En el ámbito de los sistemas de energía eléctrica, los transformadores de potencia de 110 kV desempeñan un papel fundamental al aumentar o reducir los niveles de voltaje para garantizar una transmisión y distribución de energía eficiente y confiable. Como proveedor líder de transformadores de potencia de 110 kV y 115 kV, entendemos la importancia crítica de métodos de enfriamiento efectivos para estos transformadores de alto voltaje. En este blog, exploraremos los diversos métodos de enfriamiento empleados para transformadores de potencia de 110 kV.
1. Enfriamiento por inmersión en aceite
El enfriamiento por inmersión en aceite es uno de los métodos más comunes y efectivos para transformadores de potencia de 110 kV. El núcleo y los devanados del transformador se sumergen en un tanque lleno de aceite aislante. El aceite tiene dos propósitos principales: aislamiento eléctrico y disipación de calor.
Enfriamiento de aceite natural (ONAN)
En el método de enfriamiento ONAN (Oil Natural Air Natural), el calor generado por el núcleo y los devanados del transformador se transfiere al aceite circundante. El aceite calentado asciende por convección natural y transfiere su calor a las paredes del tanque. El tanque, a su vez, disipa el calor al aire circundante mediante la circulación natural del aire. Este método es simple, confiable y adecuado para transformadores con requisitos de carga relativamente bajos. A menudo se utiliza en transformadores de 110 kV de tamaño pequeño a mediano o en aplicaciones donde la carga es relativamente estable.
Enfriamiento forzado de aceite (ONAF)
El método de enfriamiento ONAF (Oil Natural Air Forced) es una mejora con respecto al método ONAN. Además de la circulación natural del aceite, se utilizan ventiladores para forzar el aire sobre las aletas del radiador del transformador. Esto aumenta la tasa de transferencia de calor del aceite al aire, lo que permite que el transformador maneje cargas más altas. Los ventiladores se pueden controlar en función de la temperatura del aceite o la carga del transformador, lo que garantiza una refrigeración eficiente en diferentes condiciones de funcionamiento.
Enfriamiento forzado por aceite y aire forzado (OFAF)
El método de enfriamiento OFAF (Oil Forced Air Forced) lleva el proceso de enfriamiento un paso más allá. En este método, se utilizan bombas para hacer circular el aceite a través del transformador y los radiadores, mientras que se utilizan ventiladores para forzar el aire sobre los radiadores. Esta combinación de circulación forzada de aceite y enfriamiento forzado de aire aumenta significativamente la capacidad de disipación de calor del transformador. Los transformadores refrigerados OFAF pueden manejar cargas muy altas y se utilizan comúnmente en sistemas de transmisión y distribución de energía a gran escala.
2. Seco - Tipo Enfriamiento
Los transformadores de tipo seco son una alternativa a los transformadores sumergidos en aceite, especialmente en aplicaciones donde existen preocupaciones sobre fugas de aceite o riesgos de incendio. En la refrigeración de tipo seco, los devanados están hechos de materiales aislantes sólidos y el calor se disipa directamente al aire circundante.
Refrigeración por aire natural (AN)
En el método de enfriamiento AN (Air Natural), el calor generado por el transformador se disipa al aire circundante mediante convección natural. El transformador está diseñado con una gran superficie para mejorar la transferencia de calor. Este método es adecuado para transformadores secos de 110 kV de tamaño pequeño a mediano con requisitos de carga relativamente bajos.
Enfriamiento por aire forzado (AF)
El método de enfriamiento AF (Air Forced) utiliza ventiladores para forzar el aire a través de los devanados del transformador. Esto aumenta la tasa de transferencia de calor y permite que el transformador maneje cargas más altas. Los ventiladores se pueden controlar en función de la temperatura de los devanados o la carga del transformador, lo que garantiza una refrigeración eficiente en diferentes condiciones de funcionamiento.
3. Sistemas enfriados por agua
Los sistemas enfriados por agua son otra opción para enfriar transformadores de potencia de 110 kV. Estos sistemas utilizan agua como refrigerante para transferir calor fuera del transformador.
Refrigeración directa por agua
En el enfriamiento directo por agua, el agua circula directamente a través de los devanados del transformador o un intercambiador de calor en contacto con los devanados. El agua absorbe el calor de los devanados y lo transfiere a una torre de enfriamiento u otro dispositivo de disipación de calor. La refrigeración directa por agua puede proporcionar una transferencia de calor muy eficiente, pero requiere un suministro de agua confiable y un tratamiento de agua adecuado para evitar la corrosión y las incrustaciones.
Refrigeración por agua indirecta
La refrigeración por agua indirecta utiliza un sistema de circuito cerrado en el que se utiliza un intercambiador de calor para transferir calor del aceite del transformador al agua. Luego, el agua transfiere el calor a una torre de enfriamiento u otro dispositivo de disipación de calor. Este método es menos propenso a fugas de agua y contaminación en comparación con el enfriamiento directo por agua.
4. Sistemas de refrigeración híbridos
Los sistemas de refrigeración híbridos combinan diferentes métodos de refrigeración para lograr un rendimiento de refrigeración óptimo. Por ejemplo, un transformador puede utilizar refrigeración por inmersión en aceite para el funcionamiento normal y cambiar a refrigeración por agua o aire forzado durante los períodos de carga máxima. Los sistemas de refrigeración híbridos pueden proporcionar flexibilidad y eficiencia energética, permitiendo que el transformador funcione a diferentes niveles de carga mientras mantiene una temperatura óptima.
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Referencias
- Ingeniería de subestaciones de energía eléctrica, tercera edición por Turan Gonen
- Análisis y diseño de sistemas de energía, quinta edición por J. Duncan Glover, Mulukutla S. Sarma y Thomas J. Overbye