Los transformadores refrigerados por aceite se utilizan principalmente en aplicaciones industriales donde el espacio y el peso son cruciales. Los consumidores y usuarios pueden utilizar los transformadores refrigerados por aceite en diversos usos, como la generación de energía y electricidad, los procesos de fabricación industrial y los sistemas de calefacción, ventilación, refrigeración e iluminación.
En esta guía, analizaremos en profundidad los transformadores de distribución refrigerados por aceite, incluyendo su propósito, beneficios, diseño y requisitos.
¿Qué es un transformador de distribución refrigerado por aceite?
Un transformador de distribución refrigerado por aceite es un tipo de transformador que utiliza refrigeración por aceite para reducir su temperatura de funcionamiento .
En un generador de transformador de distribución refrigerado por aceite convencional, el núcleo suele estar alojado en un tanque hecho de acero soldado que está lleno de aislamiento líquido.
Este tanque contiene el medio de enfriamiento normal para el transformador.
Los fundamentos del funcionamiento de un transformador de distribución refrigerado por aceite
Estos transformadores se utilizan generalmente en canales de distribución o para transmisión y distribución.
Como resultado, comúnmente están sumergidos en aceite, lo que acondiciona los componentes internos.
Además, estos transformadores se utilizan ampliamente en la industria eléctrica.
Durante el funcionamiento, las bobinas y los núcleos de estos dispositivos suelen estar cubiertos de aceite para permanecer frescos y bien construidos.
En cuanto a la circulación, el aceite circula por las tuberías internas de la bobina, así como por los tubos que recubren el núcleo y la propia bobina. Además, el aceite circula por los tubos que recubren el núcleo.
El aceite a menudo se enfría desde el exterior del tanque de aceite cuando el valor nominal es inferior.
Sin embargo, cuando el valor nominal es mayor, el aceite se enfría mediante un radiador que utiliza tecnología de refrigeración por aire.
Generalmente se utilizan transformadores de distribución refrigerados por aceite o con refrigeración natural por aire, pero existen otras alternativas, dependiendo principalmente de la capacidad requerida, para valores de 6 y 36 kilovoltios.
Este enfoque se aplica con frecuencia para extraer calor del núcleo y los devanados del transformador canalizándolo hacia el depósito de almacenamiento de aceite.
Los dos métodos restantes de disipación de calor en la atmósfera son la radiación y la convección.
¿Dónde se utilizan los transformadores refrigerados por aceite?
Los transformadores refrigerados por aceite tienen una amplia variedad de usos industriales, como centrales eléctricas, subestaciones, plantas de energía solar y eólica, y equipos de transporte.
También atienden maquinaria de procesamiento de metales, ascensores y máquinas de control numérico por computadora.
Cuando los devanados y los circuitos magnéticos de un transformador se enfrían frecuentemente en aceite, el dispositivo queda aislado y enfriado de manera efectiva, lo que permite un rendimiento óptimo del equipo.
Este procedimiento se lleva a cabo en una amplia gama de aplicaciones en redes de distribución, industrias de pequeña escala y generación de energía renovable.
¿Cuáles son los métodos de enfriamiento para transformadores refrigerados por aceite?
Aunque existen alternativas, el aceite es el principal responsable del acondicionamiento de los transformadores refrigerados por aceite.
1. Aprovechar el aire natural
Los transformadores de distribución refrigerados por aceite pueden mantener su temperatura estable con la ayuda del aire circundante y del aceite.
El devanado de base y de campo de la mayoría de los transistores de capacidades medianas y grandes normalmente están enfriados y aislados por aceite dieléctrico, que también se bombea a través del transformador.
¿Cómo funcionan los transformadores de enfriamiento natural por aire?
El mecanismo de flujo de aire, que incorpora frecuentemente aire fresco, elimina el calor del generador.
El aire más frío puede entrar por convección para reemplazar el aire caliente si el calor del transformador supera al de la atmósfera ambiente.
El aceite asciende por la circulación al calentarse y finalmente llega a los radiadores. Una vez calentado, el aceite del motor llena el orificio.
Es posible que el aceite del transformador continúe fluyendo libremente y que cualquier exceso de calor se disipe en la atmósfera.
Este enfoque normalmente se aplica si la clasificación MVA del transformador es mucho menor que 30 MVA.
2. Aceite natural, aire forzado
Como resultado del calor que se produce por los vientos y el núcleo del transformador, el aceite que está contenido dentro del tanque se transfiere regularmente desde el tanque al condensador.
El flujo de aire ambiental es el principal responsable del acondicionamiento del aceite en los transformadores.
3. Aire forzado, petróleo forzado
Esto tiene una buena asociación con un elemento calefactor que se encuentra en la parte superior del tanque del transformador y su función principal es hacer circular aire caliente a través del aceite.
Este aceite enfriado circula hacia el tanque del transformador.
4. Agua forzada con aceite forzado
Siempre se vierte agua en la parte superior del tanque del transformador, donde generalmente se templa con el aceite que se encuentra debajo, y luego el fluido hidráulico sirve para descargar el aceite caliente.
¿Cómo funciona un transformador refrigerado por agua lleno de aceite?
Un flujo constante de agua es esencial para esta técnica, ya que sirve para enfriar los intercambiadores de calor.
Al mismo tiempo, la temperatura del aceite aumenta con el tiempo como resultado del calor producido por una bomba.
Una vez extraída el agua caliente del sistema general, se enfría periódicamente en un enfriador especializado.
Estos sistemas de enfriamiento son útiles para grandes transformadores refrigerados por agua llenos de aceite con una capacidad de 101 kV o superior.
¿Por qué los transformadores generalmente se enfrían con aceite?
Aislar, conducir el calor y dispersar la energía son solo algunas de las muchas funciones que cumple el aceite de transformador. Dicho de otro modo, actúa como un mecanismo de refrigeración.
En su mayor parte, tiene funciones duales.
- El exceso de calor se escapa a través de los canales de refrigeración de los devanados y, en última instancia, al aire exterior.
- Realizar la función de aislante.
Los transformadores enfriados con aceite se benefician del aceite mineral como lubricante debido a la excelente durabilidad dieléctrica de la sustancia y su baja concentración de lípidos, humedad e inflamabilidad.
Sin embargo, puede que no sea necesario sumergir los devanados de algunos transformadores en aceite mineral.
Dependiendo de la cantidad de electricidad que se aplica habitualmente, las circunstancias ambientales y las limitaciones arquitectónicas, a menudo se pueden incluir técnicas de enfriamiento adicionales.
En lugar de eso, puedes usar agua o aire para enfriarlo.
Generalmente, se puede usar aceite para enfriar, pero esto no significa que el aceite mineral sea siempre la mejor opción. No es raro que la gente opte por una opción diferente.
Por último, el fluido del transformador también funciona como disipador de calor debido a su proximidad.
¿Por qué el fabricante de transformadores refrigerados por aceite utiliza aceite dentro de un transformador?
El aceite también es un componente crucial para los transformadores. Por ello, los fabricantes garantizan que sus transformadores funcionen correctamente solo cuando se cargan con el aceite adecuado.
Es impresionante que pueda actuar como dieléctrico y disipador de calor. Las altas temperaturas, el agua, la alta tensión y otros factores pueden degradar el aceite del transformador durante su uso.
Las máquinas son vulnerables a sufrir daños por aceite contaminado.
Aislamiento
La constante dieléctrica y la conductividad dieléctrica del aceite lo convierten en un aislante importante en un transformador.
Extinción de arco
El aceite en el transformador extinguirá cualquier arco provocado por fallas leves como un cortocircuito entre espiras.
Enfriamiento
El aceite se utiliza a menudo como refrigerante principal en los transformadores y circula a través de los radiadores para disipar el calor.
Por tanto, una parte integral de la validación de un transformador es la eficacia de su sistema de refrigeración.
Amortiguamiento
La magnetostricción es el término que se utiliza a menudo para describir la vibración del núcleo de un transformador causada por un campo magnético intermitente. El nivel de ruido se reduce drásticamente gracias al aceite.
Lubricación
El aceite ayuda a que la única parte móvil dentro del transformador, llamada OLTC (cambiador de tomas con carga), funcione correctamente.
¿Cuáles son las ventajas y desventajas de utilizar transformadores refrigerados por aceite?
Hablemos de los pros y contras de utilizar este aceite en un transformador.
Beneficios del aceite de transformador
- El aceite de enfriamiento para transformadores es barato, eficiente y tiene altas características de aislamiento y conductividad térmica.
- Es eficaz para aislar altas tensionesde transformadores y disipar calor de altas capacidades.
- Los transformadores sumergidos en aceite pueden alcanzar potencias nominales de 100 MVA o superiores, ya que suelen utilizar aceite y un radiador como mecanismos de disipación de calor. Un transformador de tipo seco no puede alcanzar esta potencia nominal.
- En comparación con un transformador de mayor potencia, produce significativamente menos ruido durante su funcionamiento.
- Mejora de la eficiencia energética como base.
- Tiene una pérdida operativa menor.
- Mayor potencial de vida útil.
- El conjunto de la bobina central es reciclable.
Desventajas del aceite de transformador
- La exposición regular del aceite de refrigeración a las llamas crea la posibilidad de explosiones o incendios.
- Un transformador sumergido en aceite es propenso a tener fugas y puede envejecer sin problemas.
- Cuando se produce una fuga de aceite en el lugar de trabajo, se pone en peligro tanto la integridad de la maquinaria como la calidad del medio ambiente circundante.
- Cuando se sumerge en aceite, el rendimiento de sellado de un transformador se ve afectado, pero envejece bien.
- Es un problema importante cuando se producen fugas de petróleo en el lugar de operación, poniendo en peligro tanto la integridad de la maquinaria como el ecosistema circundante.
- Comparativamente más grandes y pesados que los convertidores de tipo seco.
- El peso adicional requiere una base más robusta y un pozo de aceite específico.
- El precio de los transformadores refrigerados por aceite es más alto.
- Debido al mayor riesgo de incendio, generalmente se construye un sistema de extinción de incendios específico a base de nitrógeno o agua. Esto requiere un mayor presupuesto.
- Es necesario un mayor mantenimiento en comparación con la variedad seca.
¿Cuáles son los requisitos de diseño del transformador refrigerado por aceite?
Uno de los componentes más importantes de cualquier sistema eléctrico es el transformador de potencia. Diversos diseños de transformadores son factibles gracias a la disponibilidad de refrigeración eficiente y aislamiento eléctrico.
Diseño, fabricación y construcción de transformadores refrigerados por aceite
Los transformadores de distribución refrigerados por aceite tienen núcleos magnéticos, devanados y bushings.
Las corrientes magnéticas pueden rastrearse hasta su origen a través del núcleo magnético. Una bobina conductora está constantemente enrollada dentro de los devanados y protegida por paredes y pantallas de cartón prensado para evitar interferencias electromagnéticas.
El aumento de voltaje provoca un aumento del espesor del aislamiento en los devanados. Los bushings se utilizan a menudo para conectar los devanados de un transformador a un centro de distribución de energía.
Un transformador sumergido en aceite se identifica en particular únicamente por un tanque de aceite.
Simplificando las operaciones, monitorea los niveles de petróleo en los tanques de almacenamiento y transmite información sobre el espacio que el petróleo necesita para expandirse cuando se calienta.
Aceite necesario a utilizar
Estos son algunos de los aceites más estándar que utilizan los transformadores refrigerados por aceite:
A. El aceite mineral es uno de los dos tipos principales de productos derivados del petróleo:
Aceite de nafta: Las aguas residuales, un subproducto oxidativo, se absorben más fácilmente en aceite de nafta que en parafina líquida.
Aceite de parafina: aunque el aceite de parafina se oxida a menor velocidad que el aceite de nafta, la suciedad que lo acompaña eventualmente se deposita en el fondo del tanque, lo que limita el acondicionamiento adecuado del transformador.
B. Aceite sintético: estos aceites a menudo se fabrican en un laboratorio e incluyen aceite de silicona.
Debido a su alto nivel de resistencia al fuego, sólo se utilizan en entornos de alto riesgo.
Baja conductividad térmica y alta absorción de humedad. Este aceite es más caro que el aceite mineral.
C. Aceite vegetal: Este aceite se extrae de plantas. No solo es regenerable, sino que también se degrada al 100 %, lo cual es más ecológico y contribuye a prolongar la vida útil del transformador.
Daelim Belefic ofrece los tres aceites mencionados. Daelim Belefic ofrece aceite vegetal con certificación UL, y dispone de dos marcas: FR3 y RAPO.
Potencia nominal del transformador refrigerado por aceite
Para valores de transformadores inferiores a 30 MVA se han implementado generalmente tecnologías de aceite natural y aire.
Como se puede observar, la capacidad de enfriamiento de los sistemas de aire forzado y de aceite natural generalmente se puede combinar hasta un máximo de 61 MVA.
La potencia nominal continua de los transformadores de distribución debe ser de 100 kVA, 250 kVA, 400 kVA o 630 kVA.
La potencia nominal de un transformador enfriado por aceite siempre se determina multiplicando la tensión nominal del devanado del lado de la línea por su corriente nominal.
¿Quién puede ser su fabricante confiable de transformadores refrigerados por aceite?
Generalmente, los transformadores refrigerados por aceite son aislantes térmicos muy eficaces.
Entre las muchas ventajas de los transformadores refrigerados por aceite se encuentran su bajo precio, gran eficiencia y excelentes propiedades de aislamiento y aislamiento térmico.
DAELIM Belefic es un reconocido fabricante de transformadores refrigerados por aceite, y sus equipos siempre cumplen o superan las especificaciones de autoridades como CSA y ANSI/IEEE. Tipos de transformadores refrigerados por aceite Daelim Belefic: transformador pedestal trifásico, transformador monofásico pedestal, transformador sobre patines y transformador de potencia de alta tensión.
Elementos como el costo y la facilidad de uso deben influir en su selección de un transformador.
Así que, venga a Daelim Belefic y déjese guiar por ellos para elegir productos de calidad. Su conocimiento del mercado de transmisión eléctrica será esencial para seleccionar un transformador de alta calidad dentro de su gama.
