1. Auto-raffreddamento a olio (ONAN)
Il principio di funzionamento dell'auto-raffreddamento immerso in olio è di sfruttare la convezione naturale dell'olio per trasferire il calore generato dal trasformatore sulla superficie del serbatoio dell'olio e sulla posizione dei tubi di raffreddamento. Successivamente, il calore viene dissipato attraverso gli effetti della convezione dell'aria e della conduzione del calore dell'aria. Questo sistema di raffreddamento non richiede apparecchiature di raffreddamento appositamente preparate.
Prodotti fino a 31.500 kVA e 35 kV o inferiori
Prodotti fino a 50.000 kVA e 110 kV
2. Raffreddamento ad aria forzata a olio (ONAF)
Il principio di funzionamento del raffreddamento ad aria forzata immerso in olio si basa sui principi del raffreddamento automatico immerso in olio. Oltre ai principi di base, alcuni ventilatori sono installati sulla superficie del serbatoio dell'olio o sui tubi di raffreddamento. Queste ventole facilitano il processo di raffreddamento soffiando aria e possono aumentare la capacità del trasformatore e la capacità di carico di quasi il 35%. Durante il funzionamento, i trasformatori generano perdite come perdita di ferro, perdita di rame e altre forme di calore, che esistono all'interno del trasformatore sotto forma di calore. Il processo di raffreddamento per i trasformatori immersi in olio è il seguente: prima, attraverso la conduzione termica, il calore generato all'interno del nucleo di ferro e degli avvolgimenti viene trasferito in superficie e quindi all'olio. Successivamente, attraverso la convezione naturale dell'olio, il calore generato viene continuamente trasferito alle pareti interne del serbatoio dell'olio e dei tubi dell'olio del radiatore. Attraverso la conduzione termica, il calore viene quindi trasferito sulla superficie esterna del serbatoio dell'olio e del radiatore. Infine, attraverso gli effetti della convezione dell'aria e della radiazione termica, il calore viene trasferito all'aria circostante.
Prodotti da 35 kV a 110 kV; da 12.500 kVA a 63.000 kVA
Prodotti 110kV, sotto 75000kVA
Prodotti 220kV, sotto 40000kVA
3. Raffreddamento ad aria forzata a circolazione ad olio forzato (OFAF)
Prodotti da 50.000 a 90.000 kVA e 220 kV
4. Raffreddamento ad acqua forzata a circolazione d'olio (OFWF)
Utilizzato in centrali idroelettriche generali per trasformatori step-up da 220 kV e superiori e prodotti da 60 MVA e superiori.
Il principio di funzionamento del raffreddamento a circolazione forzata dell'olio e del raffreddamento ad acqua a circolazione forzata dell'olio è lo stesso. Se il trasformatore principale adotta un metodo di raffreddamento a circolazione forzata dell'olio, il suo funzionamento si basa sulla circolazione dell'olio all'interno del trasformatore. Utilizza pompe dell'olio per far circolare l'olio all'interno del sistema di raffreddamento. Il radiatore dell'olio è appositamente progettato per un'efficiente dissipazione del calore e i ventilatori elettrici aiutano a raffreddare il mezzo. Aumentando di tre volte la velocità di circolazione dell'olio, questo metodo può aumentare la capacità del trasformatore di circa il 30%. Il processo di raffreddamento per i trasformatori a circolazione forzata dell'olio prevede l'utilizzo di una pompa dell'olio sommersa per inviare olio nei tubi dell'olio tra il nucleo di ferro o l'avvolgimento. L'olio, che scorre ad una certa velocità, porta via il calore generato, mentre l'olio riscaldato dalla parte superiore del trasformatore viene estratto utilizzando una pompa dell'olio sommersa. Dopo il raffreddamento nel refrigeratore, l'olio viene restituito al fondo del serbatoio dell'olio del trasformatore, creando un raffreddamento a circolazione forzata dell'olio.
5. Raffreddamento ad aria forzata a circolazione diretta ad olio forzato (ODAF)
Prodotti di 75.000 kVA e oltre, 110 kV
Prodotti di 120.000 kVA e oltre, 220 kV
Prodotti della classe 330 kV e della classe 500 kV
6. Raffreddamento ad acqua forzata a circolazione diretta ad olio forzato (ODWF)
Prodotti di 75.000 kVA e oltre, 110 kV
Prodotti di 120.000 kVA e oltre, 220 kV
Prodotti della classe 330 kV e della classe 500 kV
Componenti di un trasformatore di raffreddamento ad olio forzato e aria forzata
I trasformatori di potenza tradizionali sono dotati di ventilatori controllati manualmente. Ogni trasformatore ha tipicamente sei set di motori raffreddati ad aria che richiedono il controllo. Il funzionamento di questi ventilatori dipende dall'uso di relè termici. Il circuito di alimentazione della ventola è controllato tramite contattori. I ventilatori funzionano in base alle misurazioni della temperatura all'interno dell'olio e delle condizioni di carico del trasformatore e il loro funzionamento è determinato attraverso giudizi logici. Questi sistemi di controllo tradizionali si basano molto sull'intervento manuale. Tuttavia, uno svantaggio significativo è che tutte le ventole si avviano e si fermano simultaneamente, con conseguenti elevate correnti di spunto durante l'avvio, potenzialmente danneggiando i componenti del circuito. Inoltre, quando la temperatura è compresa tra 45 e 55 gradi Celsius, la pratica abituale è far funzionare tutti i ventilatori a piena capacità, portando a notevoli sprechi di energia e sfide di manutenzione. I sistemi di controllo del raffreddamento tradizionali utilizzano principalmente componenti come relè, relè termici e vari circuiti logici di tipo contatto. La logica di controllo è complessa e, nel funzionamento pratico, il contatto frequente e la separazione dei contattori possono causare bruciature. Inoltre, queste ventole spesso mancano di protezioni essenziali, come sovraccarico, perdita di fase e sottotensione, che possono ridurre l'affidabilità operativa e aumentare i costi.
Ruoli del serbatoio dell'olio del trasformatore e del sistema di raffreddamento
Il serbatoio dell'olio del trasformatore funge da guscio esterno, ospitando il nucleo, gli avvolgimenti e l'olio del trasformatore. Inoltre, fornisce una certa dissipazione del calore.
Il sistema di raffreddamento per il trasformatore funziona creando la circolazione dell'olio quando c' è una differenza di temperatura tra gli strati superiore e inferiore di olio nel trasformatore. Questa circolazione sposta l'olio attraverso lo scambiatore di calore, consentendo all'olio caldo nella parte superiore di fluire verso il basso. Questo processo riduce efficacemente la temperatura dell'olio del trasformatore. Per migliorare l'efficienza di raffreddamento, è possibile utilizzare il raffreddamento ad aria, il raffreddamento forzato di olio e aria o le misure di raffreddamento forzato di olio e acqua.