Guía integral para sistemas de enfriamiento de transformadores: métodos, clasificaciones y criterios de selección

Los transformadores son fundamentales en los sistemas de energía eléctrica, lo que facilita la transmisión y distribución eficientes de la electricidad. Sin embargo, su operación genera calor debido a pérdidas inherentes, lo que requiere mecanismos de enfriamiento efectivos para mantener el rendimiento, la seguridad y la longevidad. Esta guía profundiza en los diversos métodos de enfriamiento de transformadores, sus clasificaciones y factores que influyen en su selección.

Comprensión del enfriamiento del transformador

Los transformadores funcionan convirtiendo la energía eléctrica de un nivel de voltaje a otro. Durante este proceso, las pérdidas ocurren en forma de calor dentro del núcleo y los devanados. Si no se maneja adecuadamente, este calor puede conducir a:

• Eficiencia reducida : las temperaturas elevadas aumentan la resistencia, lo que lleva a mayores pérdidas de energía.

• Degradación del aislamiento : el calor excesivo puede deteriorar los materiales aislantes, lo que puede causar fallas.

• La vida útil acortada : el sobrecalentamiento continuo acelera el desgaste del desgaste, reduciendo la vida operativa del transformador.

• Peligros de seguridad : los transformadores sobrecalentados representan riesgos de fuego o explosión, especialmente en unidades de alta capacidad.

Métodos de enfriamiento de transformadores

Los métodos de enfriamiento se clasifican en función del medio de enfriamiento (aire, aceite, agua) y el modo de circulación (natural o forzado). A continuación se muestra una descripción completa:

1. Transformadores de tipo seco (refrigerado por aire)

• Air Natural (AN) : utiliza la convección natural del aire para disipar el calor. Adecuado para pequeños transformadores con bajas clasificaciones de potencia.

• Air forzado (AF) : emplea ventiladores o sopladores para mejorar la circulación del aire, mejorando la disipación de calor. Ideal para transformadores de tamaño mediano.

2. Transformadores de aceite de petróleo

• Aceite Natural Air Natural (Onan) : el transformador está sumergido en aceite; El calor se transfiere al aceite, que circula naturalmente, y el calor se disipa a través de la convección natural del aire.

• Aire de aire de aceite forzado (ONAF) : similar a Onan, pero con la circulación de aire forzado utilizando ventiladores para mejorar la disipación de calor.

• Aire forzado de aceite forzado (OFAF) : implica la circulación forzada de aceite (a través de bombas) y aire (a través de los ventiladores), proporcionando enfriamiento eficiente para transformadores de alta capacidad.

• Aceite de agua forzada forzada (OFWF) : Características de circulación forzada de aceite y agua, con aceite que pasa a través de intercambiadores de calor enfriados por agua, adecuados para transformadores de muy alta capacidad.

• Aire Forted Air Natural (OFAN) del aceite : combina la circulación del aceite forzado con enfriamiento de aire natural, ofreciendo un equilibrio entre eficiencia y complejidad.

• Aire natural de agua Natural (WNA) : utiliza la convección natural de agua y aire para el enfriamiento, típicamente en aplicaciones especializadas.

• Aire forzado de agua Natural (WFAN) : implica circulación de agua forzada con enfriamiento de aire natural, proporcionando una mayor disipación de calor.

• Aceite forzado de agua Forzado (WFOF) : presenta una circulación forzada de agua y aceite, con aceite que pasa a través de intercambiadores de calor enfriados por agua, adecuado para transformadores de alta capacidad.

• Aire forzado de agua forzado (WFOA) : implica la circulación forzada de agua y aire, ofreciendo enfriamiento eficiente para transformadores grandes.

Clasificaciones de enfriamiento

Las clasificaciones de enfriamiento están estandarizadas para indicar el aumento máximo de temperatura permitida por encima de la temperatura ambiente:

• Clase A : aumento máximo de temperatura de 55 ° C.

• Clase B : aumento máximo de temperatura de 65 ° C.

• Clase C : aumento máximo de temperatura de 80 ° C.

• Clase F : aumento máximo de temperatura de 105 ° C.

• Clase H : aumento máximo de temperatura de 125 ° C.

Estas clasificaciones ayudan a determinar el método y los materiales de enfriamiento apropiados para garantizar la confiabilidad del transformador y la longevidad.

Factores que influyen en la selección del método de enfriamiento

Seleccionar el método de enfriamiento apropiado depende de varios factores:

• Calificación del transformador : los transformadores de mayor capacidad requieren métodos de enfriamiento más eficientes.

• Temperatura ambiente : los entornos más calientes pueden requerir sistemas de enfriamiento mejorados.

• Ubicación de instalación : las instalaciones interiores pueden beneficiarse de transformadores de tipo seco, mientras que la configuración al aire libre puede acomodar los tipos de aceite.

• Consideraciones de costos : los métodos avanzados de enfriamiento como OFWF son más caros, pero ofrecen un rendimiento superior.

• Regulaciones de seguridad y ambientales : en ciertas industrias, las preocupaciones de seguridad sobre los riesgos de incendio o las regulaciones ambientales pueden dictar el uso de sistemas de enfriamiento de tipo seco o menos peligrosos.

Conclusión

El enfriamiento efectivo es primordial para el rendimiento y la seguridad del transformador. Comprender los diversos métodos y clasificaciones de enfriamiento permite la selección del sistema más adecuado para aplicaciones específicas, asegurando una operación eficiente y confiable.