Mètodes de Refredament dels Transformadors | Explicació de l'ONAN a l'ODWF

1. Refredat autònomament amb oli (ONAN)

El principi de funcionament del refredament autònom amb oli consisteix en transferir el calor generat a l'interior del transformador a la superfície del dipòsit i les tubulatures de refredament mitjançant la convecció natural de l'oli del transformador. El calor es disipa llavors a l'entorn mitjançant la convecció de l'aire i la conducció tèrmica. Aquest mètode de refredament no requereix cap equipament de refredament dedicat.

Aplicable a:

• Productes amb una capacitat d' fins a 31.500 kVA i un nivell de tensió d' fins a 35 kV;

• Productes amb una capacitat d' fins a 50.000 kVA i un nivell de tensió d' fins a 110 kV.

2. Refredat amb ventilació forçada i oli (ONAF)

El refredament amb ventilació forçada i oli es basa en el principi de l'ONAN, amb l'afegit de ventiladors muntats a la superfície del dipòsit o les tubulatures de refredament. Aquests ventiladors incrementen la dissipació de calor mitjançant la corrent d'aire forçada, augmentant la capacitat i la capacitat de càrrega del transformador en gairebé un 35%. Durant l'operació, es generen pèrdues com ara la pèrdua de ferro, la pèrdua de cobre i altres formes de calor. El procés de refredament és el següent: Primer, el calor es transmet per conducció des del nucli i els voltants a les seves superfícies i a l'oli del transformador. Després, mitjançant la convecció natural de l'oli, el calor es transmet continuament a les parets interiors del dipòsit i les tubulatures del radiador. A continuació, el calor es transmet a les superfícies exteriors del dipòsit i els radiadors. Finalment, el calor es disipa a l'aire ambient mitjançant la convecció de l'aire i la radiació tèrmica.

Aplicable a:

• De 35 kV a 110 kV, de 12.500 kVA a 63.000 kVA;

• 110 kV, inferior a 75.000 kVA;

• 220 kV, inferior a 40.000 kVA.

3. Refredat amb cicles d'oli forçat i ventilació forçada (OFAF)

Aplicable a transformadors amb una capacitat de 50.000 a 90.000 kVA i un nivell de tensió de 220 kV.

4. Refredat amb cicles d'oli forçat i refredament d'aigua (OFWF)

Principalment utilitzat per a transformadors elevadors en centrals hidroelèctriques, aplicable a transformadors amb un nivell de tensió de 220 kV i superior i una capacitat de 60 MVA i superior.

El principi de funcionament del refredament amb cicles d'oli forçat i refredament d'aigua és el mateix. Quan un transformador principal adopta el refredament amb cicles d'oli forçat, les bombes d'oli duen l'oli a través del circuit de refredament. El refredador d'oli està especialment dissenyat per a una dissipació eficient de calor, sovint assistit per ventiladors elèctrics. Augmentant la velocitat de circulació de l'oli tres vegades, aquest mètode pot augmentar la capacitat del transformador en aproximadament un 30%. El procés de refredament implica que les bombes d'oli submergibles dirigeixin l'oli a les condutes entre el nucli o els voltants per portar-se'n el calor. L'oli calent de la part superior del transformador es treu amb una bomba, es refreda al refredador i es retorna a la part inferior del dipòsit d'oli, formant un cicle de circulació d'oli forçat.

5. Refredat amb cicles d'oli forçat dirigits i ventilació forçada (ODAF)

Aplicable a:

• 75.000 kVA i superior, 110 kV;

• 120.000 kVA i superior, 220 kV;

• Transformadors de classe 330 kV i 500 kV.

6. Refredat amb cicles d'oli forçat dirigits i refredament d'aigua (ODWF)

Aplicable a:

• 75.000 kVA i superior, 110 kV;

• 120.000 kVA i superior, 220 kV;

• Transformadors de classe 330 kV i 500 kV.

Components del refredador del transformador amb cicles d'oli forçat i ventilació forçada

Els transformadors tradicionals d'energia estan dotats de sistemes de ventiladors controlats manualment. Cada transformador sol tenir sis conjunts de motors de refredament que requereixen un control centralitzat. La operació dels ventiladors depèn de relés tèrmics, amb els seus circuits de alimentació controlats per contactors. Els ventiladors s'inicien o s'aturen en funció de la temperatura de l'oli del transformador i les condicions de càrrega, a través d'un jutjament lògic.

Aquests sistemes de control tradicionals requereixen una intervenció manual significativa i tenen notables inconvenients: tots els ventiladors s'inicien i s'aturen simultàniament, resultant en corrents d'assalt elevades que poden danar els components del circuit. Quan la temperatura de l'oli es troba entre 45°C i 55°C, és pràctica habitual executar tots els ventiladors a ple rendiment, cosa que porta a un considerable despilfarro d'energia i augmenta els reptes de manteniment. Els sistemes de control de refredament tradicionals utilitzen principalment relés, relés tèrmics i circuits lògics basats en contactes. La lògica de control és complexa, i la commutació freqüent de contactors pot causar la cremació dels contactes. A més, els ventiladors sovint manquen de proteccions essencials com la sobrecàrrega, la pèrdua de fase i la baixa tensió, reduint la fiabilitat operativa i augmentant els costos de manteniment.

Funcions del dipòsit del transformador i del sistema de refredament

El dipòsit del transformador serveix com a envoltura exterior, amagant el nucli, els voltants i l'oli del transformador, mentre també proporciona una certa capacitat de dissipació de calor.

El sistema de refredament del transformador crea una circulació d'oli impulsada per la diferència de temperatura entre les capes superiors i inferiors de l'oli. L'oli calent flueix a través d'un intercanviador de calor on es refreda i es retorna a la part inferior del dipòsit, reduint efectivament la temperatura de l'oli. Per augmentar l'eficiència del refredament, es poden utilitzar mètodes com el refredament d'aire, el refredament amb cicles d'oli forçat i ventilació forçada, o el refredament amb cicles d'oli forçat i aigua.