Cuando el transformador está funcionando bajo carga, las pérdidas de energía en el circuito magnético y los devanados se convierten en calor; la calefacción puede dañar el aislamiento. Es muy importante controlar cuidadosamente la temperatura dentro del transformador para evitar el sobrecalentamiento y un posible incendio en la subestación. El componente principal del sistema de refrigeración de transformadores es el aceite. La liberación de calor de los devanados y del circuito magnético se produce en una secuencia tal, desde el metal caliente hasta el aceite y desde el aceite, hacia el exterior.
El proceso de refrigeración de transformadores se puede dividir en dos partes: refrigeración de transformadores interna y externa. Cada parte requiere una solución técnica. En el primer caso, todo el sistema (tubos, canales, etc.) está dentro del transformador y no es visible desde el exterior. En el segundo caso, todos los elementos (filtros, ventiladores, bombas, etc.) son externos y pueden recibir un servicio sistemático.
Métodos de refrigeración de transformadores
- Los transformadores con una potencia de hasta 16,000 kVA se enfrían naturalmente. Los tanques de dichos transformadores son lisos, con tubos de enfriamiento y radiadores tubulares. El aceite transfiere el calor de los núcleos magnéticos y los devanados del transformador al medio ambiente.
El movimiento natural del fluido es causado por la diferencia de densidad a altas y bajas temperaturas, que causa la convección. El calor acumulado en la parte superior del radiador se transmite al medio ambiente en parte por la radiación, en parte por la convección del aire. La temperatura máxima del aceite a carga normal no debe exceder los +95°C. La refrigeración de transformadores con soplado forzado y circulación, se usa en transformadores con tensiones más altas.
El sistema incluye varios radiadores externos con ventiladores de enfriamiento de aire instalados en las paredes del tanque. Los ventiladores absorben aire del fondo y lo dirigen a la parte superior de las tuberías, enfriando el aceite caliente.
Si la carga nominal es inferior al 100%, este sistema puede funcionar incluso cuando los ventiladores están apagados. En este caso, la condición principal es mantener la temperatura por debajo de 55 ° C si la temperatura exterior es superior a cero y por debajo de 45 ° C si la temperatura exterior es inferior a cero. Tal disposición se puede usar para enfriar el transformador a 100,000 kVA.
- Otro método utilizado en los transformadores con una potencia de 63,000 kVA y superior es la refrigeración de transformadores por el método de soplado forzado y circulación de aceite a través de enfriadores de aire.
Tal sistema se basa en enfriadores de aceite y aire. Consisten en tubos acostillados finos con bombas eléctricas. Las bombas ingresan líquido a través de los tubos a alta velocidad. Con un fuerte flujo de aire y una gran área de superficie, dichos enfriadores son compactos y eficientes.
- En los transformadores de alta tensión, la circulación direccional se utiliza cuando el aceite se alimenta a través de tuberías a los puntos más calientes de los devanados.
El sistema puede operar en modo manual o automático, con la posibilidad de encenderse automáticamente al mismo tiempo que el transformador. Para una refrigeración de transformadores adicional, se puede conectar un enfriador auxiliar (cuando se alcanza la carga nominal) o un enfriador alternativo (si falla el sistema principal).
- El último método es la refrigeración de transformadores con aceite y agua con circulación forzada de petróleo. Este sistema es bastante complicado y se usa en transformadores con una potencia de 160,000 kVA. El sistema de construcción es muy similar al anterior. La diferencia es que los tubos del radiador contienen agua y el aceite está entre los tubos.
Una cierta complejidad es la gran cantidad de agua necesaria para operar este sistema.
Se proporcionan drenaje y calentamiento de agua para la temporada de frío para evitar el congelamiento.
El sistema también está equipado con sensores de temperatura, flujo de aceite y presión de líquido, así como alarmas.
La refrigeración de transformadores con agua de aceite puede mantener la temperatura de las capas superiores a un nivel de 50-55ºC. El suministro de agua se detiene cuando la temperatura desciende a 10 ° C.
Parámetros requeridos de aceite del transformador
El aceite de transformador no solo es un enfriador, sino también un aislante. Su pureza y calidad deben cumplir con los requisitos de los estándares.
Los principales parámetros de la calidad del aceite son:
- Ausencia de azufre y ácido, que pueden dañar el aislamiento del transformador;
- Liberación efectiva de calor de los circuitos magnéticos y bobinados. El aceite debe tener una alta capacidad de calor y conductividad térmica. La viscosidad del aceite también es muy importante, varía con la temperatura. Los potentes transformadores están llenos de aceite, que puede cambiar rápidamente la viscosidad a medida que cambia la temperatura;
- Alta tensión de ruptura. La tensión de ruptura del aire suele ser de 30 kV / cm, pero para un transformador este parámetro es de 150 kV / cm. La tensión de ruptura depende del contenido de humedad del aceite. El aceite debe estar lo más seco posible.
- El polvo y otras impurezas, como los gases, también pueden reducir la tensión de ruptura del aceite; El alto punto de inflamación, muy por encima de la temperatura de funcionamiento del transformador, previene posibles incendios. El límite inferior de la temperatura de ignición del transformador es de 150ºC. El líquido aislante debe tener un punto de inflamación de al menos 180ºC. El aceite de transformador es un líquido inflamable, por lo tanto, se deben tomar medidas de seguridad contra incendios.
Métodos de purificación y regeneración de aceite del transformador
El aceite en el tanque del transformador a veces debe cambiarse para realizar las funciones de aislamiento y refrigeración de transformadores. Sin embargo, incluso un aceite nuevo puede saturarse con oxígeno, humedad y partículas sólidas como resultado de un almacenamiento o transporte incorrectos. Las tecnologías industriales modernas permiten la purificación de aceites viejos y nuevos, eliminando agua y gases, antes de usarlos en equipos eléctricos.
GlobeCore está desarrollando equipos para la purificación de aceites de transformadores, que eliminan partículas sólidas y otras impurezas como humedad, gases, resinas, etc.
Una de esas unidades es la instalación móvil de combustible CMM-0.6. Consiste en una cámara de vacío, una bomba de vacío y aceite, un calentador y filtros equipados con cartuchos reemplazables. La tarea principal de esta máquina es limpiar el aceite con vacío, pero también puede transferir aceite de un recipiente a otro y calentarlo.
Después del tratamiento con aceite en la instalación CMM- 0.6, la tensión de ruptura del aceite asciende a 60 kV y no contiene partículas sólidas de más de 5 micrones.
La instalación es compacta y móvil, y puede usarse en las condiciones del campo. Potencia: una fuente estándar de 220V.
La instalación se pone en marcha por especialistas de GlobeCore que también capacitan al personal del cliente, desde el momento de la compra hasta la primera explotación. La instalación está hecha de componentes de alta calidad, lo que garantiza la fiabilidad y una larga vida útil.
Esta instalación de GlobeCore se recomienda para el uso de compañías involucradas en el mantenimiento y la reparación de transformadores.