alta conductividad térmica garantiza una excelente resistencia a la humedad, retardancia de llama y capacidad de soportar cortocircuitos. Esencialmente libre de mantenimiento durante toda su vida útil diseñada, reduce significativamente los costos de operación y mantenimiento.

6. Conclusión

Un transformador sumergido en aceite es análogo a una computadora equipada con un "sistema de refrigeración líquida", mientras que un transformador de tipo seco se asemeja más a un "disipador de calor refrigerado por aire" tradicional. Aunque los transformadores de tipo seco presentan ventajas en cuanto a seguridad contra incendios y facilidad de mantenimiento, los transformadores sumergidos en aceite poseen una ventaja absoluta en eficiencia de disipación de calor y en la capacidad de soportar grandes capacidades (especialmente en aplicaciones de alta tensión y alta potencia), gracias a las propiedades físicas superiores del aceite aislante.
Editado desde：Echo