Udvikling og tekniske karakteristika af tørttransformatorer i forskellige regioner

Før 1960'erne blev hovedsageligt klasse B isolation anvendt i tørrtransformatorer med åben ventilering, og produktmodellen blev betegnet som SG. På den tid var folievindinger endnu ikke tilgængelige, så lavspændingsbobiner blev typisk konstrueret ved hjælp af fladledede ledere i lagrede eller spiralfremstillede konfigurationer, mens højspændingsbobiner anvendte en disktype-design. De brugte ledere var enten dobbelt glasfiberindviklede tråde eller enkelt glasfiberindviklede tråde med alkyd-lakbelægning.

De fleste andre isoleringskomponenter blev fremstillet af fenoliske glasfibermaterialer. Indtrækningsprocessen involverede brug af klasse B isoleringslak til at indtrække de høj- og lavspændingsbobiner ved rumtemperatur og -tryk, efterfulgt af mediumvarm tørring (med temperaturer, der ikke oversteg 130°C). Selvom denne type tørrtransformator repræsenterede en væsentlig forbedring i brandresistens sammenlignet med oliebaserede transformatorer, var dens ydeevne med hensyn til fugt- og forureningsresistens utilstrækkelig.

Derfor er produktionen af denne type ophørt. Alligevel la den vellykkede design af dens elektriske, magnetiske og termiske beregninger samt dens strukturelle layout et solidt grundlag for den senere udvikling af nye klasse H-isolerede tørrtransformatorer med åben ventilering.

I USA udviklede visse producenter, som FPT Corporation i Virginia, tørrtransformatorer, der anvendte DuPont's NOMEX® aramidmaterial som primær isolation. FPT tilbyder to produktmodeller: FB-typen, med et isoleringssystem vurderet til 180°C (klasse H), og FH-typen, vurderet til 220°C (klasse C), med bobintemperaturstigninger på henholdsvis 115K (125K i Kina) og 150K. Lavspændingsbobiner anvender enten folie eller fladledede lagrede vindinger, med tur til tur og lag til lag isolation lavet af NOMEX®.

Højspændingsbobiner er af disktypen, med ledere indviklet i NOMEX® papir. I stedet for konventionelle mellemrumsklosser mellem bobindiscene anvendes kamformede mellemrumsklosser, hvilket effektivt halverer spidsespændingen mellem discene og betydeligt forbedrer den axiale kortslutningsstyrke af højspændingsbobinerne — selvom dette øger vindingskompleksiteten og produktionstiden. De høj- og lavspændingsbobiner er cirkulært vindet for at forbedre den mekaniske styrke. Nogle design inkluderer også NOMEX® isoleringsplader som mellemrumsklosser og blokke.

Isolationscylindrene mellem høj- og lavspændingsvindingerne er lavet af 0,76 mm tykt NOMEX® papirbord. Indtrækningsprocessen anvender flere cykluser af vakuumtryk-indtrækning (VPI) efterfulgt af højvarm tørring (når temperaturen når 180–190°C). Hos FPT bliver disse transformatorer produceret med en maksimal spændingsrating på 34,5 kV og en maksimal kapacitet på 10.000 kVA. Denne teknologi har modtaget UL-certificering i USA.

I Kina har nogle transformatorproducenter overtaget DuPont’s NOMEX® isoleringsmaterialer og relevante produktionsstandarder (som HV-1 eller HV-2) sammen med Reliatran® transformator-tekniske standarder for at producere klasse H-isolerede SG-type tørrtransformatorer, ligesom FPT’s FB-type. Imidlertid, imod FPT, impregnerer de nationale producenter normalt kun bobinerne snarere end hele transformatorassamblagen. Selvom fuld krop impregnation giver bedre samlet tæthed, er det mindre æstetisk tiltalende og kræver, at alle produkttest er gennemført før behandlingen. Desuden er impregnationslakken mere følsom for forurening, hvilket gør bobinimpregnation til en mere praktisk og fornuftig valg i den kinesiske kontekst.

I Europa har udviklingen af tørrtransformatorer taget en mere diversificeret vej. Ud over epoxi-resin-vakuum-gjøring og vindingsmetoder, er andre typer opstået, herunder SCR-type ikke-gjorte fast isolerede forsegrede transformatorer og SG-type åben ventilerede tørrtransformatorer, ligesom i Kina. I 1970'erne udviklede en svensk producent åben ventilerede tørrtransformatorer, der anvendte NOMEX® isolation. Senere erstattede en anden producent NOMEX® med glasfiber og DMD, hvilket reducere materialomkostningerne.

Bobinstrukturen lignede tidlige klasse B-isolerede produkter, med fladledede eller folievundne lavspændingsbobiner og disktype højspændingsbobiner. Turisolering var lavet af glasfiber, og mellemrumsklosser var keramiske. Andre isoleringskomponenter anvendte modificerede diphenylæther-resin glasduge laminater (til cylindere) eller modificerede polyamide-imide laminerede glasduge plader (til cylindere), DMD, SMC og lignende materialer. Bobinbehandlingsmetoden anvendte VI (vakuumindtrækning) uden trykapplikation under indtrækningen.

Nøgletekniske aspekter af denne proces inkluderer korrekt valg af indtrækningslak (resin) og processparametre, samt produktion af keramiske dele. Almindelige keramikker er sprøjle, uplettet, følsomme over for fugt og kan rive under ulige stress eller termiske gradienter. Derfor skal de have meget høj densitet og hårdhed — egenskaber, der i øjeblikket kun kan opnås gennem importerede materialer.