Qual é a diferença entre transformadores do tipo seco e transformadores imersos em óleo? Como escolher?

Os transformadores são equipamentos comuns e críticos em sistemas de energia, utilizados para alterar a magnitude da tensão alternada para a transmissão e distribuição de energia elétrica na transmissão, distribuição e outras aplicações de energia. Transformadores do tipo seco e transformadores imersos em óleo são dois tipos predominantes, exibindo diferenças significativas nos meios de isolamento, métodos de dissipação de calor e adaptabilidade ambiental. Este artigo explora as distinções entre transformadores do tipo seco e imersos em óleo e fornece recomendações para a seleção do tipo de transformador apropriado.

A diferença mais significativa entre transformadores imersos em óleo e transformadores a seco reside na presença ou ausência de “óleo”. Como o óleo é um líquido com fluidez, os transformadores imersos em óleo apresentam necessariamente um invólucro. Dentro deste invólucro está o óleo do transformador, que submerge os enrolamentos do transformador, tornando-os invisíveis do lado de fora. Os transformadores do tipo seco, sem óleo, não necessitam de invólucro, permitindo visibilidade direta dos enrolamentos do transformador. Outra característica é o reservatório de óleo dos transformadores imersos em óleo, que armazena o óleo do transformador. No entanto, os transformadores imersos em óleo mais recentes podem não incluir um reservatório de óleo.

Ambos são transformadores de potência, apresentando núcleo de ferro para o circuito magnético e enrolamentos para o circuito elétrico. A principal distinção está no design “imerso em óleo” versus “tipo seco”. Especificamente, seus meios de resfriamento são diferentes: o primeiro utiliza óleo de transformador (ou outros óleos como óleo β) tanto para resfriamento quanto para isolamento, enquanto o último utiliza ar ou gases como SF6 como meio de resfriamento. Os transformadores imersos em óleo submergem o conjunto núcleo e enrolamento dentro de um tanque de óleo cheio de óleo de transformador. Os transformadores do tipo seco normalmente encapsulam o núcleo e os enrolamentos com resina epóxi; Um tipo não encapsulado mais comumente usado agora emprega papel isolante especial impregnado com verniz dedicado para evitar a entrada de umidade nos enrolamentos ou no núcleo.

Os transformadores imersos em óleo apresentam radiadores externos projetados para facilitar a dissipação de calor – especificamente, a circulação de óleo isolante interno – funcionando como dissipadores de calor. Os transformadores do tipo seco não possuem tais radiadores, contando, em vez disso, com ventiladores abaixo das bobinas do transformador para resfriamento.

Os transformadores imersos em óleo, devido aos requisitos de segurança contra incêndio, são normalmente instalados em salas de transformadores dedicadas ou ao ar livre. Os transformadores do tipo seco, entretanto, são sempre instalados em ambientes internos, geralmente em salas de distribuição.

Em termos de volume de produção e utilização, os transformadores do tipo seco atingem atualmente apenas uma tensão nominal de 35kV e têm uma capacidade relativamente menor em comparação com os tipos imersos em óleo, normalmente até cerca de 2500kVA. Além disso, o processo de fabricação de transformadores do tipo seco é mais complexo do que o de transformadores imersos em óleo com a mesma tensão e capacidade, resultando em custos mais elevados. Portanto, os transformadores a óleo permanecem mais predominantes nas aplicações atuais. No entanto, os transformadores do tipo seco são frequentemente usados ​​em locais de fornecimento e distribuição de energia internos de alta demanda – como hotéis, edifícios de escritórios e estruturas altas – devido aos seus benefícios ambientais, propriedades retardadoras de chamas e resistência ao impacto.

Claramente, tanto os transformadores do tipo seco quanto os cheios de óleo têm vantagens e desvantagens distintas. Os transformadores a óleo oferecem custos mais baixos e manutenção mais fácil, mas são combustíveis e explosivos. Transformadores do tipo seco, com excelente resistência ao fogo, podem ser instalados em centros de carga para minimizar queda de tensão e perda de energia. No entanto, são mais caros, mais volumosos, menos resistentes à humidade e ao pó e produzem níveis de ruído mais elevados.

A seguir, vamos resumir as diferenças mencionadas acima nos sete pontos a seguir:

1. Aparência

Diferentes formas de encapsulamento: Os transformadores do tipo seco expõem o núcleo e os enrolamentos, enquanto os transformadores imersos em óleo revelam apenas o revestimento externo.

2. Configuração de leads

Os transformadores do tipo seco utilizam predominantemente buchas de borracha de silicone, enquanto os transformadores imersos em óleo utilizam principalmente buchas de porcelana;

3. Capacidade e Tensão

Os transformadores do tipo seco são geralmente adequados para aplicações de distribuição, normalmente com capacidades abaixo de 2.000 kVA e tensões iguais ou inferiores a 10 kV, embora alguns possam atingir níveis de tensão de 35 kV. Os transformadores imersos em óleo, entretanto, podem atingir qualquer capacidade necessária e cobrir todos os níveis de tensão; As linhas de transmissão de ultra-alta tensão de 1000 kV atualmente em construção na China empregam exclusivamente transformadores imersos em óleo.

4. Diferenças de isolamento e dissipação de calor

Os transformadores do tipo seco normalmente utilizam isolamento de resina e dependem de resfriamento de ar natural, com capacidades maiores complementadas por resfriamento de ar forçado. Os transformadores imersos em óleo, entretanto, empregam óleo isolante para isolamento elétrico. O calor gerado pelos enrolamentos é transferido através do óleo isolante circulante dentro do transformador para as aletas do radiador para dissipação.

5. Ambientes de aplicação

Os transformadores do tipo seco são predominantemente usados ​​em locais que exigem “proteção contra fogo e explosão”, tornando-os adequados para edifícios de grande escala e estruturas altas. Os transformadores imersos em óleo, no entanto, podem sofrer pulverização de óleo ou vazamento em caso de falha, podendo causar incêndios. Consequentemente, eles são implantados principalmente ao ar livre, onde os locais são equipados com “poços de petróleo para acidentes” escavados.

6. Diferentes capacidades de transporte de carga

Os transformadores do tipo seco geralmente devem operar na capacidade nominal, enquanto os transformadores imersos em óleo apresentam capacidade de sobrecarga superior.

7. Estruturas de custos variadas

Para transformadores de capacidade equivalente, as unidades do tipo seco exigem preços de compra significativamente mais elevados do que os equivalentes imersos em óleo.

Como escolher

1. Considerações de segurança: Se for necessária maior segurança e resistência ao fogo, escolha transformadores do tipo seco, pois eles não contêm óleo isolante inflamável.

2. Requisitos de energia: Para transformadores de alta potência, os transformadores imersos em óleo são normalmente mais adequados devido às suas capacidades superiores de dissipação de calor.

3. Restrições Ambientais: Considere as características do ambiente operacional do transformador e selecione o tipo de transformador apropriado para essa configuração.

4. Custos de manutenção: Os transformadores a óleo geralmente requerem inspeções periódicas e manutenção da qualidade do óleo isolante, enquanto os transformadores do tipo seco têm custos de manutenção relativamente mais baixos.

Os transformadores do tipo seco e cheios de óleo apresentam diferenças distintas nos meios de isolamento, métodos de dissipação de calor e adaptabilidade ambiental. A seleção do tipo de transformador apropriado depende dos requisitos específicos da aplicação e das condições ambientais. Ao formular estratégias de seleção de transformadores, fatores como segurança, requisitos de energia, restrições ambientais e custos de manutenção devem ser considerados de forma abrangente. Para instalações críticas e locais com altos requisitos de segurança, como hospitais e escolas, os transformadores do tipo seco são normalmente preferidos para maximizar a segurança. Por outro lado, em grandes complexos industriais e sistemas de energia que exigem transformadores de alta potência, os transformadores imersos em óleo são frequentemente mais adequados devido às suas capacidades superiores de dissipação de calor e à capacidade de suportar condições ambientais adversas.