Transformadores Imersos em Óleo vs. Transformadores a Seco: Por que a Refrigeração a Óleo Supera a Refrigeração a Ar sob a Mesma Capacidade e Condições Externas?

Sob a mesma capacidade e condições externas, o desempenho de dissipação de calor dos transformadores imersos em óleo supera o dos transformadores a seco. Isso se deve principalmente às diferenças significativas nas propriedades físicas dos meios de resfriamento (óleo de transformador vs. ar) e aos distintos projetos estruturais de dissipação de calor.

Abaixo segue uma análise técnica detalhada:

1. Comparação das Propriedades Físicas dos Meios de Resfriamento

O desempenho do meio de resfriamento determina diretamente a eficiência da transferência de calor a partir das fontes de calor (enrolamentos e núcleo).

2. Eficiência da Transferência de Calor por Convecção

• Vantagem do Meio Líquido: Como líquido, embora sua fluidez seja afetada pela viscosidade, o óleo possui um momento e uma capacidade de transporte de calor muito maiores do que o gás quando ocorre a convecção (fluido quente subindo, fluido frio descendo).
• Coeficiente de Transferência de Calor Superficial: Dentro do transformador, o coeficiente de transferência de calor por convecção entre o óleo e a superfície do enrolamento é significativamente maior do que o do ar. Mesmo com refrigeração forçada a ar (ventiladores), os transformadores a seco geralmente têm dificuldade em igualar a eficiência de transferência de calor da convecção natural do óleo.

Vziman Transformador de Potência Selado Imerso em Óleo Série S13-M

3. Caminho de Transferência de Calor e Área de Contato

• Permeabilidade: O óleo do transformador possui excelente fluidez e permeabilidade, permitindo que penetre nas menores lacunas dentro dos enrolamentos e entre em contato direto com cada condutor para dissipar o calor.

• Diferença na Resistência Térmica:

  • Transformador a Seco: O calor deve passar por uma camada sólida de isolamento de resina epóxi com condutividade térmica relativamente baixa antes de se dissipar por convecção de ar. Isso resulta em uma grande resistência térmica geral.

  • Transformador Imerso em Óleo: O calor é transferido diretamente da fonte de calor para o óleo, que possui maior condutividade térmica, resultando em resistência térmica mínima. O calor é rapidamente conduzido para a parede do tanque e as aletas do radiador por meio da convecção do óleo, e então dissipado na atmosfera através de uma grande área de superfície de troca de calor.

4. Estabilidade Operacional e Capacidade de Sobrecarga

• Constante de Tempo Térmico: Devido à grande massa e à alta capacidade de calor específico do óleo, os transformadores imersos em óleo possuem uma "inércia térmica" significativa. Durante cargas de surto de curto prazo ou sobrecargas, o óleo atua como um amortecedor térmico, absorvendo calor instantâneo sem causar um pico acentuado na temperatura do enrolamento.
• Expansibilidade do Radiador: Os transformadores imersos em óleo podem expandir facilmente sua área de superfície de dissipação de calor adicionando tubos de resfriamento externos, radiadores ou refrigeração forçada a ar direcionado por óleo (ODAF). Os transformadores a seco, no entanto, têm flexibilidade limitada para expandir a área de dissipação de calor devido às restrições de distância de isolamento de ar e ao design estrutural.

Vziman Transformador de distribuição a seco Série SC(B)

5. Seleção do Transformador

Escolha Imerso em Óleo (Externo / Grande Capacidade / Cargas Pesadas)

• Subestações independentes ao ar livre ou instalação ao ar livre
• Capacidade relativamente grande (tipicamente acima de 1000 kVA)
• Alta flutuação de carga (fábricas, minas, indústrias metalúrgicas, etc.)
• Sensível ao investimento inicial, buscando alta relação custo-benefício
• Permite o uso de óleo como meio de resfriamento

Transformador Imerso em Óleo Série S da Vziman – Projetado para condições exigentes com dissipação de calor superior e excelente capacidade de sobrecarga. Com óleo isolante de alta condutividade térmica e um sistema eficiente de circulação de óleo, controla com precisão o aumento da temperatura do enrolamento, estendendo efetivamente a vida útil do equipamento. Seja em ambientes industriais de alta temperatura, alta altitude ou com grande flutuação de carga, mantém uma saída estável e atende de forma confiável a todos os desafios.

Escolha a Seco (Interno / Altos Requisitos de Segurança / Livre de Manutenção)

• Instalação interna em áreas densamente povoadas
• Requisitos rigorosos de proteção contra incêndio e explosão
• Altos requisitos ambientais (sem risco de vazamento de óleo)
• Salas de distribuição subterrâneas (sem necessidade de poços de contenção de óleo)
• Capacidade de manutenção limitada, exigindo operação livre de manutenção

Transformador a Seco Série SCB da Vziman – Adotando materiais de isolamento ecológicos e tecnologia avançada de controle de temperatura, alcança uma operação verdadeiramente à prova de fogo, à prova de explosão e livre de poluição. O processo de fundição a vácuo de resina epóxi de alta condutividade térmica garante excelente resistência à umidade, retardância de chama e capacidade de suportar curto-circuito. Essencialmente livre de manutenção ao longo de sua vida útil projetada, reduz significativamente os custos de operação e manutenção.

6. Conclusão

Um transformador imerso em óleo é análogo a um computador equipado com um "sistema de refrigeração líquida", enquanto um transformador a seco é mais parecido com um "dissipador de calor refrigerado a ar" tradicional. Embora os transformadores a seco tenham vantagens em segurança contra incêndio e facilidade de manutenção, os transformadores imersos em óleo possuem uma vantagem absoluta em eficiência de dissipação de calor e suporte a grandes capacidades (especialmente em aplicações de alta tensão e alta potência), graças às propriedades físicas superiores do óleo isolante.
Editado de: Echo