Métodos de Enfriamiento de Transformadores | Explicación de ONAN a ODWF
1. Enfriamiento por inmersión en aceite con autorefrigeración (ONAN)
El principio de funcionamiento del enfriamiento por inmersión en aceite con autorefrigeración es transferir el calor generado en el interior del transformador a la superficie del tanque y los tubos de refrigeración a través de la convección natural del aceite del transformador. Luego, el calor se disipa en el entorno circundante mediante la convección del aire y la conducción térmica. Este método de refrigeración no requiere ningún equipo de refrigeración dedicado.
Aplicable a:
Productos con capacidad hasta 31,500 kVA y nivel de tensión hasta 35 kV;
Productos con capacidad hasta 50,000 kVA y nivel de tensión hasta 110 kV.
2. Enfriamiento por inmersión en aceite con ventilación forzada (ONAF)
El enfriamiento por inmersión en aceite con ventilación forzada se basa en el principio de ONAN, con la adición de ventiladores montados en la superficie del tanque o en los tubos de refrigeración. Estos ventiladores mejoran la disipación de calor mediante el flujo de aire forzado, aumentando la capacidad y la capacidad de carga del transformador en casi un 35%. Durante la operación, se generan pérdidas como la pérdida de hierro, la pérdida de cobre y otras formas de calor. El proceso de refrigeración es el siguiente: Primero, el calor se transfiere por conducción desde el núcleo y las bobinas a sus superficies y al aceite del transformador. Luego, a través de la convección natural del aceite, el calor se transfiere continuamente a las paredes internas del tanque y los tubos de radiador. A continuación, el calor se conduce a las superficies externas del tanque y los radiadores. Finalmente, el calor se disipa en el aire circundante mediante la convección del aire y la radiación térmica.
Aplicable a:
35 kV a 110 kV, 12,500 kVA a 63,000 kVA;
110 kV, por debajo de 75,000 kVA;
220 kV, por debajo de 40,000 kVA.
3. Enfriamiento por circulación forzada de aceite con ventilación forzada (OFAF)
Aplicable a transformadores con capacidad de 50,000 a 90,000 kVA y nivel de tensión de 220 kV.
4. Enfriamiento por circulación forzada de aceite con refrigeración por agua (OFWF)
Se utiliza principalmente para transformadores de elevación en centrales hidroeléctricas, aplicable a transformadores con nivel de tensión de 220 kV y superior y capacidad de 60 MVA y superior.
El principio de funcionamiento del enfriamiento por circulación forzada de aceite y del enfriamiento por circulación forzada de aceite con refrigeración por agua es el mismo. Cuando un transformador principal adopta el enfriamiento por circulación forzada de aceite, las bombas de aceite impulsan el aceite a través del circuito de refrigeración. El enfriador de aceite está especialmente diseñado para una disipación eficiente del calor, a menudo asistido por ventiladores eléctricos. Al triplicar la velocidad de circulación del aceite, este método puede aumentar la capacidad del transformador en aproximadamente un 30%. El proceso de refrigeración implica que las bombas sumergibles dirigen el aceite a los conductos entre el núcleo o las bobinas para llevarse el calor. El aceite caliente del techo del transformador luego es extraído por una bomba, se enfría en el enfriador y se devuelve a la parte inferior del tanque de aceite, formando un ciclo de circulación forzada de aceite.
5. Enfriamiento por circulación dirigida forzada de aceite con ventilación forzada (ODAF)
Aplicable a:
75,000 kVA y superior, 110 kV;
120,000 kVA y superior, 220 kV;
Transformadores de clase 330 kV y 500 kV.
6. Enfriamiento por circulación dirigida forzada de aceite con refrigeración por agua (ODWF)
Aplicable a:
75,000 kVA y superior, 110 kV;
120,000 kVA y superior, 220 kV;
Transformadores de clase 330 kV y 500 kV.
Componentes del enfriador de transformador con enfriamiento forzado de aceite y ventilación forzada
Los transformadores de potencia tradicionales están equipados con sistemas de ventiladores controlados manualmente. Cada transformador generalmente tiene seis conjuntos de motores de refrigeración que requieren control centralizado. La operación de los ventiladores depende de relés térmicos, cuyos circuitos de alimentación son controlados por contactores. Los ventiladores se encienden o apagan según la temperatura del aceite del transformador y las condiciones de carga mediante un juicio lógico.
Estos sistemas de control tradicionales requieren una intervención manual significativa y tienen notables inconvenientes: todos los ventiladores se encienden y apagan simultáneamente, lo que resulta en corrientes de arranque altas que pueden dañar los componentes del circuito. Cuando la temperatura del aceite oscila entre 45°C y 55°C, es común que todos los ventiladores funcionen a plena capacidad, lo que lleva a un desperdicio significativo de energía e incrementa los desafíos de mantenimiento. Los sistemas de control de refrigeración tradicionales utilizan principalmente relés, relés térmicos y circuitos lógicos basados en contactos. La lógica de control es compleja, y el cambio frecuente de contactores puede causar quemaduras de contacto. Además, los ventiladores a menudo carecen de protecciones esenciales como sobrecarga, falta de fase y protección contra bajos voltajes, lo que reduce la confiabilidad operativa e incrementa los costos de mantenimiento.
Funciones del tanque del transformador y del sistema de refrigeración
El tanque del transformador sirve como la carcasa exterior, alojando el núcleo, las bobinas y el aceite del transformador, mientras también proporciona cierta capacidad de disipación de calor.
El sistema de refrigeración del transformador crea una circulación de aceite impulsada por la diferencia de temperatura entre las capas superior e inferior del aceite. El aceite caliente fluye a través de un intercambiador de calor donde se enfría y luego se devuelve a la parte inferior del tanque, reduciendo efectivamente la temperatura del aceite. Para mejorar la eficiencia de refrigeración, se pueden emplear métodos como el enfriamiento por aire, el enfriamiento forzado de aceite con ventilación forzada o el enfriamiento forzado de aceite con refrigeración por agua.
