La explicación más completa del sistema de refrigeración de transformadores

1. Representación del método de enfriamiento

El método de refrigeración del transformador se representa generalmente mediante una combinación de cuatro códigos, que se representan de izquierda a derecha de la siguiente manera:

Por ejemplo: ONAN significa autoenfriamiento por inmersión en aceite, es decir, el aceite interno circula de forma natural y el aire externo circula de forma natural.

Segundo, el método de refrigeración del transformador

El método de refrigeración de los transformadores de potencia sumergidos en aceite, según el tamaño de su capacidad, el sistema de refrigeración se puede dividir en: auto-refrigeración sumergida en aceite, refrigeración por aire sumergida en aceite, refrigeración por aire con circulación forzada de aceite, refrigeración por agua con circulación forzada de aceite, etc.

1. Sistema de autoenfriamiento sumergido en aceite

El sistema de refrigeración por inmersión en aceite no requiere equipo de refrigeración especial; el aceite circula de forma natural en el transformador y el calor del núcleo de hierro y los devanados se transfiere a la pared del tanque o al radiador por convección. Según la capacidad del transformador, se puede dividir en tres estructuras diferentes:

1.1. Pared de la caja lisa. El transformador de pequeña capacidad adopta esta estructura, la carcasa de la caja está soldada con placa de acero y la pared de la caja es completamente lisa;

1.2. Pared de la caja con nervaduras de refrigeración. Soldar algunas nervaduras de disipación de calor en la pared lisa de la caja para ampliar el área en contacto con el aire, lo cual es adecuado para transformadores con una capacidad ligeramente mayor;

1.3. Refrigeración por tubo de calor o radiador. Para transformadores de mayor capacidad, con el fin de aumentar la superficie de refrigeración del tanque de combustible, se instalan varios radiadores fuera del tanque. El radiador es un conjunto de tubos de disipación de calor con cabezales superior e inferior. Retire las piezas.

La Figura 1 muestra el recorrido del aceite en un transformador autoenfriado sumergido en aceite con tubos de calor. Durante el funcionamiento del transformador, el aceite del depósito se calienta debido al calentamiento del núcleo de hierro y los devanados. El aceite caliente asciende hasta la parte superior del depósito y, a través de la entrada superior del tubo de disipación de calor, se enfría. El aceite frío desciende por el tubo de radiación y fluye hacia la parte inferior del depósito desde el extremo inferior del tubo, recirculando automáticamente el flujo de aceite y enfriando eficazmente el núcleo y los devanados del transformador.

El sistema de refrigeración por inmersión en aceite con autoenfriamiento tiene una estructura simple y una alta fiabilidad, y se utiliza ampliamente en transformadores con una capacidad inferior a 10.000 kVA.

Figura 1. Trayectoria del flujo de aceite en un transformador autoenfriador sumergido en aceite.

1- - depósito de combustible; 2 - núcleo de hierro y bobinado; 3 - tubo de refrigeración

2. Refrigerado por aire sumergido en aceite

Sistema de refrigeración por aire con inmersión en aceite, también conocido como sistema de refrigeración por aire forzado con circulación natural de aceite. Consiste en instalar uno o varios ventiladores junto a cada radiador del tanque de aceite del transformador para transformar la convección natural del aire en convección forzada y así mejorar la capacidad de disipación de calor del radiador. En comparación con el sistema de refrigeración natural, el efecto de refrigeración puede incrementarse entre un 150 % y un 200 %, lo que equivale a un aumento del 20 % al 40 % en la capacidad de salida del transformador.

Cuando la carga es baja, el ventilador se puede detener para que el transformador funcione en modo de auto-refrigeración. Cuando la carga supera un cierto valor, como el 70 % de la carga nominal, el ventilador se activa automáticamente. Este método de refrigeración se utiliza ampliamente en transformadores de capacidad media superiores a 10 000 kVA.

3. Refrigeración por aire con circulación forzada de aceite

Sistema de refrigeración por aire con circulación forzada de aceite para transformadores de gran capacidad. Este sistema se basa en la refrigeración por aire con inmersión en aceite, y se instala una bomba de aceite sumergible en la tubería de conexión entre la carcasa principal del tanque de combustible y el radiador con ventilador (también llamado enfriador). Cuando la bomba de aceite está en funcionamiento, el aceite del tanque de refrigeración es aspirado hacia el radiador desde la parte superior y luego ingresa al tanque desde la parte inferior del transformador para lograr la circulación forzada de aceite. El efecto de refrigeración está relacionado con la velocidad de circulación del aceite. La Figura 2 muestra la estructura de refrigeración del sistema de refrigeración por aire con circulación forzada de aceite utilizado en transformadores de gran tamaño.

4. Refrigeración por agua con circulación forzada de aceite

El sistema de refrigeración por agua con circulación forzada de aceite consta de una bomba de aceite sumergible, un enfriador de aceite, una tubería de aceite, una tubería de agua de refrigeración, etc. Durante su funcionamiento, la bomba de aceite aspira el aceite de la parte superior del transformador y lo presuriza. Al pasar el aceite por el enfriador, el agua de refrigeración se utiliza para enfriarlo. Por lo tanto, en este sistema de refrigeración, el calor del núcleo de hierro y del bobinado se transfiere primero al aceite, y luego el calor del aceite se transfiere al agua de refrigeración. Este método de refrigeración funciona bien, pero los requisitos de estanqueidad del transformador son muy altos, y la presión del aceite debe ser superior a la del agua de refrigeración durante el proceso. La estructura del sistema de refrigeración por agua con circulación forzada de aceite se muestra en la Figura 3.