A száraz transzformátorok fejlesztése és technikai jellemzői különböző régiókban

A 1960-as évek előtt a száraz transzformátorok főleg B-os osztályú izolációt használtak nyílt szellőzésű kialakításban, a termékmodellt SG-vel jelölték. Ekkor még a foliaváz nem volt elérhető, így a nagyfeszültségi tekercsek tipikusan többhuzalos vezetékekkel készültek rétegzett vagy spirális elrendezésben, míg a magasfeszültségi tekercsek lemezalakú tervezést követtek. A használt vezetékek vagy dupla üvegvezeték-borított drótok voltak, vagy egyoldalas üvegvezeték-borítású drótok alkidzsipernyi borítékban.

A többi izolációs komponens legtöbbje fenolüvegvezetékbeli anyagból készült. Az impregnálási folyamat során B-os osztályú izolációs vernőt használták a magas- és alacsonyfeszültségi tekercsek impregnálására környezeti hőmérsékleten és nyomáson, majd közepes hőmérsékletű szárítást végeztek (a hőmérséklet nem haladta meg a 130°C-ot). Habár ez a száraz transzformátor jelentős fejlődést jelentett tűzellenállóságban az olajbe ágyazott transzformátorokkal összevetve, nedvesség- és szennyezésvédő képességei gyengeek voltak.

Ezért ezen típus termelése megszüntetésre került. Ugyanakkor elektromos, mágneses és hőmérsékleti kalkulációinak sikeres tervezése, valamint szerkezeti elrendezése, erős alapját adta a későbbi új H-os osztályú izolációjú nyílt szellőzésű száraz transzformátorok fejlesztésének.

Az Egyesült Államokban bizonyos gyártók, mint például a Virginiai FPT Corporation, DuPont NOMEX® aramid anyagát használták elsődleges izolációs anyagnak a száraz transzformátoroknál. A FPT két termékmodellt kínál: az FB típust, amely 180°C-os (H-os osztály) izolációs rendszerrel rendelkezik, és az FH típust, amely 220°C-os (C-os osztály) izolációs rendszerrel, melyek tekercshez kapcsolódó hőmérsékleti emelkedése 115K (Kínában 125K) és 150K, illetve. A nagyfeszültségi tekercsek folia- vagy többhuzalos rétegzett vázolást használnak, tekercshoz és réteghoz kapcsolódó izolációjuk NOMEX®-ből készült.

A magasfeszültségi tekercsek lemezalakúak, NOMEX® papírral borított vezetékekkel. A tekercslemezek között hagyományos térközölő blokkok helyett kockafogú térközölőket használnak, ami hatékonyan felosztja a lemezeken belüli csúcsfeszültséget, és jelentősen növeli a magasfeszültségi tekercsek axiális rövidzárlat-ellenállását — bár ez növeli a vázolási összetettséget és a gyártási időt. A magas- és alacsonyfaszültségi tekercsek koncentrikusan vannak vázolva, hogy javítsák a mechanikai erősséget. Néhány tervezésben NOMEX® izolációs táblákat is használnak térközölőként és blokkokként.

A magas- és alacsonyfeszültségi tekercsek közötti izolációs henger 0,76 mm vastagságú NOMEX® papírlappal készült. Az impregnálási folyamat többszori vakuum nyomás impregnálást (VPI) használ, majd magas hőmérsékletű szárítást (180-190°C-ig). A FPT-nél ezek a transzformátorok 34,5 kV-es maximális feszültségű és 10 000 kVA-os maximális kapacitásúak. Ez a technológia UL-s minősítést kapott az Egyesült Államokban.

Kínában néhány transzformátor-gyártó DuPont NOMEX® izolációs anyagait és a hozzá tartozó gyártási specifikációkat (mint például a HV-1 vagy HV-2) és Reliatran® transzformátor technikai normákat alkalmaz, hogy H-os osztályú izolációjú SG-típusú száraz transzformátorokat gyártson, hasonlóan az FPT FB típusához. Azonban ellentétben azzal, hogy a FPT-nél a teljes transzformátor egységet impregnálják, hazai gyártók tipikusan csak a tekercseket impregnálják. Bár a teljes egység impregnálása jobb teljes záródást biztosít, kevésbé vonzó kinézettel jár, és minden terméktesztet el kell végezni a kezelés előtt. Továbbá az impregnáló vernő könnyebben szennyeződik, ezért a tekercsök kizárólagos impregnálása a kínai kontextusban gyakoribb és ésszerűbb dolog.

Európában a száraz transzformátorok fejlesztése sokféle úton zajlott. Az epoxidszirup alapú vakuum szedés és vázolási technológiák mellett más típusok is jelenlépettek, beleértve a SCR-típusú nem szedett szilárdizolt beburkoló transzformátorokat és a Kínában látott SG-típusú nyílt szellőzésű száraz transzformátorokat. A 1970-es években egy svéd gyártó NOMEX® izolációs anyagot használó nyílt szellőzésű száraz transzformátorokat fejlesztett. Később egy másik gyártó a NOMEX® helyett üvegvezeték és DMD használatával cserélte ki, csökkentve ezzel az anyagköltségeket.

A tekercsstruktúrája hasonlított a korai B-os osztályú izolációs termékekre, többhuzalos vagy foliavázolt alacsonyfeszültségi tekercsekkel és lemezalakú magasfeszültségi tekercsekkel. A tekercshoz kapcsolódó izoláció üvegvezetékből, a térközölők kerámiaanyagból készültek. Más izolációs komponensek módosított diphenyl ether részes üvegkendő lapokból (hengerekhez) vagy módosított poliamid-imid láncolt üvegkendő táblából (hengerekhez), DMD, SMC és hasonló anyagokból készültek. A tekercs feldolgozásában VI (vakuum impregnálás) módszert alkalmaztak, anélkül, hogy nyomást fejtenek ki az impregnálás során.

E folyamat kulcsszempontjai a megfelelő impregnáló vernő (resz) kiválasztása és a folyamatparaméterek, valamint a kerámiaelemek gyártása. A hagyományos kerámiaelemek remegőek, glazúrtalanok, nedvesek és nem egyenletes stressz vagy hőmérsékleti gradiens esetén könnyen repednek. Ezért nagyon magas sűrűségűnek és keménynek kell lenniük, minőségek, amelyek jelenleg csak importált anyagokkal érhetők el.