La refrigeració és essencial per la vida d'un transformador

La refrigeració d'una màquina elèctrica és realment essencial per obtenir una llarga vida del transformador. La majoria dels transformadors estan dissenyats per treballar a temperatures de 55 o 65°C. L'ús de dielèctrics més recents, com pot ser el Nomex, permet que els transformadors operin a temperatures de 95°C i superiors. Aquestes temperatures només poden mantenir-se si les condicions de funcionament del transformador no superen les limitacions de disseny.

De vegades, amb les necessitats i restriccions en l'explotació elèctrica, es poden donar situacions en les que es treballi en valors de càrregues que superen les limitacions del propi disseny, segons constata la placa d'identificació. Aquest fet, provocta un augment de la temperatura de les bobines, de manera que les temperatures provoquen un augment de les pèrdues, com ara I 2 R.

L'augment de la temperatura juga un important efecte sobre la degradació de la qualitat de l'aïllament i disminueix dràsticament la seva esperança de vida.

Els transformadors, normalment són de ventilació, que refreda mitjançant la convecció natural de l'aire, conegut com ONAN (Figura 1); o si són forçats,  són coneguts com ONAF (Figures 2 i 3).

En els casos més extrems, es poden trobar sistemes de refrigeració mitjançant oli forçat o oli forçat sobre circuits de refredament basats en aigua, coneguts com OFAF o OFWF (Figura 7).

En cada cas, és extremadament important que la transferència de temperatura sigui adequada. El disseny del transformador es basa en una transferència de calor específic entre els debanats, l'oli i el radiador. Qualsevol augment en la generació de calor o qualsevol resultat de reducció de la transferència de calor a les temperatures més altes, dóna com a resultat una vida més curta de l'aïllament. A més, el fluid dielèctric es degrada.

Figura 1 - ONAN

Figura 2 - ONAF

El muntatge de ventiladors fa que circuli aire a través de la longitud total dels radiadors. Aquests ventiladors són de muntatge lateral i ofereixen major esperança de vida al transformador

Figura 3

La fallada típica del sistema de ventilació pot donar lloc a un augment global de temperatura del transformador, especialment si està sobrecarregat, com es pot veure a la Figura 4.

Figura 4

La Figura 5 mostra la pèrdua de refrigeració en alguns radiadors, de manera que la causa habitual està en la inclinació del transformador. Això es pot corregir, en alguns casos, augmentant el nivell d'oli del dipòsit principal a un nivell que permeti el flux d'oli a través dels radiadors.

S'ha de tenir cura de no omplir massa i crear un problema de sobrepressió a causa de l'expansió de l'oli que té lloc durant el reescalfament.

Figura 5

A la Figura 6 totes les vàlvules d'oli dels radiadors són més altes que l'oli, el qual està per sota de nivell. Això impedeix la circulació d'oli. Aquest baix nivell pot ser el resultat de fuites o errors en un manteniment a l'hora d'omplir-lo. Un últim problema que causa la mateixa conseqüència passa si les vàlvules de papallona superiors als radiadors es tanquen durant el manteniment i no es tornen a obrir per tant, impedeixen que el flux d'oli circuli. Una senzilla prova de termografia revelarà aquest problema.

Figura 6

Sistema forçat de bombament de petroli FOA / FOW (Figura 7). Cal preveure alts cabals d'oli a través de radiadors i el transformador, el qual proporciona la màxima transferència de calor.

Figura 7

El cabal de les bombes és difícil de mesurar i, normalment, s'utilitza un indicador situat a la canonada de la bomba, que indica si està ON o OFF. Aquests indicadors de flux no sempre són una protecció ja que, moltes vegades durant el manteniment, aquest mesurador pot estar obstruït, de manera que no indica veritablement la circulació del flux. Una simple prova que es pot realitzar és fer girar la bomba i mirar els indicadors per determinar si llegeixen correctament.

Els sistemes de bombeigs que creen el seu propi conjunt d'avaries d'un transformador solen ser construïdes amb poca tolerància entre els rodaments i casquets. A mesura que envelleixen, els coixinets poden causar fricció a la carcassa de la bomba (Figures 8 i 9) i això causa importants restes de llimadures de metall que, circulant per l'interior de la cuba, podrien danyar els bobinats del transformador i, finalment, provocar pèrdues d'aïllament.

Figura 8

Figura 9

La inspecció ultrasònica pot predir el desgast. De fet, és una excel·lent prova i es pot realitzar en qualsevol moment, sempre i quan la bomba estigui funcionant, com es mostra a la Figura 10.

Figura 10

Font: Electrical Engineering