Com o avanço da tecnologia de baixa perda, o limite superior de capacidade para transformadores auto-refrigerados imersos em óleo está aumentando. Transformadores com capacidade nominal de até 40.000 kVA podem adotar o resfriamento autônomo por imersão em óleo. As vantagens desse método incluem a dispensa de energia auxiliar para ventiladores, a ausência de ruído gerado por ventiladores e a possibilidade de montar os radiadores diretamente no tanque do transformador ou instalá-los agrupados nas proximidades. Os transformadores auto-refrigerados por imersão em óleo são fáceis de manter e podem operar continuamente em sua capacidade nominal. Se forem utilizados radiadores expansíveis do tipo painel, o transformador pode não necessitar de um conservador de óleo e pode ser projetado como totalmente selado, reduzindo ainda mais a necessidade de manutenção. Esse projeto é normalmente aplicável a transformadores de distribuição de até 2.500 kVA.
Radiadores refrigerados a ar utilizam ventiladores para alterar a diferença de temperatura entre o óleo que entra e o que sai do radiador, melhorando assim a eficiência de refrigeração, reduzindo o número de radiadores necessários e minimizando a área ocupada. Transformadores com capacidade igual ou superior a 8.000 kVA podem optar pela refrigeração a ar. No entanto, isso introduz ruído dos ventiladores e requer alimentação auxiliar para os mesmos. Quando os ventiladores estão desligados, o transformador pode operar em modo de auto-refrigeração, mas sua capacidade de saída deve ser reduzida a dois terços da capacidade nominal. Para radiadores tubulares, dois ventiladores podem ser instalados em cada radiador. Para radiadores tipo painel, ventiladores de alta capacidade podem ser usados para insuflação de ar centralizada, ou um único ventilador pode atender a vários grupos de radiadores.
Diversos aspectos devem ser observados nos métodos de resfriamento forçado a óleo:
(1) Se a bomba de óleo e os ventiladores perderem energia, o transformador não poderá operar, mesmo em condições sem carga. Portanto, duas fontes de energia independentes devem ser fornecidas para os resfriadores.
(2) As bombas de óleo submersíveis devem evitar o atrito entre o estator e o rotor. Se ocorrer atrito, partículas metálicas que entrarem nos enrolamentos podem causar acidentes por falha. O projeto do circuito de óleo deve impedir que a bomba submersível gere pressão negativa, pois isso poderia aspirar ar e comprometer a resistência do isolamento.
(3) O resfriamento forçado a óleo resulta em menor aumento da temperatura da superfície do óleo, portanto, a temperatura da superfície do óleo não deve ser usada para estimar o aumento da temperatura do enrolamento. Isso é particularmente verdadeiro para o resfriamento forçado a água com óleo, onde o aumento da temperatura da superfície do óleo permanece muito baixo mesmo quando o aumento da temperatura do enrolamento se aproxima do limite especificado.
(4) Para transformadores de ultra-alta tensão que utilizam refrigeração forçada a óleo, devem ser tomadas medidas para evitar a descarga do fluxo de óleo. O projeto da passagem de óleo nos enrolamentos deve evitar a turbulência do óleo, limitar a velocidade do fluxo de óleo, selecionar óleo com resistividade adequada, garantir superfícies de isolamento lisas e fornecer volume suficiente no núcleo para dissipação de carga. Isso ajuda a evitar que a eletrização do fluxo de óleo se transforme em descarga. Ao iniciar os resfriadores, eles devem ser ativados sequencialmente até que o número necessário esteja em operação.
(5) Ao selecionar resfriadores de alta capacidade, certifique-se de que o fluxo de óleo não entre em curto-circuito e que o óleo resfriado possa chegar aos enrolamentos.
(6) Para resfriadores de água, a qualidade da água deve ser considerada. Impurezas na água de resfriamento podem obstruir o resfriador e reduzir a eficiência da dissipação de calor. A pressão da água não deve exceder a pressão do óleo.
(7) Para transformadores refrigerados a ar forçado a óleo instalados perto de divisórias, as divisórias devem estar a pelo menos 3 metros de distância dos refrigeradores para evitar obstruir o livre movimento do ar.
Ao selecionar métodos de resfriamento por radiador ou por ar forçado a óleo, observe que, se a bomba de óleo for desligada, o transformador pode operar com 80% de sua capacidade nominal. Se tanto a bomba quanto os ventiladores forem desligados, ele pode operar com 60% de sua capacidade nominal, desde que haja espaço suficiente para a instalação.
