¿Cómo elegir el método de enfriamiento para transformadores enfriados por aire forzado sumergidos en aceite y de tipo seco?

Los transformadores enfriados por aire forzado en baño de aceite ofrecen dos métodos de enfriamiento seleccionables: enfriamiento por aire forzado en baño de aceite (ONAF) y autoenfriamiento en baño de aceite (ONAN). Generalmente, se elige refrigeración ONAF cuando el transformador opera al 100% de su capacidad nominal, mientras que se puede seleccionar refrigeración ONAN cuando opera al 67% (u otros porcentajes especificados por el fabricante) de la capacidad nominal. Esta selección se basa en el principio de mantener el aumento de temperatura promedio del devanado y el aumento de temperatura superior del aceite dentro de los límites permitidos. Sin refrigeración por aire forzado, la eficiencia de disipación de calor es menor, lo que resulta en una reducción correspondiente en la capacidad de salida. Por otro lado, la refrigeración por aire forzado mejora la disipación de calor, lo que permite aumentar la capacidad de salida permitida.

Al seleccionar el método de enfriamiento basado en el principio de mantener el aumento de temperatura cerca del límite permitido, la pérdida de carga depende de la temperatura promedio del devanado correspondiente. Elegir la refrigeración ONAN a capacidades más bajas puede generar ahorros al reducir las pérdidas de los ventiladores. Incluso cuando se opera al 67% de la capacidad nominal o menos, se sigue prefiriendo el método de enfriamiento por aire forzado debido a su mayor eficiencia de disipación de calor, lo que resulta en un menor aumento de temperatura promedio del devanado por debajo del límite especificado. En consecuencia, se reduce la pérdida de carga real, a pesar de que no se reducen las pérdidas de los ventiladores. Por lo tanto, seleccionar refrigeración por aire forzado minimiza las pérdidas operativas reales.

Sin embargo, cuando se opera cerca de la capacidad nominal, se debe elegir el enfriamiento ONAF. Durante el funcionamiento de ONAF, si el ventilador experimenta un mal funcionamiento que requiera reemplazo o mantenimiento, se debe reducir la capacidad de salida; de lo contrario, la vida útil operativa del transformador disminuirá.

Para transformadores de tipo seco con varios niveles de resistencia a la temperatura, agregar enfriamiento por aire forzado puede aumentar la capacidad de salida del transformador. Desde la perspectiva del tamaño de la instalación, los espacios más pequeños pueden acomodar capacidades de transformadores aumentadas entre un 40% y un 50%.

Aunque la refrigeración por aire forzado sigue cumpliendo los límites permitidos de aumento de temperatura, no es económica desde el punto de vista del ahorro de energía. Considere el siguiente ejemplo: un transformador tipo seco de 10 kV y 800 kVA sin refrigeración por aire forzado, cuando se activa el ventilador, puede producir 1.4 veces la capacidad, es decir, 1120 kVA. A esta salida, las pérdidas operativas son 1500+1.4²×8950=19042W. En comparación, elegir un transformador de tipo seco de 10 kV y 1250 kVA sin refrigeración por aire forzado genera pérdidas de 2300+0.896²×11300=11372W con la misma capacidad de salida de 1120kVA. Las pérdidas totales para los dos transformadores de diferente capacidad, bajo diferentes métodos de enfriamiento, difieren en 19042-11372=7670W. Además, el enfriamiento por aire forzado introduce un consumo de energía del ventilador y un aumento de 1.4 veces en el voltaje de impedancia para el transformador de tipo seco de 800 kVA, lo cual es desfavorable para la regulación de voltaje. Por lo tanto, como método operativo habitual, el enfriamiento por aire forzado no es económico para los transformadores de tipo seco y cuanto mayor sea la capacidad, mayor será la diferencia en las pérdidas totales.

Otro ejemplo es un transformador de tipo seco de 10 kV y 10000 15000 kVA sin refrigeración por aire forzado, que puede generar 8000 15000 kVA cuando se utiliza refrigeración por aire forzado. Comparando las pérdidas totales durante el enfriamiento por aire forzado con dos transformadores de 13850 kVA que no usan enfriamiento por aire forzado para lograr la misma capacidad de salida de 1.5 kVA, el enfriamiento por aire forzado da como resultado pérdidas totales de 43500+111725²×8000=2W. En contraste, las pérdidas totales para dos transformadores de 13000 kVA sin refrigeración por aire forzado son 2×38900+0.9375×94379×17346²=XNUMXW, lo que resulta en una diferencia de XNUMXW en pérdidas totales. Por lo tanto, el enfriamiento por aire forzado puede servir como método de enfriamiento para transformadores de tipo seco durante operaciones de emergencia más allá de la capacidad nominal.

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