¿Cuál es la diferencia entre transformadores tipo seco y transformadores sumergidos en aceite? ¿Cómo elegir?

Los transformadores son equipos comunes y críticos en los sistemas de energía, que se utilizan para alterar la magnitud del voltaje alterno para la transmisión y distribución de energía eléctrica en la transmisión, distribución y otras aplicaciones de energía. Los transformadores de tipo seco y los transformadores sumergidos en aceite son dos tipos predominantes y exhiben diferencias significativas en los medios de aislamiento, los métodos de disipación de calor y la adaptabilidad ambiental. Este artículo explora las distinciones entre transformadores de tipo seco y sumergidos en aceite y proporciona recomendaciones para seleccionar el tipo de transformador apropiado.

La diferencia más significativa entre los transformadores sumergidos en aceite y los de tipo seco radica en la presencia o ausencia de "aceite". Dado que el aceite es un líquido fluido, los transformadores sumergidos en aceite necesariamente cuentan con una carcasa. Dentro de este recinto hay aceite de transformador, que sumerge los devanados del transformador, haciéndolos invisibles desde el exterior. Los transformadores de tipo seco, al carecer de aceite, no requieren envolvente, lo que permite una visibilidad directa de los devanados del transformador. Otra característica es el depósito de aceite de los transformadores sumergidos en aceite, que almacena el aceite del transformador. Sin embargo, es posible que los transformadores sumergidos en aceite más nuevos no incluyan un depósito de aceite.

Ambos son transformadores de potencia, con núcleo de hierro para el circuito magnético y devanados para el circuito eléctrico. La principal distinción radica en el diseño "inmerso en aceite" versus "tipo seco". Específicamente, sus medios de enfriamiento difieren: el primero usa aceite de transformador (u otros aceites como el aceite β) tanto para enfriamiento como para aislamiento, mientras que el segundo emplea aire o gases como SF6 como medio de enfriamiento. Los transformadores sumergidos en aceite sumergen el conjunto de núcleo y devanado dentro de un tanque de aceite lleno de aceite de transformador. Los transformadores de tipo seco suelen encapsular el núcleo y los devanados con resina epoxi; Un tipo no encapsulado más comúnmente utilizado ahora emplea papel aislante especial impregnado con barniz específico para evitar la entrada de humedad en los devanados o el núcleo.

Los transformadores sumergidos en aceite cuentan con radiadores externos diseñados para facilitar la disipación de calor (específicamente, la circulación de aceite aislante interno) que funcionan como disipadores de calor. Los transformadores de tipo seco carecen de tales radiadores y, en cambio, dependen de ventiladores debajo de las bobinas del transformador para enfriar.

Los transformadores sumergidos en aceite, debido a los requisitos de seguridad contra incendios, generalmente se instalan en salas dedicadas a transformadores o al aire libre. Los transformadores de tipo seco, sin embargo, siempre se instalan en interiores, generalmente dentro de salas de distribución.

En términos de volumen de producción y uso, los transformadores de tipo seco actualmente solo alcanzan una tensión nominal de 35 kV y tienen una capacidad relativamente menor en comparación con los tipos sumergidos en aceite, generalmente hasta aproximadamente 2500 kVA. Además, el proceso de fabricación de transformadores de tipo seco es más complejo que el de los transformadores sumergidos en aceite del mismo voltaje y capacidad, lo que genera costos más altos. Por lo tanto, los transformadores llenos de aceite siguen siendo más frecuentes en las aplicaciones actuales. Sin embargo, los transformadores de tipo seco se utilizan con frecuencia en lugares de distribución y suministro de energía en interiores de alta demanda, como hoteles, edificios de oficinas y estructuras de gran altura, debido a sus beneficios ambientales, propiedades retardantes de llama y resistencia al impacto.

Claramente, tanto los transformadores de tipo seco como los de aceite tienen distintas ventajas y desventajas. Los transformadores llenos de aceite ofrecen costos más bajos y un mantenimiento más fácil, pero son combustibles y explosivos. Los transformadores de tipo seco, con su excelente resistencia al fuego, se pueden instalar en los centros de carga para minimizar la caída de voltaje y la pérdida de energía. Sin embargo, son más caros, más voluminosos, menos resistentes a la humedad y al polvo y producen mayores niveles de ruido.

A continuación, resumamos las diferencias mencionadas anteriormente en los siguientes siete puntos:

1. Apariencia

Diferentes formas de encapsulación: los transformadores de tipo seco exponen el núcleo y los devanados, mientras que los transformadores sumergidos en aceite solo exponen la carcasa exterior.

2. Configuración de clientes potenciales

Los transformadores de tipo seco utilizan predominantemente casquillos de caucho de silicona, mientras que los transformadores sumergidos en aceite emplean principalmente casquillos de porcelana;

3. Capacidad y voltaje

Los transformadores de tipo seco generalmente son adecuados para aplicaciones de distribución, generalmente con capacidades inferiores a 2000 kVA y voltajes iguales o inferiores a 10 kV, aunque algunos pueden alcanzar niveles de voltaje de 35 kV. Sin embargo, los transformadores sumergidos en aceite pueden alcanzar cualquier capacidad requerida y cubrir todos los niveles de voltaje; Las líneas de transmisión de 1.000 kV de voltaje ultra alto actualmente en construcción en China emplean exclusivamente transformadores sumergidos en aceite.

4. Diferencias de aislamiento y disipación de calor

Los transformadores de tipo seco suelen utilizar aislamiento de resina y dependen de la refrigeración por aire natural, con mayores capacidades complementadas con refrigeración por aire forzado. Sin embargo, los transformadores sumergidos en aceite emplean aceite aislante para el aislamiento eléctrico. El calor generado por los devanados se transfiere a través del aceite aislante que circula dentro del transformador a las aletas del radiador para su disipación.

5. Entornos de aplicación

Los transformadores de tipo seco se utilizan predominantemente en lugares que requieren “protección contra incendios y explosiones”, lo que los hace adecuados para edificios de gran escala y estructuras de gran altura. Sin embargo, los transformadores sumergidos en aceite pueden experimentar salpicaduras de aceite o fugas en caso de falla, lo que podría provocar incendios. En consecuencia, se utilizan principalmente al aire libre, donde los sitios están equipados con “pozos de petróleo para accidentes” excavados.

6. Diferentes capacidades de carga

Los transformadores de tipo seco generalmente deben operar a su capacidad nominal, mientras que los transformadores sumergidos en aceite exhiben una capacidad de sobrecarga superior.

7. Estructuras de costos variadas

Para transformadores de capacidad equivalente, las unidades de tipo seco tienen precios de compra significativamente más altos que sus contrapartes sumergidas en aceite.

Cómo elegir

1. Consideraciones de seguridad: Si se requiere mayor seguridad y resistencia al fuego, elija transformadores de tipo seco ya que no contienen aceite aislante inflamable.

2. Requisitos de energía: Para transformadores de alta potencia, los transformadores sumergidos en aceite suelen ser más adecuados debido a sus capacidades superiores de disipación de calor.

3. Restricciones ambientales: considere las características del entorno operativo del transformador y seleccione el tipo de transformador apropiado para esa configuración.

4. Costos de mantenimiento: Los transformadores llenos de aceite generalmente requieren inspecciones periódicas y mantenimiento de la calidad del aceite aislante, mientras que los transformadores de tipo seco tienen costos de mantenimiento relativamente más bajos.

Los transformadores de tipo seco y llenos de aceite exhiben claras diferencias en los medios de aislamiento, los métodos de disipación de calor y la adaptabilidad ambiental. La selección del tipo de transformador apropiado depende de los requisitos de aplicación específicos y las condiciones ambientales. Al formular estrategias de selección de transformadores, se deben considerar de manera integral factores como la seguridad, los requisitos de energía, las limitaciones ambientales y los costos de mantenimiento. Para instalaciones críticas y ubicaciones con altos requisitos de seguridad, como hospitales y escuelas, generalmente se prefieren los transformadores de tipo seco para maximizar la seguridad. Por el contrario, en grandes complejos industriales y sistemas de energía que requieren transformadores de alta potencia, los transformadores sumergidos en aceite suelen ser más adecuados debido a sus capacidades superiores de disipación de calor y su capacidad para soportar condiciones ambientales adversas.