¿Qué es el aceite de transformador con tanque de expansión?

¿Qué es el aceite de transformador con tanque de expansión?

En los transformadores de distribución y en los transformadores de potencia bañados en aceite, el aceite mineral aislante desempeña un doble papel. Proporciona un aislamiento eléctrico vital entre las bobinas de alto voltaje y, al mismo tiempo, actúa como medio de refrigeración para disipar el calor interno. Sin embargo, a medida que el transformador opera bajo cargas eléctricas y temperaturas ambientales variables, el volumen de este aceite cambia constantemente.

¿Qué es el aceite de transformador con tanque de expansión?

Para gestionar de forma segura estos cambios volumétricos sin provocar la ruptura del tanque de acero principal, los ingenieros utilizan un transformador de aceite con tanque de expansión, que también se conoce en la industria energética como transformador tipo Conservator o transformador de tanque de aceite.

A continuación se explican el diseño, el principio técnico de funcionamiento y las principales ventajas de este tipo tradicional de transformador de distribución de energía.

Diseño básico: el papel del tanque de expansión.

La característica principal que distingue a un transformador de aceite con tanque de expansión es un tanque cilíndrico montado horizontalmente sobre el tanque principal del transformador, conocido como tanque de expansión o vaso de expansión.

Tanque principal: Este tanque está completamente lleno de aceite aislante y contiene el núcleo de acero blindado y las bobinas de cobre o aluminio.

Tanque de expansión: este tanque está sólo parcialmente lleno de aceite, generalmente alrededor de la mitad de su volumen. El espacio restante dentro del tanque de expansión contiene aire. Un tubo resistente conecta el tanque principal directamente al fondo del tanque de expansión.

Principio técnico de funcionamiento: ¿Cómo “respira” el sistema?

El funcionamiento de un transformador de aceite con depósito de expansión se basa en un proceso mecánico conocido como “respiración”.

1. Fase de expansión, alta carga o altas temperaturas.

Cuando el transformador está expuesto a una carga eléctrica elevada o cuando la temperatura ambiente aumenta, las bobinas generan una energía térmica significativa. Este calor se transfiere al aceite aislante, lo que hace que el aceite se expanda y aumente de volumen. Dado que el tanque principal está cerrado y completamente lleno, el aceite en expansión fluye hacia arriba a través del tubo de entrega y hacia el tanque de expansión superior. A medida que aumenta el nivel de aceite en el tanque de expansión, el aire interno es expulsado hacia la atmósfera.

2. Fase de contracción, carga ligera o bajas temperaturas.

Cuando la demanda eléctrica disminuye o el transformador se enfría durante la noche, el volumen de aceite se reduce. El nivel de aceite dentro del tanque de expansión superior disminuye, devolviendo el aceite al tanque principal asegurando que el núcleo y las bobinas permanezcan siempre completamente sumergidos. Para llenar el vacío creado dentro del tanque de expansión, se aspira aire exterior al sistema.

Gestión de la humedad: respirador desecante

Debido a que el transformador aspira constantemente aire del exterior durante la fase de desinflado, existe un alto riesgo de que entre humedad atmosférica al sistema. Las gotas de agua reducen significativamente la rigidez dieléctrica del aceite del transformador, lo que puede provocar cortocircuitos internos y fallas de aislamiento.

Para evitar esto, los transformadores de aceite con tanque de expansión están equipados con un respiradero secador montado en el tubo de entrada de aire del tanque de expansión.

Este dispositivo contiene cristales de gel de sílice. Cuando el aire exterior ingresa al tanque de expansión, pasa a través de estos cristales que absorben químicamente la humedad, asegurando que solo entre aire 100% seco al tanque de expansión.

Nota: El gel de sílice activo suele ser de color azul o naranja y se vuelve rosa o verde cuando se satura de humedad y es necesario reemplazarlo.

Las principales ventajas del aceite para transformadores con depósito de expansión.

1. Monitoreo visual continuo

Dado que el tanque de expansión está equipado con un indicador de nivel de aceite externo magnético o de vidrio, los técnicos pueden monitorear visualmente el nivel de aceite dentro del sistema desde una distancia segura durante las operaciones de mantenimiento de rutina.

2. Reducir la oxidación del aceite en el tanque principal.

Al limitar el área de contacto aire-aceite al tanque de expansión superior más pequeño, la gran cantidad de aceite dentro del tanque principal no entra en contacto directo con el oxígeno atmosférico. Este diseño de puntos ayuda a reducir significativamente la tasa de oxidación del aceite y la formación de depósitos.

3. Fácil integración de accesorios de seguridad internos.

La estructura de tuberías entre el tanque principal y el tanque de expansión proporciona una ubicación ideal para la instalación de importantes dispositivos de protección mecánica, como el relé Buchholz. Este relé a base de gas detecta arcos internos, acumulación de gas o aumento de aceite y desconecta automáticamente los disyuntores para aislar el transformador antes de que ocurran fallas catastróficas o explosiones.

Comparación técnica: transformador de aceite con tanque de expansión versus transformador sellado

Función de control de expansión de aceite:
Transformador de aceite con tanque de expansión: Se controla a través de un tanque de expansión superior.
Transformador hermético: El control se logra a través de las paredes corrugadas flexibles del tanque.

Característica de contacto con la atmósfera:
Aceite de transformador con tanque de expansión: Hay contacto con la atmósfera mediante respiración controlada a través de un dispositivo respiratorio.
Transformador sellado: No hay contacto con la atmósfera, ya que está completamente sellado.

Característica de mantenimiento:
Uso del producto: uso de gel de sílice o gel de sílice.
Transformador sellado: Casi libre de mantenimiento.

Característica de seguridad integrada:
المحول الزيتي بخزان تمدد: يقبل بسهولة تركيب مرحل Buchholz لاكتشاف الغازات.
Hermetic transformer: Uses pressure relief valves and protection devices for hermetic transformers.

Mejor aplicación:
Transformador de aceite con depósito de expansión: Adecuado para redes eléctricas de medio a alto kVA y grandes subestaciones.
Transformador sellado: Adecuado para quioscos exteriores compactos con capacidades de kVA bajas a medias.

Breve lista de verificación para dimensionamiento y mantenimiento.

Si ofrece o compra un transformador de aceite con tanque de expansión, tenga en cuenta las siguientes reglas de funcionamiento estándar:

Comprobación del color del respirador: Los equipos de mantenimiento deben comprobar el color del gel de sílice con regularidad. If it changes from its original active color, it must be replaced immediately to protect the oil.

Mantener el nivel mínimo: El aceite dentro del tanque de expansión nunca debe caer por debajo de la línea mínima en el indicador de nivel, incluso en temperaturas invernales bajo cero, para evitar que entre aire en el tanque del serpentín principal.

Protección del punto de sellado: asegúrese de comprobar si hay fugas en el área de la junta entre el tubo del tanque principal y el tanque de expansión durante las comprobaciones estándar de imágenes térmicas.

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