Erityispiirteet ja tekniset ominaisuudet eri alueilla käytettävissä olevissa kuivamuuntimissa

1960-luvun ennen kuivatransformatoreissa pääasiassa käytettiin B-luokan eristystä avoimessa ilmanvaihtoluussa, ja tuotemallia merkittiin SG:nä. Tuolloin foliokierrokset eivät vielä olleet saatavilla, joten alijännitteiset kiertot rakennettiin yleensä usean sädän johtojen avulla kerroksittain tai spiraaliksi, kun taas ylijännitteinen kierros oli levysuunnassa. Käytettyihin johtoihin käytettiin joko kaksoislasitangon peittämiä juosteita tai yksilasitangolla peitettyjä juosteita alkyydiharmikkimaalin kattamana.

Suurin osa muista eristykomponenteista valmistettiin fenolilasitangomateriaaleista. Impregnointiprosessissa käytettiin B-luokan eristysharjaa impregnoidakseen ylijännitteiset ja alijännitteiset kierrokset huoneentemperatuurissa ja paineen alla, minkä jälkeen ne kuivattiin keskitasoisella lämpötilalla (lämpötila ei ylittänyt 130°C). Vaikka tämäntyyppinen kuiva transformaattori edusti huomattavaa parannusta palopuolustukseen verrattuna öljyimurskattuihin transformaattoreihin, sen suorituskyky kosteuden ja saasteiden vastustamisessa oli riittämätön.

Tämän vuoksi tämän tyyppisen tuotannon on lopetettu. Silti sen elektristen, magneettisten ja lämpöllisten laskutoimitusten sekä rakenneratkaisujen menestyksekäs suunnittelu asetti vankan perustan myöhemmin kehitetyille uusille H-luokan eristystä käyttäville avoimissa ilmanvaihtoluussa oleville kuivatransformatorille.

Yhdysvalloissa tietyt valmistajat, kuten Virginiaan sijaitseva FPT Corporation, kehittivät kuivatransformatoreja, jotka käyttivät DuPontin NOMEX® -aramidimateriaalia pääeristykseksi. FPT tarjoaa kaksi tuotemallia: FB-mallin, jonka eristysjärjestelmän luokiteltu lämpötila on 180°C (H-luokka), ja FH-mallin, jonka luokiteltu lämpötila on 220°C (C-luokka), kierrosten lämpötilan nousuina 115K (Kiinassa 125K) ja 150K. Alijännitteiset kierrokset käyttävät joko folio- tai usean säteen kerroksittain kierrettyjä kierroksia, kierroksen sisäpuolella ja kerrosten välillä eristys on tehty NOMEX®:stä.

Ylijännitteiset kierrokset ovat levysuuntaisia, joissa johtimet on kattu NOMEX®-paperilla. Perinteisiä väliainelevyjä kierrosten välissä sijaan käytetään hammasharjuformisia väliainelevyjä, mikä puolittaa tehokkaasti huippujännite kierrosten välillä ja parantaa merkittävästi ylijännitteisten kierrosten aksiaalisia lyhytsulkuvoimia – vaikka tämä lisää kierrosten monimutkaisuutta ja valmistusaikaa. Ylijännitteiset ja alijännitteiset kierrokset ovat pyöreässä kierrettynä parantaakseen mekaanista vahvuutta. Jotkut suunnitelmastakin sisältävät NOMEX®:n eristyslevyjä väliainelevyinä ja lohkoina.

Eristysputket ylijännitteisten ja alijännitteisten kierrosten välillä on valmistettu 0,76 mm paksuisesta NOMEX®-paperilaudasta. Impregnointiprosessissa käytetään useita kiintopaineimpregnoinnin (VPI) kierroksia, minkä jälkeen se kuivataan korkealla lämpötilalla (180–190°C). FPT:ssä näitä transformaattoreita valmistetaan maksimijännitteellä 34,5 kV ja maksimienergiankulutuksella 10 000 kVA. Tämä teknologia on saanut UL-sertifikaatin Yhdysvalloissa.

Kiinassa jotkut transformaattorivalmistajat ovat ottaneet käyttöön DuPontin NOMEX® -eristysmateriaaleja ja liittyviä valmistusstandardit (kuten HV-1 tai HV-2) sekä Reliatran® -transformaattorin tekniset standardit tuottaakseen H-luokan eristystä käyttäviä SG-typpejä kuivatransformatoreja, jotka ovat samankaltaisia FPT:n FB-mallin kanssa. Kuitenkin erona FPT:hen, kotimaan valmistajat impregnoidvat yleensä vain kierroksia, ei koko transformaattorirakennelmaa. Vaikka kokonaisrakennelman impregnointi tarjoaa paremman kokonaispeittävyyden, se on vähemmän houkutteleva näköisesti ja vaatii kaikkien tuotetestauksien suorittamista ennen prosessointia. Lisäksi impregnoiva harja altistuu helpommin saastumiselle, mikä tekee kierrosten impregnoimisen käytännöllisemmäksi ja järkevämmäksi valinnaksi Kiinan olosuhteissa.

Euroopassa kuivatransformatorien kehitys on kulkenut monipuolisemmassa suunnassa. Epoxyresinin tyhjiökuivatus- ja kierrosteollisuuden lisäksi on kehitetty muita tyyppejä, kuten SCR-typen epämuovatut solideristävät kapseloitut transformaattorit ja SG-typen avoimet ilmanvaihtoluut kuivatransformatorit, jotka ovat samankaltaisia Kiinan kanssa. 1970-luvulla ruotsalainen valmistaja kehitti avoimet ilmanvaihtoluut kuivatransformatorit, jotka käyttivät NOMEX® -eristystä. Myöhemmin toinen valmistaja korvasi NOMEX® lasitangolla ja DMD:llä, mikä vähensi materiaalikustannuksia.

Kierroksen rakenne muistutti varhaisempia B-luokan eristystä käyttäviä tuotteita, joissa alijännitteiset kierrokset koostuivat usean säteen tai foliokierroksista, ja ylijännitteiset kierrokset olivat levysuuntaisia. Kierroksen sisäpuolen eristys tehtiin lasitangosta, ja väliainelevyistä tehtiin keramiikkaa. Muut eristykomponentit olivat muunnettua difenyyleteri-harsilaatumia lasiliittoja (putket) tai muunnettua polyamide-imidi-laatumia lasiliittolevyjä (putket), DMD, SMC ja samankaltaisia materiaaleja. Kierroksen käsittelymenetelmässä käytettiin VI (tyhjiöimpregnointia) ilman paineen lisäämistä impregnoinnin aikana.

Tämän prosessin tärkeät tekniikka-asiat sisältävät oikean impregnoivaan harja (harja) ja prosessiparametrien valinnan, sekä keramiikkakappaleiden tuotannon. Yleiset keramiikat ovat nisavat, ei maalatut, kosteusaltistuneet ja niskaantuvat epätasaisen stressin tai lämpögradien aiheuttamana. Siksi niiden on oltava hyvin tiheitä ja kovia – ominaisuudet, jotka voidaan saavuttaa vain tuonnista saatavilla materiaaleilla.