Què és el sistema de refrigeració del transformador?

El sistema de refrigeració d'un transformador és un component clau per garantir el seu funcionament segur, fiable i{0}}a llarg termini. La seva tasca principal és dissipar eficaçment la calor generada durant el funcionament del transformador (pèrdues de coure i pèrdues de ferro) a l'entorn, mantenint així la temperatura dels components del transformador dins dels límits permesos i evitant que els materials d'aïllament envelleixin ràpidament o danys per sobreescalfament.

1. Per què és necessari refredar?
Durant el funcionament d'un transformador, els bobinatges i el nucli generen una gran quantitat de calor a causa de les pèrdues (pèrdua de resistència, pèrdua de corrent de Foucault, etc.), fent que la temperatura augmenti. Els materials aïllants (com l'oli i el paper) són extremadament sensibles a la temperatura. Segons la clàssica "regla dels 6 graus" o la "regla dels 8 graus", la vida útil dels materials aïllants es redueix aproximadament a la meitat per cada augment de temperatura de 6-8 graus. Per tant, una refrigeració eficient és clau per allargar la vida útil d'un transformador.

2. Classificació i codis dels mètodes de refrigeració
El mètode de refrigeració d'un transformador es representa normalment per codis de lletres, seguint estàndards internacionals (per exemple, IEC 60076), formats per 2-4 lletres, que representen:

Medi de refrigeració: La primera lletra indica el medi de refrigeració intern en contacte amb els bobinatges.
O: Oli mineral o líquid aïllant sintètic amb un punt d'inflamació inferior o igual a 300 graus.
K: Insulating liquid with a flash point >300 graus.
L: Líquid aïllant amb un punt d'inflamació no mesurable (com certs èsters sintètics).
G: Gas (com l'aire).
W: Aigua.

Mètode de circulació: la segona lletra representa el mètode de circulació del medi de refrigeració intern.
N: Convecció natural (l'oli calent puja, l'oli fred baixa, impulsat per la diferència de temperatura).
F: circulació forçada (no-dirigida), l'oli es fa circular mitjançant una bomba.
D: Circulació forçada dirigida, on la bomba dirigeix ​​l'oli directament a canals específics dins dels bobinatges, proporcionant una major eficiència de refrigeració.

Medi de refrigeració extern: la tercera lletra indica el medi de refrigeració extern.
A: Aire.
W: Aigua.

Mètode de circulació del medi de refrigeració extern: la quarta lletra indica el mètode de circulació del medi de refrigeració extern.
N: convecció natural (com la circulació natural de l'aire).
F: circulació forçada (com ara ventilador-aire forçat).

3. Explicació detallada dels mètodes de refrigeració comuns

1. Transformadors-immersos en oli
Aquest és el mètode de refrigeració més habitual per als transformadors de potència. El transformador està ple d'oli de transformador, que actua com a mitjà aïllant i com a mitjà de refrigeració principal.

ONAN (Oli Natural Aire Natural)

• Principi: es basa en la convecció natural de l'oli. La calor generada pels bobinatges i el nucli escalfa l'oli del transformador. L'oli calent puja a la part superior del dipòsit d'oli i allibera calor a l'aire a través de radiadors (aletes o tubs de refrigeració), mentre que l'oli refredat baixa al fons del dipòsit, formant una circulació natural.
• Característiques: estructura senzilla, fiable, -sense soroll, sense manteniment-.
• Aplicació: Petits transformadors de distribució (per exemple, els utilitzats en zones residencials o edificis).

ONAF (Oil Natural Air Forced)

• Principi: S'afegeix un ventilador al radiador d'un transformador ONAN. Quan la càrrega del transformador augmenta i la temperatura augmenta, el controlador de temperatura engega automàticament el ventilador, forçant el flux d'aire a accelerar el refredament del radiador.
• Característiques: capacitat de refrigeració significativament millorada, amb ventiladors que es poden iniciar i aturar automàticament en funció de la càrrega/temperatura, eficients energèticament-.
• Aplicació: transformadors de potència mitjana a gran, molt utilitzats.

OFAF/ODAF (Oil Forced Air Forced / Oil Directed Air Forced)

• Principi: a més d'afegir un ventilador, també s'afegeix una bomba d'oli. La bomba obliga l'oli del transformador a circular més ràpidament pels radiadors. La tecnologia ODAF (dirigida) porta això més lluny dirigint l'oli amb precisió als canals capil·lars dins dels bobinatges, millorant enormement l'eficiència de refrigeració als punts més calents (dins dels bobinatges).
• Característiques: capacitat de refrigeració extremadament forta, estructura relativament complexa.
• Aplicació: grans transformadors d'ultra-alta tensió, transformadors principals en centrals elèctriques de gran-capacitat.

OFWF/ODWF (aigua forçada amb petroli)

• Principi: utilitza un intercanviador de calor d'oli-a-aigua (refrigerador) en lloc d'un radiador refrigerat per aire-. L'oli calent del transformador es bombeja al refrigerador on la calor es transfereix a l'aigua de refrigeració que flueix. L'oli refredat torna després al transformador.
• Característiques: Eficiència de refrigeració molt alta, no afectada per la temperatura ambient. Tanmateix, requereix un sistema de circulació d'aigua fiable (bombes, canonades, vàlvules, etc.), té un cost elevat i requisits de manteniment i comporta un risc de mescla i fuites d'aigua-oli.
• Aplicació: transformadors ultra-grans situats en zones amb abundant aigua (com les centrals hidroelèctriques) o zones on les limitacions d'espai impedeixen la refrigeració de l'aire (com ara les subestacions subterrànies).

2. Transformadors de tipus-sec
Els transformadors de tipus-sec utilitzen aire (o aïllament sòlid com la resina epoxi) com a mitjà de refrigeració intern i el seu mètode de refrigeració és relativament senzill.
AN (refrigeració natural per aire)

• Principi: es basa en la convecció natural de l'aire i el refredament per radiació de la carcassa del transformador.
• Aplicació: transformadors de tipus sec-de petita capacitat-.

AF (refrigeració per aire forçat)

• Principi: instal·leu ventiladors a sota o al voltant del cos del transformador per forçar l'aire fresc a través dels passatges entre bobinatges, transportant la calor.
• Característiques: Generalment equipat amb control intel·ligent; els ventiladors s'inicien automàticament quan la taxa de càrrega és alta, permetent que la capacitat de sortida del transformador augmenti entre un 40% i un 50%.
• Aplicació: transformadors de tipus sec de -capacitat mitjana a gran-, utilitzats habitualment en subestacions interiors, edificis, metro i altres llocs amb alts requisits de seguretat contra incendis.

El sistema de refrigeració d'un transformador és una part crítica del seu disseny, que afecta directament la capacitat de sortida, l'eficiència operativa i la vida útil del transformador. La selecció del mètode de refrigeració adequat és el resultat d'equilibrar el cost, la fiabilitat, la complexitat del manteniment i l'entorn d'instal·lació.