A explicação mais completa sobre sistemas de refrigeração de transformadores.

1. Representação do método de resfriamento

O método de resfriamento do transformador é geralmente representado por uma combinação de quatro códigos, que são apresentados da esquerda para a direita a seguir:

Por exemplo: ONAN significa resfriamento automático por imersão em óleo, ou seja, o óleo interno circula naturalmente e o ar externo também circula naturalmente.

Em segundo lugar, o método de resfriamento do transformador.

O método de refrigeração de transformadores de potência imersos em óleo, de acordo com o tamanho de sua capacidade, pode ser dividido em: refrigeração própria por imersão em óleo, refrigeração por imersão em óleo com ar, refrigeração por circulação forçada de óleo com ar, refrigeração por circulação forçada de óleo com água, entre outros.

1. Auto-resfriamento por imersão em óleo

O sistema de refrigeração autossuficiente imerso em óleo não possui equipamentos de refrigeração especiais; o óleo circula naturalmente no transformador e o calor do núcleo de ferro e dos enrolamentos é transferido para a parede do tanque ou para o radiador por convecção do óleo. De acordo com a capacidade do transformador, ele pode ser dividido em três estruturas diferentes:

1.1. Parede da caixa lisa. O transformador de pequena capacidade adota esta estrutura, a carcaça da caixa é soldada com chapa de aço e a parede da caixa é completamente lisa;

1.2. Parede da caixa com aletas de resfriamento. Soldar algumas aletas de dissipação de calor na parede lisa da caixa para expandir a área de contato com o ar, o que é adequado para transformadores com capacidade ligeiramente maior;

1.3. Resfriamento por tubo de calor ou radiador. Para transformadores de maior capacidade, a fim de aumentar a superfície de resfriamento do tanque de combustível, vários radiadores são instalados externamente ao tanque. O radiador é um conjunto de tubos de dissipação de calor com coletores superior e inferior. Remova as peças.

A Figura 1 mostra o percurso do óleo em um transformador auto-refrigerado imerso em óleo com tubos de calor. Quando o transformador está em funcionamento, o óleo no tanque é aquecido pelo núcleo de ferro e pelos enrolamentos. O óleo quente sobe até o topo do tanque e entra no tubo de dissipação de calor pela entrada superior, onde se resfria. O óleo frio desce pelo tubo de dissipação e flui para a parte inferior do tanque do transformador pela extremidade inferior do tubo, circulando automaticamente o óleo e resfriando o núcleo e os enrolamentos do transformador de forma eficaz.

O sistema de refrigeração auto-resfriado imerso em óleo possui uma estrutura simples e alta confiabilidade, sendo amplamente utilizado em transformadores com capacidade inferior a 10.000 kVA.

Figura 1. Trajetória do fluxo de óleo em um transformador auto-refrigerado imerso em óleo.

1 - tanque de combustível; 2 - núcleo de ferro e enrolamento; 3 - tubo de refrigeração

2. Resfriado a ar imerso em óleo

O sistema de refrigeração por imersão em óleo e resfriamento a ar, também conhecido como sistema de refrigeração por circulação natural de óleo ou resfriamento forçado a ar, consiste na instalação de um ou mais ventiladores ao lado de cada radiador do tanque de óleo do transformador para converter a convecção natural do ar em convecção forçada, aumentando assim a capacidade de dissipação de calor do radiador. Comparado com o sistema de resfriamento próprio, o efeito de resfriamento pode ser aumentado em 150% a 200%, o que equivale a um aumento de 20% a 40% na capacidade de saída do transformador.

Quando a carga é baixa, o ventilador pode ser desligado para que o transformador funcione em modo de auto-resfriamento. Quando a carga ultrapassa um determinado valor, como 70% da carga nominal, o ventilador pode ser acionado automaticamente. Este método de resfriamento é amplamente utilizado em transformadores de média capacidade, acima de 10.000 kVA.

3. Resfriamento a ar por circulação forçada de óleo

Sistema de refrigeração por circulação forçada de óleo com ar comprimido para transformadores de grande capacidade. Este sistema de refrigeração baseia-se na refrigeração a ar por imersão em óleo, e uma bomba de óleo submersível é instalada no tubo de conexão entre a carcaça principal do tanque de óleo e o radiador com ventilador (também chamado de resfriador). Quando a bomba de óleo está funcionando, o óleo no tanque de óleo pressurizado é aspirado para o radiador pela parte superior e, em seguida, entra no tanque de óleo do transformador pela parte inferior, realizando a circulação forçada do óleo. O efeito de refrigeração está relacionado à velocidade de circulação do óleo. A Figura 2 mostra a estrutura de refrigeração do sistema de refrigeração por circulação forçada de óleo com ar comprimido utilizado em transformadores de grande porte.

4. Resfriamento a água por circulação forçada de óleo

O sistema de refrigeração por circulação forçada de óleo e água consiste em uma bomba de óleo submersível, um resfriador de óleo, tubulação de óleo, tubulação de água de refrigeração, etc. Durante o funcionamento, o óleo na parte superior do transformador é aspirado pela bomba de óleo e pressurizado. Quando o óleo é forçado a passar pelo resfriador de óleo, a água de refrigeração é utilizada para resfriá-lo. Portanto, neste sistema de refrigeração, o calor do núcleo de ferro e do enrolamento é transferido primeiro para o óleo, e então o calor do óleo é transferido para a água de refrigeração. Este método de refrigeração funciona bem, mas os requisitos de vedação do transformador são muito altos, e a pressão do óleo deve ser maior que a pressão da água de refrigeração durante o processo de resfriamento. A estrutura do sistema de refrigeração por circulação forçada de óleo e água é mostrada na Figura 3.