Métodos de Refrixeración de Transformadores | De ONAN a ODWF Explicados

1. Autoenfriamento por inmersión en aceite (ONAN)

O principio de funcionamento do autoenfriamento por inmersión en aceite consiste na transferencia do calor xerado no interior do transformador á superficie do tanque e aos tubos de refrigeración mediante a convección natural do aceite do transformador. O calor é disipado ao ambiente circundante a través da convección do aire e da conducción térmica. Este método de refrigeración non require ningún equipo de refrigeración específico.

Aplicábel a:

• Produtos cunha capacidade de ata 31,500 kVA e un nivel de tensión de ata 35 kV;

• Produtos cunha capacidade de ata 50,000 kVA e un nivel de tensión de ata 110 kV.

2. Enfriamento forzado por aire e inmersión en aceite (ONAF)

O enfriamento forzado por aire e inmersión en aceite está baseado no principio de ONAN, coa adición de ventiladores montados na superficie do tanque ou nos tubos de refrigeración. Estes ventiladores aumentan a dissipación de calor mediante a corrente de aire forzada, incrementando a capacidade e a capacidade de carga do transformador case nun 35%. Durante a operación, xéranse perdas como a perda de ferro, a perda de cobre e outras formas de calor. O proceso de refrigeración é o seguinte: primeiro, o calor transfírese por conducción desde o núcleo e as bobinas ás súas superficies e ao aceite do transformador. Despois, a través da convección natural do aceite, o calor transfírese continuamente ás paredes internas do tanque e dos tubos de radiador. A seguir, o calor transfírese pola conducción ás superficies externas do tanque e dos radiadores. Finalmente, o calor disípanse ao aire circundante a través da convección do aire e da radiación térmica.

Aplicábel a:

• 35 kV a 110 kV, 12,500 kVA a 63,000 kVA;

• 110 kV, abaixo de 75,000 kVA;

• 220 kV, abaixo de 40,000 kVA.

3. Enfriamento forzado por aire e circulación forzada de aceite (OFAF)

Aplicábel a transformadores cunha capacidade de 50,000 a 90,000 kVA e un nivel de tensión de 220 kV.

4. Enfriamento forzado por auga e circulación forzada de aceite (OFWF)

Utilízase principalmente para transformadores de elevación en centrais hidroeléctricas, aplicábel a transformadores cun nivel de tensión de 220 kV e superior e unha capacidade de 60 MVA e superior.

O principio de funcionamento do enfriamento forzado por circulación de aceite e o enfriamento forzado por auga e circulación forzada de aceite é o mesmo. Cando un transformador principal adopta o enfriamento forzado por circulación de aceite, as bombas de aceite dirixen o aceite polo circuito de refrigeración. O refrescador de aceite está deseñado de xeito especial para unha dissipación de calor eficiente, frecuentemente axudado por ventiladores eléctricos. Ao triplicar a velocidade de circulación do aceite, este método pode aumentar a capacidade do transformador aproximadamente un 30%. O proceso de refrigeración implica que as bombas de aceite submersibles dirixin o aceite aos ductos entre o núcleo ou as bobinas para levar o calor. O aceite quente do topo do transformador extraise con unha bomba, enfría no refrescador e devólvese ao fondo do tanque de aceite, formando un ciclo de circulación forzada de aceite.

5. Enfriamento forzado por aire e circulación forzada de aceite dirigida (ODAF)

Aplicábel a:

• 75,000 kVA e superior, 110 kV;

• 120,000 kVA e superior, 220 kV;

• transformadores de clase 330 kV e 500 kV.

6. Enfriamento forzado por auga e circulación forzada de aceite dirigida (ODWF)

Aplicábel a:

• 75,000 kVA e superior, 110 kV;

• 120,000 kVA e superior, 220 kV;

• transformadores de clase 330 kV e 500 kV.

Compoñentes dun refrescador de transformador de enfriamento forzado por aire e circulación forzada de aceite

Os transformadores de enerxía tradicionais están equipados con sistemas de ventiladores controlados manualmente. Cada transformador ten típicamente seis conxuntos de motores de refrigeración que requiren un control centralizado. A operación dos ventiladores depende de relés térmicos, cos seus circuitos de potencia controlados por contactores. Os ventiladores arrancan ou páran baseándose na temperatura do aceite do transformador e nas condicións de carga mediante xuízo lóxico.

Estes sistemas de control tradicionais requiren unha intervención manual significativa e teñen notables desvantaxes: todos os ventiladores arrancan e páran simultaneamente, resultando en correntes de arranque altas que poden danar os compoñentes do circuito. Cando a temperatura do aceite está entre 45°C e 55°C, é práctica común executar todos os ventiladores a plena capacidade, provocando un importante desperdicio de enerxía e un aumento dos retos de manutención. Os sistemas de control de refrigeración tradicionais utilizan principalmente relés, relés térmicos e circuitos lóxicos baseados en contactos. A lóxica de control é complexa, e a conmutación frecuente de contactores pode causar a queimadura de contactos. Ademais, os ventiladores adoitan carecer de protexións esenciais como a sobrecarga, a falta de fase e a baixa tensión, reducindo a fiabilidade operativa e aumentando os custos de manutención.

Funcións do tanque do transformador e do sistema de refrigeración

O tanque do transformador serve como a envoltura exterior, aloxando o núcleo, as bobinas e o aceite do transformador, mentres proporciona certa capacidade de dissipación de calor.

O sistema de refrigeración do transformador crea unha circulación de aceite impulsada pola diferenza de temperatura entre as capas superior e inferior do aceite. O aceite quente flúe a través dun intercambiador de calor onde se enfría e despois devólvese ao fondo do tanque, reducindo efectivamente a temperatura do aceite. Para aumentar a eficiencia de refrigeración, pódense empregar métodos como o enfriamento por aire, o enfriamento forzado por aire e circulación forzada de aceite, ou o enfriamento forzado por auga e circulación forzada de aceite.