Razvoj i tehničke karakteristike sušnih transformatora u različitim regijama

Prije 1960-ih, sušne transformatori uglavnom koristili su izolaciju klase B u otvoreno zračenim dizajnima, s modelom proizvoda označenim kao SG. U to doba, folijski zavojnici još nisu bili dostupni, pa su niskonaponski zavojnici obično izrađeni od višestrukih vodnika u slojevitim ili spiralskim konfiguracijama, dok su visokonaponski zavojnici imali diskast dizajn. Korišteni vodnici bili su bukvalno dvostruko omotani staklenim vlaknima ili jednostruko omotani staklenim vlaknima s lakom na alkidnu bazu.

Većina drugih komponenti izolacije izrađena je od fenolnih staklenih vlaknenih materijala. Postupak impregnacije uključivao je korištenje laka za izolaciju klase B za impregnaciju visokonaponskih i niskonaponskih zavojnika pri sobnoj temperaturi i tlaku, nakon čega je slijedila sušenja na srednjoj temperaturi (temperatura nije prelazila 130°C). Iako je ovaj tip sušnog transformatora predstavljao značajan napredak u otpornosti na požar u usporedbi s uljnim transformatorima, njegove performanse u pogledu otpornosti na vlagu i zagađenje bile su nedostatne.

Kao rezultat, proizvodnja ovog tipa prekinuta je. Ipak, uspješan dizajn njegovih električnih, magnetskih i toplinskih izračuna, zajedno s strukturnim rasporedom, položio je čvrstu temelj za kasniji razvoj novih sušnih transformatora s otvorenom ventilacijom i izolacijom klase H.

U Sjedinjenim Američkim Državama, određeni proizvođači, poput FPT Corporations u Virginiji, razvili su suše transformatore koristeći DuPontov materijal NOMEX® aramid kao glavni izolacijski materijal. FPT nudi dvije modele proizvoda: FB tip, s izolacijskim sustavom ocijenjenim na 180°C (klasa H), i FH tip, ocijenjen na 220°C (klasa C), s porastom temperature zavojnika od 115K (125K u Kini) i 150K, redom. Niskonaponski zavojnici koriste bukvalno foliju ili višestruke slojeve zavojnika, s međusobnom izolacijom među zavojnicima i slojevima od NOMEX®.

Visokonaponski zavojnici su diskasti, s vodnicima omotanim NOMEX® papiranjem. Umjesto konvencionalnih razmaknjivača između diskova zavojnika, koriste se grčasti razmaknjivači, efektivno polovičenjem vrhunskog napona između diskova i značajno povećavanjem osovine kratkospojne čvrstoće visokonaponskih zavojnika - iako to povećava složenost zavoja i vrijeme proizvodnje. Visokonaponski i niskonaponski zavojnici su koncentrično zavojeni kako bi se poboljšala mehanička čvrstoća. Neki dizajni također uključuju ploče izolacije od NOMEX® kao razmaknjivače i blokove.

Izolacijski cilindri između visokonaponskih i niskonaponskih zavojnika izrađeni su od NOMEX® papiranja debljine 0,76 mm. Postupak impregnacije koristi više ciklusa vakuum presionske impregnacije (VPI) slijedeno visokotemperaturnom sušenjem (do 180–190°C). Kod FPT-a, ovi transformatori proizvedeni su s maksimalnim naponskim ocjenama od 34,5 kV i maksimalnom snage od 10.000 kVA. Ova tehnologija dobila je UL certifikaciju u Sjedinjenim Američkim Državama.

U Kini, neki proizvođači transformatora prihvatili su DuPontove izolacijske materijale NOMEX® i relevantne specifikacije proizvodnje (poput HV-1 ili HV-2) uz tehničke standardi Reliatran® transformatora kako bi proizveli suše transformatore s izolacijom klase H SG tipa, slične FPT tipu FB. Međutim, na razliku od FPT-a, domaći proizvođači obično impregniraju samo zavojnike, a ne cijeli sklop transformatora. Iako pruža bolju ukupnu zatvaranje, puno tijelo impregnacija manje privlačno i zahtijeva da se svi testovi proizvoda obavljaju prije obrade. Također, impregnacioni lak je osjetljiviji na kontaminaciju, čime impregnacija samo zavojnika postaje praktičnija i razumijevanija izbora u kineskom kontekstu.

U Europi, razvoj sušnih transformatora zauzeo je raznoliki put. Osim epoksidne smole vakuum presijavanja i zavoja tehnologije, pojavile su se i druge vrste, uključujući SCR tip neuljevenih čvrstih izoliranih enkapsuliranih transformatora i SG tip otvoreno zračenih sušnih transformatora sličnih onima u Kini. U 1970-ima, švedski proizvođač razvio je otvoreno zračene suše transformatore koristeći izolaciju NOMEX®. Kasnije, drugi proizvođač zamijenio je NOMEX® sa staklenim vlaknima i DMD-om, smanjujući troškove materijala.

Struktura zavojnika slična je ranim proizvodima s izolacijom klase B, s višestrukim niskonaponskim zavojnicima ili folijskim zavojnicima i diskastim visokonaponskim zavojnicima. Izolacija zavojnika izrađena je od staklenih vlakana, a razmaknjivači bili su keramički. Ostali izolacijski komponenti koristili su modifikirane diphenyl ether resin glass cloth laminates (za cilindre) ili modifikirane polyamide-imide laminated glass cloth boards (za cilindre), DMD, SMC i slične materijale. Metoda obrade zavojnika koristila je VI (vakuum impregnaciju) bez primjene tlaka tijekom impregnacije.

Ključni tehnički aspekti ovog postupka uključuju pravilnu izbor impregnacijskog laka (rezine) i parametara postupka, kao i proizvodnju keramičkih dijelova. Obične keramičke su hrapave, bez pokrivača, osjetljive na vlagu i podložne pucanju pod neravnomernim opterećenjima ili termalnim gradijentima. Stoga moraju posjedovati vrlo visoku gustoću i tvrdocu - osobine koje trenutno mogu biti postignute samo putem uvoznih materijala.