Guia abrangente para sistemas de resfriamento de transformadores: métodos, classificações e critérios de seleção

Os transformadores são fundamentais em sistemas de energia elétrica, facilitando a transmissão e distribuição eficiente da eletricidade. No entanto, sua operação gera calor devido a perdas inerentes, necessitando de mecanismos de resfriamento eficazes para manter o desempenho, a segurança e a longevidade. Este guia investiga os vários métodos de resfriamento do transformador, suas classificações e fatores que influenciam sua seleção.

Entendendo o resfriamento do transformador

Os transformadores operam convertendo energia elétrica de um nível de tensão para outro. Durante esse processo, as perdas ocorrem na forma de calor dentro do núcleo e dos enrolamentos. Se não for gerenciado adequadamente, esse calor pode levar a:

• Eficiência reduzida : As temperaturas elevadas aumentam a resistência, levando a maiores perdas de energia.

• Degradação do isolamento : O calor excessivo pode deteriorar os materiais isolantes, potencialmente causando falhas.

• A vida útil reduzida : superaquecimento contínuo acelera o desgaste, reduzindo a vida operacional do transformador.

• Riscos de segurança : Os transformadores superaquecidos representam riscos de incêndio ou explosão, especialmente em unidades de alta capacidade.

Métodos de resfriamento do transformador

Os métodos de resfriamento são categorizados com base no meio de resfriamento (ar, óleo, água) e no modo de circulação (natural ou forçado). Abaixo está uma visão geral abrangente:

1. Transformadores do tipo seco (resfriado ao ar)

• Air Natural (An) : utiliza convecção natural de ar para dissipar o calor. Adequado para pequenos transformadores com classificações de baixa potência.

• Air forçado (AF) : emprega ventiladores ou sopradores para aumentar a circulação de ar, melhorando a dissipação de calor. Ideal para transformadores de tamanho médio.

2. Transformadores imersos de óleo

• AR NATURAL DE ÓLEO NATURAL (ONAN) : O transformador está imerso em petróleo; O calor é transferido para o óleo, que circula naturalmente, e o calor é dissipado através da convecção natural do ar.

• Oil Natural Air Forced (ONAF) : semelhante a Onan, mas com a circulação de ar forçada usando os ventiladores para melhorar a dissipação de calor.

• Ar forçado a óleo forçado (OFAF) : envolve a circulação forçada de petróleo (via bombas) e ar (via ventiladores), fornecendo resfriamento eficiente para transformadores de alta capacidade.

• Água forçada a óleo forçada (OFWF) : características da circulação forçada de óleo e água, com o óleo passando através de trocadores de calor resfriados pela água, adequados para transformadores de alta capacidade.

• Oil forçado de petróleo Natural (OFAN) : combina circulação de óleo forçado com resfriamento natural de ar, oferecendo um equilíbrio entre eficiência e complexidade.

• Água Natural Natural Natural (WNA) : utiliza a convecção natural de água e ar para resfriamento, normalmente em aplicações especializadas.

• Água Forçada com ar natural (WFAN) : envolve circulação de água forçada com resfriamento natural de ar, proporcionando maior dissipação de calor.

• Óleo forçado à água forçado (WFOF) : características da circulação forçada de água e óleo, com o óleo passando pelos trocadores de calor resfriados pela água, adequados para transformadores de alta capacidade.

• Ar Forçado à Água Forçado (WFOA) : envolve a circulação forçada de água e ar, oferecendo resfriamento eficiente para grandes transformadores.

Classificações de refrigeração

As classificações de resfriamento são padronizadas para indicar o aumento máximo de temperatura permitida acima da temperatura ambiente:

• Classe A : aumento da temperatura máxima de 55 ° C.

• Classe B : aumento da temperatura máxima de 65 ° C.

• Classe C : aumento da temperatura máxima de 80 ° C.

• Classe F : aumento da temperatura máxima de 105 ° C.

• Classe H : aumento da temperatura máxima de 125 ° C.

Essas classificações ajudam a determinar o método e os materiais de resfriamento apropriados para garantir a confiabilidade e a longevidade do transformador.

Fatores que influenciam a seleção do método de refrigeração

Selecionar o método de resfriamento apropriado depende de vários fatores:

• Classificação do transformador : Os transformadores de maior capacidade requerem métodos de resfriamento mais eficientes.

• Temperatura ambiente : os ambientes mais quentes podem exigir sistemas de refrigeração aprimorados.

• Local de instalação : as instalações internas podem se beneficiar de transformadores do tipo seco, enquanto as configurações externas podem acomodar tipos imersos de óleo.

• Considerações de custo : Os métodos avançados de refrigeração como o OFWF são mais caros, mas oferecem desempenho superior.

• Regulamentos de Segurança e Ambiental : Em certas indústrias, as preocupações de segurança sobre riscos de incêndio ou regulamentos ambientais podem ditar o uso de sistemas de resfriamento do tipo seco ou menos perigosos.

Conclusão

O resfriamento eficaz é fundamental para o desempenho e a segurança do transformador. A compreensão dos vários métodos e classificações de refrigeração permite a seleção do sistema mais adequado para aplicações específicas, garantindo uma operação eficiente e confiável.