{"id":10774,"date":"2026-08-29T23:43:17","date_gmt":"2026-08-29T15:43:17","guid":{"rendered":"https:\/\/q8bbzjnpm5.wpdns.site\/?p=10774"},"modified":"2026-08-29T23:43:17","modified_gmt":"2026-08-29T15:43:17","slug":"main-transformer-cooling-methods-a-variety-of-technologies","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/subian-electric.com\/it\/news\/main-transformer-cooling-methods-a-variety-of-technologies\/","title":{"rendered":"Metodi di Raffreddamento Principali per Trasformatori: Una Variet\u00e0 di Tecnologie"},"content":{"rendered":"

A met\u00e0 luglio, un ingegnere di sottostazione si trova nel cortile dei trasformatori di una calda e polverosa citt\u00e0 portuale del Medio Oriente, monitorando un segnale allarmante sullo schermo. La temperatura degli avvolgimenti ha raggiunto 118\u00baC e continua a salire su un trasformatore con un aumento di temperatura di 65 K e una capacit\u00e0 di 50 MVA. Sono passati meno di due anni dall'installazione e il trasformatore \u00e8 stato sottoposto a carico elevato durante un'estate caldissima e da record. Sembra che il sistema di raffreddamento naturale a olio del trasformatore non riesca ad eliminare il calore dal serbatoio del trasformatore. L'ingegnere si trova di fronte al dilemma che ogni grande proprietario di trasformatori deve risolvere un giorno: potrebbe o retrofittare il sistema di raffreddamento del trasformatore, ridurne la potenza o essere pronto a una vita utile pi\u00f9 breve dell'unit\u00e0. Va notato che il raffreddamento non \u00e8 solo una questione di manutenzione. \u00c8 una considerazione ingegneristica che determina la capacit\u00e0 del serbatoio del trasformatore e la durata dell'isolamento elettrico.<\/p>\n

L'articolo presenta tutte le tecnologie di raffreddamento dei trasformatori disponibili, inclusi il raffreddamento ONAN, il raffreddamento ONAF, il raffreddamento OFAF, il raffreddamento ODWF e nuove soluzioni come le soluzioni di retrofit ad aria e a tubo di calore.<\/p>\n

In breve: i metodi di raffreddamento per i trasformatori sono definiti dai codici di quattro lettere della norma IEC: ONAN, ONAF, OFAF, OFWF e ODWF. Il limite termico \u00e8 determinato dall'aumento medio massimo della temperatura degli avvolgimenti, solitamente 65 K per i trasformatori immersi in olio secondo IEC 60076-2 e IEEE C57.12.00. L'installazione di ventilatori ad aria forzata in un trasformatore ONAN di solito offre un aumento continuo della capacit\u00e0 di circa 20-33%; l'applicazione completa del raffreddamento ad olio forzato pu\u00f2 aumentare l'erogazione di elettricit\u00e0 di 40-50% rispetto a un dispositivo a raffreddamento naturale.<\/p><\/blockquote>\n

\"Metodi<\/p>\n

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Perch\u00e9 il raffreddamento determina l'uscita del trasformatore<\/h2>\n

I trasformatori trasformano l'energia elettrica in modo molto efficiente, ma anche l'1-3 % di potenza che viene convertita in calore implica un'enorme quantit\u00e0 di perdita. Ad esempio, un trasformatore con una potenza nominale di 50 MVA e funzionante con un'efficienza del 99 % ha una perdita di calore di circa 500 kW in modo continuo, sufficiente a riscaldare una piccola casa. Il calore generato ha solo un percorso da seguire: cio\u00e8 attraverso il sistema di isolamento fino all'olio o all'aria, poi alla parete e ai radiatori del serbatoio e infine all'acqua o all'aria circostante. Questo processo di rimozione del calore stabilisce un limite superiore sulle prestazioni continue del trasformatore misurate in kVA.<\/p>\n

Il calore \u00e8 un nemico dei trasformatori. La principale causa dell'invecchiamento dell'isolamento segue il principio di Arrhenius: ogni aumento della temperatura di 6-10 K sopra la temperatura del punto caldo previsto dimezza la vita utile attesa dell'isolamento. Un trasformatore progettato per un aumento medio di temperatura di 65 K e che lavora a 80 K non solo avr\u00e0 prestazioni significativamente peggiori, ma consumer\u00e0 anche molto rapidamente la sua vita progettuale, facendogli perdere anni di vita ogni mese.<\/p>\n

Decodificare il codice di raffreddamento e i principali metodi di raffreddamento<\/h2>\n

Il processo di raffreddamento \u00e8 identificato secondo la nomenclatura standard a quattro lettere definita in IEC 60076-2 e IEEE C57.12.00: la prima lettera indica il mezzo estremamente importante che entra in contatto con gli avvolgimenti (o = olio, k = liquido con punto di infiammabilit\u00e0 superiore a 300\u00b0, a = aria), la seconda lettera ci informa sul modo in cui questo mezzo \u00e8 circolato (n = naturalmente, f = circolazione forzata artificiale, d = circolazione diretta), la terza lettera si riferisce al mezzo con cui l'apparecchiatura interagisce (a = aria, w = acqua) e l'ultima lettera si riferisce al modo in cui avviene la circolazione (n = naturalmente, f = artificialmente).<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Codice di Raffreddamento<\/th>\nCome funziona<\/th>\nPotenza Tipica vs. ONAN<\/th>\nDimensione Tipica del Trasformatore<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
ONAN<\/td>\nL'olio circola per convezione naturale; il calore si irradia nell'aria ferma<\/td>\nLinea di base<\/td>\nFino a ~5 MVA (monostadio); le unit\u00e0 grandi sono classificate ONAN a carico ridotto<\/td>\n<\/tr>\n
ONAF<\/td>\nAggiunge ventilatori radiatori; aria soffiata sulle superfici di raffreddamento<\/td>\n+20 a +33%<\/td>\n5-100 MVA<\/td>\n<\/tr>\n
OFAF<\/td>\nLe pompe dell'olio forzano la circolazione; i ventilatori forzano l'aria sui radiatori<\/td>\n+40 a +50%<\/td>\n50-300 MVA<\/td>\n<\/tr>\n
OFWF<\/td>\nOlio pompato attraverso uno scambiatore di calore raffreddato ad acqua<\/td>\n+40 a +50%, ingombro compatto<\/td>\nGrandi unit\u00e0 dove l'acqua \u00e8 disponibile<\/td>\n<\/tr>\n
ODWF \/ ODAN \/ ODAF<\/td>\nFlusso diretto dell'olio attraverso i canali degli avvolgimenti; ventilatori o acqua esternamente<\/td>\nFino a +60% sul design diretto<\/td>\n100 MVA e oltre<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Le classificazioni multi-stadio sono comunemente utilizzate nell'acquisto di trasformatori di potenza, ad esempio ONAN\/ONAF\/ONAF o la combinazione di ONAN\/ONAF\/ONAF\/ONAF, e consentono agli operatori di attivare i ventilatori man mano che il carico aumenta. Ad esempio, un trasformatore con una potenza di 60 MVA pu\u00f2 essere classificato a 40 MVA come ONAN, a 50 MVA come ONAF e a 60 MVA, con tutti i ventilatori attivi. I ventilatori utilizzati sono solitamente ventilatori assiali che consumano da 0,75 kW a 3 kW di potenza, una quantit\u00e0 trascurabile rispetto ai carichi che supportano, ammontando a diverse centinaia fino a migliaia di dollari per installazione, ventilatore incluso.<\/p>\n

\"ONAN<\/p>\n

ONAN vs. ONAF vs. OFAF vs. ODWF<\/h2>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Caratteristica<\/th>\nONAN<\/th>\nONAF<\/th>\nOFAF<\/th>\nODWF<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Parti in movimento<\/td>\nNessuno<\/td>\nSolo ventilatori<\/td>\nPompe + ventilatori<\/td>\nPompe + sistema ad acqua<\/td>\n<\/tr>\n
Gamma di potenza tipica<\/td>\nFino a 5-10 MVA<\/td>\n5-100 MVA<\/td>\n50-300 MVA<\/td>\n100 MVA e oltre<\/td>\n<\/tr>\n
Costo per MVA<\/td>\nPi\u00f9 basso<\/td>\nModerato<\/td>\nMaggiore<\/td>\nPi\u00f9 alto<\/td>\n<\/tr>\n
Affidabilit\u00e0 \/ manutenzione<\/td>\nMassima; nulla da guastare<\/td>\nI motori dei ventilatori necessitano di attenzione<\/td>\nAggiunti guarnizioni e motori delle pompe<\/td>\nRischio di perdite d'acqua e contaminazione<\/td>\n<\/tr>\n
Impronta<\/td>\nGrandi banchi radiatori<\/td>\nRadiatori compatti + ventilatori<\/td>\nCompatto con pompe<\/td>\nIl pi\u00f9 compatto<\/td>\n<\/tr>\n
Rumore<\/td>\nPi\u00f9 basso<\/td>\nRumore del ventilatore<\/td>\nRumore della pompa + ventilatore<\/td>\nRumore della pompa + acqua<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

\u00c8 semplice comprendere i compromessi ingegneristici qui: ogni stadio di raffreddamento forzato aggiuntivo fornisce MVA aggiuntivi per unit\u00e0 di volume del serbatoio, ma comporta l'aggiunta di attrezzature che possono guastarsi, consumare energia o produrre rumore. ONAN \u00e8 ancora l'opzione pi\u00f9 comune, poich\u00e9 non ha modalit\u00e0 di guasto oltre al trasformatore, mentre ONAF \u00e8 l'opzione predefinita grazie a ventilatori economici, testati e facilmente retrofittabili; OFAF e ODWF sono utilizzati solo per grandi trasformatori, quando serbatoi e densit\u00e0 di calore non lasciano altre opzioni.<\/p>\n

Classi di Aumento della Temperatura e Limiti<\/h2>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Parametro<\/th>\nValore Tipico IEC 60076-2<\/th>\nValore Tipico IEEE C57.12.00<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Massima variazione media dell'avvolgimento (immerso nell'olio)<\/td>\n65 K<\/td>\n55 K (OA), 65 K (FA)<\/td>\n<\/tr>\n
Massima variazione della temperatura del punto caldo dell'avvolgimento<\/td>\n78 K (punto caldo a 85\u00b0C, 7 K di tolleranza ambientale)<\/td>\n80 K<\/td>\n<\/tr>\n
Massima variazione della temperatura dell'olio superiore<\/td>\n60 K<\/td>\n55-65 K per classe<\/td>\n<\/tr>\n
Temperatura ambiente di progetto<\/td>\nMedia 30\u00b0C, max 40\u00b0C<\/td>\nMedia 30\u00b0C, max 40\u00b0C<\/td>\n<\/tr>\n
Limite massimo della temperatura del punto caldo<\/td>\n98\u00b0C (avvolgimento), 105\u00b0C (olio)<\/td>\n110\u00b0C continuo<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Questi valori fanno parte di un accordo o contratto con un formato. Se un trasformatore non supera il test di valutazione dell'aumento di temperatura in fabbrica, allora non ha rispettato le condizioni della specifica e la certificazione deve includere l'aumento di temperatura misurato. Quando si tiene conto dell'altitudine (1.000 m o superiore) o di temperature ambientali elevate (pi\u00f9 o meno 40 gradi Celsius), allora i fattori devono essere controllati nella IEC 60076-2, il motivo \u00e8 che i dispositivi dovranno essere derating nel clima pi\u00f9 caldo e quindi saranno diversi dai dispositivi che saranno utilizzati in un clima moderato.<\/p>\n

Per comprendere come le diverse fasi di raffreddamento influenzano il processo | lo stesso trasformatore da 25 MVA \u00e8 stato considerato con diverse condizioni e processi, in modo che si possa realizzare la peculiarit\u00e0 quando i fornitori forniscono offerte irrealistiche:<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Modalit\u00e0 di raffreddamento<\/th>\nValutazione continua (25 MVA serbatoio)<\/th>\nAumento a 25\u00b0C ambiente<\/th>\nAumento a 40\u00b0C ambiente<\/th>\nDerating necessario a 40\u00b0C<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
ONAN (naturale)<\/td>\n~15 MVA<\/td>\n52 K olio superiore<\/td>\n67 K olio superiore<\/td>\n~12%<\/td>\n<\/tr>\n
ONAF (ventilatori accesi)<\/td>\n~20 MVA<\/td>\n48 K olio superiore<\/td>\n63 K olio superiore<\/td>\n~8%<\/td>\n<\/tr>\n
OFAF (pompe + ventilatori)<\/td>\n~25 MVA<\/td>\n44 K olio superiore<\/td>\n59 K olio superiore<\/td>\n~5%<\/td>\n<\/tr>\n
ODWF (diretto + acqua)<\/td>\n~30 MVA<\/td>\n40 K olio superiore<\/td>\n55 K olio superiore<\/td>\n~5%<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Aggiornamento e potenziamento delle unit\u00e0 esistenti<\/h2>\n

La conversione da servizio ONAN a ONAF \u00e8 spesso il metodo di aggiornamento preferito perch\u00e9 di solito \u00e8 pi\u00f9 economico rispetto all'acquisto di un trasformatore pi\u00f9 grande.<\/p>\n

Controllare il design termico. Ottenere conferma dal produttore se i radiatori e il punto caldo negli avvolgimenti possono gestire il calore extra. Alcuni serbatoi richiederanno una superficie radiatore extra anche con l'installazione di ventilatori.<\/p>\n