Qual é o sistema de refrigeração do transformador?

O sistema de resfriamento de um transformador é um componente essencial para garantir sua operação segura, confiável e-de longo prazo. Sua principal tarefa é dissipar efetivamente o calor gerado durante a operação do transformador (perda de cobre e perda de ferro) para o ambiente circundante, mantendo assim a temperatura dos componentes do transformador dentro dos limites permitidos e evitando que os materiais de isolamento envelheçam rapidamente ou sejam danificados devido ao superaquecimento.

1. Por que o resfriamento é necessário?
Durante a operação de um transformador, os enrolamentos e o núcleo geram uma grande quantidade de calor devido às perdas (perda de resistência, perda de correntes parasitas, etc.), fazendo com que a temperatura suba. Os materiais isolantes (como óleo e papel) são extremamente sensíveis à temperatura. De acordo com a clássica "regra dos 6 graus" ou "regra dos 8 graus", a vida útil dos materiais isolantes é aproximadamente reduzida pela metade para cada aumento de 6 a 8 graus na temperatura. Portanto, o resfriamento eficiente é fundamental para prolongar a vida útil de um transformador.

2. Classificação e códigos de métodos de resfriamento
O método de resfriamento de um transformador é geralmente representado por códigos de letras, seguindo padrões internacionais (por exemplo, IEC 60076), consistindo de 2 a 4 letras, representando:

Meio de resfriamento: A primeira letra indica o meio de resfriamento interno em contato com os enrolamentos.
O: Óleo mineral ou líquido isolante sintético com ponto de fulgor menor ou igual a 300 graus.
K: Insulating liquid with a flash point >300 graus.
L: Líquido isolante com ponto de inflamação imensurável (como certos ésteres sintéticos).
G: Gás (como ar).
W: Água.

Método de circulação: A segunda letra representa o método de circulação do meio de resfriamento interno.
N: Convecção natural (o óleo quente sobe, o óleo frio desce, impulsionado pela diferença de temperatura).
F: Circulação forçada (não{0}}dirigida), o óleo é circulado por uma bomba.
D: Circulação forçada direcionada, onde a bomba direciona o óleo diretamente para canais específicos dentro dos enrolamentos, proporcionando maior eficiência de resfriamento.

Meio de resfriamento externo: A terceira letra indica o meio de resfriamento externo.
R: Ar.
W: Água.

Método de circulação do meio de resfriamento externo: A quarta letra indica o método de circulação do meio de resfriamento externo.
N: Convecção natural (como circulação natural de ar).
F: Circulação forçada (como ventilador-de ar forçado).

3. Explicação detalhada dos métodos comuns de resfriamento

1. Transformadores-imersos em óleo
Este é o método de resfriamento mais popular para transformadores de potência. O transformador é preenchido com óleo de transformador, que atua tanto como meio isolante quanto como principal meio de resfriamento.

ONAN (Óleo Natural Ar Natural)

• Princípio: Baseia-se na convecção natural do óleo. O calor gerado pelos enrolamentos e núcleo aquece o óleo do transformador. O óleo quente sobe até o topo do tanque de óleo e libera calor no ar através de radiadores (aletas ou tubos de resfriamento), enquanto o óleo resfriado desce para o fundo do tanque, formando uma circulação natural.
• Características: Estrutura simples, confiável,-sem ruído e sem manutenção-.
• Aplicação: Pequenos transformadores de distribuição (por exemplo, aqueles utilizados em áreas residenciais ou edifícios).

ONAF (Óleo Natural Ar Forçado)

• Princípio: Um ventilador é adicionado ao radiador de um transformador ONAN. Quando a carga do transformador aumenta e a temperatura aumenta, o controlador de temperatura liga automaticamente o ventilador, forçando o fluxo de ar a acelerar o resfriamento do radiador.
• Características: Capacidade de resfriamento significativamente aprimorada, com ventiladores que podem iniciar e parar automaticamente com base na carga/temperatura, com eficiência energética-.
• Aplicação: Transformadores de potência de médio a grande porte, amplamente utilizados.

OFAF/ODAF (Aéreo Forçado a Petróleo / Forçado Aéreo Dirigido a Petróleo)

• Princípio: Além de adicionar um ventilador, também é adicionada uma bomba de óleo. A bomba força o óleo do transformador a circular mais rapidamente pelos radiadores. A tecnologia ODAF (dirigida) vai ainda mais longe, direcionando com precisão o óleo para os canais capilares dentro dos enrolamentos, melhorando significativamente a eficiência do resfriamento nos pontos mais quentes (dentro dos enrolamentos).
• Características: Capacidade de refrigeração extremamente forte, estrutura relativamente complexa.
• Aplicação: Grandes transformadores de ultra{0}}alta tensão, transformadores principais em usinas de energia de grande-capacidade.

OFWF/ODWF (Óleo Forçado Água Forçada)

• Princípio: usa um trocador de calor-para{1}}água (resfriador) de óleo em vez de um radiador-resfriado a ar. O óleo quente do transformador é bombeado para o resfriador, onde o calor é transferido para o fluxo de água de resfriamento. O óleo resfriado retorna então ao transformador.
• Características: Eficiência de refrigeração muito elevada, não afetada pela temperatura ambiente. No entanto, requer um sistema confiável de circulação de água (bombas, tubulações, válvulas, etc.), tem altos custos e requisitos de manutenção e apresenta risco de mistura e vazamento de óleo-água.
• Aplicação: Transformadores-ultragrandes localizados em áreas com água abundante (como usinas hidrelétricas) ou áreas onde restrições de espaço impedem o resfriamento do ar (como subestações subterrâneas).

2. Transformadores-do tipo seco
Os transformadores do tipo-seco usam ar (ou isolamento sólido, como resina epóxi) como meio de resfriamento interno, e seu método de resfriamento é relativamente simples.
AN (Resfriamento Natural a Ar)

• Princípio: Baseia-se na convecção natural do ar e no resfriamento por radiação da carcaça do transformador.
• Aplicação: Transformadores do tipo-seco-de pequena capacidade.

AF (resfriamento de ar forçado)

• Princípio: Instale ventiladores abaixo ou ao redor do corpo do transformador para forçar o ar frio através das passagens entre os enrolamentos, transportando o calor.
• Características: Geralmente equipado com controle inteligente; os ventiladores iniciam automaticamente quando a taxa de carga é alta, permitindo que a capacidade de saída do transformador aumente em 40% -50%.
• Aplicação: Transformadores do tipo seco-de capacidade média a grande-, comumente usados ​​em subestações internas, edifícios, metrôs e outros locais com altos requisitos de segurança contra incêndio.

O sistema de resfriamento de um transformador é uma parte crítica de seu projeto, afetando diretamente a capacidade de saída, a eficiência operacional e a vida útil do transformador. A seleção do método de resfriamento apropriado é resultado do equilíbrio entre custo, confiabilidade, complexidade de manutenção e ambiente de instalação.