Visualizações: 0 Autor: Editor do site Horário de publicação: 08/02/2026 Origem: Site
A fiabilidade de uma rede elétrica está intrinsecamente ligada à gestão térmica dos seus ativos mais caros. Um transformador imerso em óleo trifásico está sujeito a enormes tensões térmicas durante sua operação, pois o processo de transformação de tensão resulta inevitavelmente em perdas de energia. Essas perdas se manifestam como calor no núcleo e nos enrolamentos. Sem estratégias sofisticadas de resfriamento, a rigidez dielétrica do óleo isolante diminuiria e o isolamento de celulose se tornaria frágil, levando ao envelhecimento prematuro ou à falha catastrófica do Transformador de distribuição imerso em óleo.
Os métodos de resfriamento de transformadores de potência são sistemas padronizados projetados para dissipar o calor interno usando várias combinações de circulação natural ou forçada de óleo e ar; os métodos mais comuns incluem ONAN (Oil Natural Air Natural) para distribuição padrão, ONAF (Oil Natural Air Forced) para aumento de capacidade e OFAF (Oil Forced Air Forced) para transmissão de energia de alta capacidade em um transformador trifásico imerso em óleo.
A selecção do método de arrefecimento adequado não é apenas uma escolha técnica, mas também económica, que tem impacto no custo total de propriedade e na área operacional da unidade. Nas seções a seguir, detalharemos a nomenclatura desses sistemas, exploraremos a física por trás da transferência de calor em um transformador imerso em óleo trifásico e compararemos a eficiência de diferentes configurações. Esteja você lidando com um transformador de distribuição imerso em óleo padrão ou um de alta tensão transformador forçado a ar natural a óleo , compreender essas classes de resfriamento é essencial para a engenharia elétrica moderna.
Por que o resfriamento é importante em transformadores de potência?
O que significa o método de resfriamento ONAN em transformadores de potência?
O que é o sistema de resfriamento ONAF e quando ele é usado?
Como funciona o método de resfriamento OFAF em transformadores de potência?
O que é resfriamento OFWF e onde ele é aplicado?
Como você seleciona o método de resfriamento correto para um transformador?
Perspectivas de especialistas da indústria em tecnologia de resfriamento
Conclusão
Perguntas frequentes
O resfriamento é vital em um transformador trifásico imerso em óleo para evitar a degradação do isolamento interno e para garantir que a unidade possa suportar sua carga nominal sem exceder os limites térmicos seguros.
A principal razão para resfriar qualquer transformador trifásico imerso em óleo é proteger o isolamento sólido. Em um Transformador de Distribuição Imerso em Óleo , os enrolamentos de cobre são embrulhados em papel e submersos em óleo mineral. À medida que o calor é gerado por perdas e histerese de $I^2R$, a temperatura aumenta. Para cada aumento de 8°C a 10°C acima da temperatura nominal, a vida útil do isolamento em um transformador imerso em óleo trifásico é efetivamente reduzida pela metade. O resfriamento eficaz garante que a temperatura do “ponto quente” permaneça dentro de níveis gerenciáveis.
Além disso, o resfriamento afeta a densidade física e a estabilidade química do óleo isolante. Em um transformador imerso em óleo trifásico , o óleo atua tanto como refrigerante quanto como barreira dielétrica. Se o óleo superaquecer, pode sofrer oxidação, produzindo lama e ácidos que atacam ainda mais os enrolamentos do Transformador de distribuição imerso em óleo . Ao manter uma temperatura constante, o sistema de arrefecimento preserva a capacidade do óleo de evitar arcos elétricos e curtos-circuitos internos.
Do ponto de vista da capacidade, o método de resfriamento determina a potência máxima que um transformador trifásico imerso em óleo pode fornecer com segurança. Por exemplo, atualizar um transformador de distribuição imerso em óleo com ventiladores externos para criar um transformador forçado a ar natural em óleo permite que ele carregue uma carga maior do que sua classificação base. Esta flexibilidade é crucial para as empresas de serviços públicos que gerem a procura flutuante em toda a rede, permitindo-lhes extrair mais valor de uma única instalação de transformador imerso em óleo trifásico .
ONAN significa Oil Natural Air Natural, um método de resfriamento onde tanto o óleo interno quanto o ar externo circulam por convecção natural para dissipar o calor do Transformador Trifásico Imerso em Óleo.
Em um com classificação ONAN transformador trifásico imerso em óleo , o processo é totalmente passivo. À medida que os enrolamentos aquecem, o óleo circundante torna-se menos denso e sobe para o topo do tanque. Em seguida, entra nos bancos do radiador, onde perde calor para o ar ambiente. À medida que o óleo esfria, ele se torna mais denso e afunda de volta no fundo do tanque do Transformador de Distribuição Imerso em Óleo . Este ciclo, conhecido como efeito termossifão, não requer bombas ou energia externa, tornando-o o método mais confiável para um transformador trifásico imerso em óleo..
A parte “Air Natural” da sigla refere-se à forma como o calor é removido dos radiadores. O ar ambiente se move naturalmente pelas aletas do radiador à medida que é aquecido pela superfície metálica. Isso torna o transformador de distribuição imerso em óleo ONAN muito silencioso e praticamente livre de manutenção, pois não há peças móveis, como ventiladores ou bombas, que possam falhar. É a configuração de resfriamento padrão para a maioria das unidades de transformadores trifásicos imersos em óleo usadas em áreas residenciais e industriais leves.
No entanto, como o resfriamento depende do movimento natural, os radiadores em um transformador imerso em óleo trifásico ONAN devem ser relativamente grandes para fornecer área de superfície suficiente. Isto aumenta as dimensões gerais do Transformador de Distribuição Imerso em Óleo . Apesar da maior área ocupada, a simplicidade do ONAN o torna a escolha preferida para um transformador de distribuição imerso em óleo com classificação inferior a 30 MVA, onde a confiabilidade e o baixo ruído são priorizados em relação à densidade de potência.
O sistema ONAF ou Oil Natural Air Forced Transformer usa ventiladores elétricos externos para soprar ar através dos radiadores, aumentando significativamente a taxa de dissipação de calor de um transformador trifásico imerso em óleo em comparação com a convecção natural.
Um transformador forçado a ar natural a óleo opera com o mesmo princípio interno de uma unidade ONAN – o óleo ainda circula naturalmente através do efeito termossifão. Contudo, a adição de ventoinhas nos bancos do radiador altera a dinâmica de refrigeração externa. Ao forçar o ar sobre as aletas, o Transformador Forçado a Ar Natural de Óleo pode remover o calor muito mais rapidamente, permitindo que o Transformador Imerso em Óleo Trifásico lide com uma carga maior - muitas vezes até 133% de sua classificação ONAN base.
Este método é normalmente usado quando um transformador trifásico imerso em óleo precisa lidar com cargas de pico que excedem sua capacidade normal. Os ventiladores são normalmente controlados por sensores de temperatura; eles só entram em ação quando a temperatura do óleo no Transformador de Distribuição Imerso em Óleo atinge um determinado ponto de ajuste. Isso garante que o Transformador Forçado a Ar Natural a Óleo permaneça energeticamente eficiente, usando energia auxiliar somente quando for absolutamente necessário para proteger os componentes internos do Transformador Imerso em Óleo Trifásico.
Nas subestações modernas, o Transformador Forçado a Ar Natural de Óleo é uma escolha popular porque oferece uma “classificação dupla” (por exemplo, 20/26 MVA). Isso significa que o Transformador Imerso em Óleo Trifásico pode operar a 20 MVA sob condições ONAN e 26 MVA sob condições ONAF. Esta versatilidade torna o Transformador Forçado a Ar Natural a Óleo ideal para áreas urbanas em crescimento, onde a demanda de energia pode aumentar durante os meses de verão, exigindo que o Transformador de Distribuição Imerso em Óleo trabalhe mais arduamente sem superaquecimento.
OFAF significa Oil Forced Air Forced, um sistema onde tanto o óleo quanto o ar são movidos mecanicamente usando bombas e ventiladores para alcançar a máxima eficiência de resfriamento em um transformador trifásico imerso em óleo de alta capacidade.
O método OFAF é reservado para unidades de transformadores trifásicos imersos em óleo muito grandes , onde a convecção natural é insuficiente para remover as grandes quantidades de calor geradas. Nesta configuração, uma bomba de óleo é integrada ao circuito de refrigeração do Transformador de Distribuição Imerso em Óleo . A bomba força o óleo quente através dos radiadores em alta velocidade, enquanto os ventiladores forçam simultaneamente o ar sobre as superfícies do radiador. Esta abordagem duplamente forçada permite um projeto de transformador trifásico imerso em óleo muito compacto em relação à sua potência.
Ao forçar o óleo a se mover, o sistema OFAF elimina o lento período de “aquecimento” necessário para a partida de um termossifão em um transformador de distribuição imerso em óleo padrão . A transferência de calor dos enrolamentos para o óleo é muito mais uniforme, reduzindo o risco de pontos quentes internos dentro do Transformador Imerso em Óleo Trifásico . Porém, por depender de bombas, esse método de resfriamento requer manutenção mais frequente e uma fonte de energia auxiliar confiável para manter o Transformador de Distribuição Imerso em Óleo operacional.
Embora altamente eficaz, o método OFAF raramente é usado para um transformador de distribuição imerso em óleo padrão . Geralmente é visto em transformadores elevadores de geradores ou em grandes subestações de transmissão. Para a maioria das necessidades de distribuição, um transformador forçado a ar natural a óleo oferece um melhor equilíbrio entre complexidade e desempenho. O OFAF transformador imerso em óleo trifásico é o atleta 'pesado' do mundo dos transformadores, projetado para rejeição constante de calor de alta intensidade.
OFWF ou resfriamento forçado por água forçada a óleo usa um trocador de calor onde o óleo é bombeado através de uma câmara resfriada por água circulante, oferecendo a transferência de calor mais eficiente para um transformador imerso em óleo trifásico em ambientes com espaço limitado ou de alta temperatura.
A água é um meio de transferência de calor muito mais eficiente que o ar. Em um transformador imerso em óleo trifásico OFWF , o óleo é bombeado através de um trocador de calor onde entra em contato próximo com tubos que transportam água fria. Isto permite que uma enorme quantidade de calor seja removida do Transformador de Distribuição Imerso em Óleo em um espaço físico muito pequeno. Isto é significativamente mais compacto do que um transformador forçado a ar natural a óleo , tornando-o ideal para subestações subterrâneas ou usinas hidrelétricas.
A aplicação de OFWF em um transformador trifásico imerso em óleo é especializada. Como água e eletricidade são uma combinação perigosa, o trocador de calor deve ser projetado com tubos de parede dupla para evitar qualquer vazamento de água no tanque do Transformador de Distribuição Imerso em Óleo . Apesar dessas complexidades, o sistema OFWF permite que um transformador trifásico imerso em óleo opere em locais onde as temperaturas do ar ambiente são muito altas para um resfriamento eficaz do ar ou onde não há espaço para grandes bancos de radiadores.
Uma desvantagem deste método para um transformador trifásico imerso em óleo é a necessidade de um fornecimento contínuo de água e de um sistema de tratamento de água para evitar incrustações nas tubulações. Ao contrário de um Transformador Forçado a Ar Natural a Óleo , que utiliza o ar 'livre' ao seu redor, o Transformador de Distribuição Imerso em Óleo OFWF tem custos operacionais mais elevados. No entanto, para locais industriais e de geração de energia específicos, é a única maneira viável de manter um transformador imerso em óleo trifásico de alta potência dentro de limites seguros de temperatura.
A seleção do método de resfriamento correto envolve equilibrar a classificação MVA, o perfil de carga esperado, as condições ambientais e o orçamento de manutenção disponível para o transformador trifásico imerso em óleo.
Ao escolher entre ONAN e um transformador forçado a ar natural a óleo , os engenheiros primeiro observam a capacidade. Para um pequeno transformador de distribuição imerso em óleo (por exemplo, 500 kVA a 2500 kVA), o ONAN é quase sempre a melhor escolha devido à sua simplicidade. À medida que a classificação do Transformador Imerso em Óleo Trifásico aumenta para 10 MVA ou 20 MVA, o tamanho dos radiadores necessários para ONAN torna-se proibitivo, tornando a configuração do Transformador Forçado a Ar Natural a Óleo muito mais atraente.
| Método de resfriamento | Adequação da classificação de potência | Nível de manutenção | Nível de ruído | Ambiente Ideal |
| ONAN | Pequeno a Médio | Muito baixo | Silencioso | Residencial/Padrão |
| ONAF | Médio a Grande | Baixo/Médio | Moderado | Carga Urbana/Flutuante |
| OFAF | Muito Grande | Alto | Alto | Subestações de Transmissão |
| OFWF | Extremamente Grande | Muito alto | Baixo | Hidro/Subterrâneo |
Fatores ambientais também desempenham um papel importante. Em um ambiente costeiro empoeirado ou salgado, os ventiladores de um transformador forçado de ar natural a óleo podem exigir limpeza frequente para evitar o entupimento dos radiadores. Nesses casos, um transformador trifásico imerso em óleo ONAN ligeiramente superdimensionado pode ser mais econômico ao longo de sua vida útil de 30 anos. Por outro lado, num espaço interior confinado, a elevada eficiência de um Transformador de Distribuição Imerso em Óleo com arrefecimento forçado é necessária para evitar a acumulação de calor na sala.
Finalmente, o perfil de carga determina se você precisa de um transformador forçado a ar natural a óleo . Se o transformador imerso em óleo trifásico funcionar com uma carga constante de 70% durante todo o ano, o ONAN é suficiente. Mas se a unidade tiver de suportar 120% da carga durante ondas de calor ou turnos industriais, os ventiladores ONAF proporcionam a margem de segurança necessária. Selecionar o resfriamento correto para um transformador de distribuição imerso em óleo é essencialmente um exercício de otimização do 'espaço térmico' do transformador imerso em óleo trifásico.
Compreender como diferentes líderes de mercado veem o resfriamento de transformadores imersos em óleo trifásicos fornece uma imagem mais clara das tendências globais e das melhores práticas.
Plataforma Taishan Transformer: Eles enfatizam que a transição de ONAN para ONAF é uma das formas mais econômicas de aumentar a capacidade da subestação. A perspectiva deles é que, para um transformador trifásico imerso em óleo , o lado 'A' (ar) da equação costuma ser o gargalo. Ao focar em designs de ventiladores de alta eficiência, eles argumentam que um transformador forçado a ar natural a óleo pode ser muito mais compacto do que os designs tradicionais. Destacam também que para um Transformador de Distribuição Imerso em Óleo , a escolha do óleo mineral de refrigeração é tão importante quanto os ventiladores mecânicos.
Plataforma de Energia Giga: Esta fonte concentra-se fortemente no aspecto de manutenção e confiabilidade do Transformador Imerso em Óleo Trifásico . Eles ressaltam que, embora os sistemas OFAF e OFWF sejam tecnicamente superiores na rejeição de calor, o sistema ONAN continua sendo o “padrão ouro” para locais rurais e remotos de Transformadores de Distribuição Imersos em Óleo . A opinião deles é que o Transformador Forçado a Ar Natural a Óleo representa o meio-termo ideal para a maioria das aplicações de serviços públicos, desde que os sistemas de controle dos ventiladores sejam robustos e protegidos contra intempéries.
A gestão térmica é a guardiã silenciosa da rede elétrica. Cada transformador imerso em óleo trifásico depende de seu sistema de resfriamento para sobreviver às duras realidades da resistência elétrica e do atrito magnético. Desde a confiabilidade silenciosa do transformador de distribuição imerso em óleo ONAN até as capacidades de alto desempenho do transformador forçado a ar natural em óleo , esses métodos de resfriamento são o que permitem que nossa infraestrutura elétrica seja dimensionada e se adapte às demandas modernas.
À medida que avançamos em direção a um futuro mais digital e com maior consumo de energia, a eficiência do transformador trifásico imerso em óleo se tornará ainda mais crítica. Inovações em óleos biodegradáveis e controles inteligentes de ventiladores estão tornando o Transformador Forçado a Ar Natural de Óleo mais sustentável e inteligente. Ao combinar cuidadosamente o método de resfriamento com as necessidades específicas da instalação, os engenheiros podem garantir que cada transformador de distribuição imerso em óleo forneça energia segura e confiável nas próximas décadas.
Em resumo, a escolha entre ONAN, ONAF e OFAF é uma decisão que equilibra espaço físico, custo inicial e confiabilidade a longo prazo. Para a maioria das necessidades de distribuição, o transformador trifásico imerso em óleo com refrigeração ONAN ou ONAF continua a ser a solução mais eficaz, proporcionando a durabilidade necessária para manter as luzes acesas nas nossas comunidades.
Em um transformador imerso em óleo trifásico, o ONAN depende do movimento natural do ar, enquanto o ONAF usa ventiladores para forçar o ar através dos radiadores. Isso permite que um transformador forçado a ar natural de óleo carregue uma carga maior do que uma unidade ONAN do mesmo tamanho.
Muitas vezes, sim. Muitos transformadores de distribuição imersos em óleo são construídos com suportes de radiador que podem acomodar ventiladores. A adição de ventiladores o converte em um Transformador Forçado a Ar Natural a Óleo, aumentando efetivamente sua potência.
Para aplicações externas e de alta tensão, o transformador imerso em óleo trifásico é geralmente superior porque o óleo é um refrigerante e isolante muito melhor do que o ar. No entanto, os transformadores do tipo seco são preferidos para locais internos onde a segurança contra incêndio é uma preocupação primária.
Em um transformador forçado a ar natural a óleo, os ventiladores devem ser inspecionados pelo menos uma vez por ano quanto a desgaste dos rolamentos e acúmulo de poeira. Isso garante que o transformador trifásico imerso em óleo permaneça protegido durante períodos de pico de carga.
