Pengembangan dan Karakteristik Teknis dari Trafo Tipe Kering di Berbagai Wilayah

Sebelum tahun 1960-an, transformator tipe kering sebagian besar menggunakan isolasi Kelas B dalam desain ventilasi terbuka, dengan model produk ditetapkan sebagai SG. Pada saat itu, lilitan foil belum tersedia, sehingga lilitan tegangan rendah biasanya dibangun menggunakan konduktor multi-strand dalam konfigurasi bertingkat atau spiral, sementara lilitan tegangan tinggi mengadopsi desain tipe cakram. Konduktor yang digunakan adalah kawat berlapis serat kaca ganda atau kawat berlapis serat kaca tunggal dengan lapisan enamel alkyd.

Komponen isolasi lainnya sebagian besar terbuat dari bahan serat kaca fenolik. Proses impregnasi melibatkan penggunaan varnis isolasi Kelas B untuk mengimpregnasi lilitan tegangan tinggi dan rendah pada suhu dan tekanan ruangan, diikuti oleh pengeringan suhu menengah (dengan suhu tidak melebihi 130°C). Meskipun jenis transformator tipe kering ini mewakili peningkatan signifikan dalam ketahanan terhadap api dibandingkan dengan transformator berpendingin minyak, kinerjanya dalam hal ketahanan terhadap kelembaban dan polusi masih kurang memadai.

Oleh karena itu, produksi jenis ini telah dihentikan. Namun, perancangan yang sukses dari perhitungan listrik, magnetik, dan termal, serta tata letak strukturnya, menetapkan dasar yang kuat untuk pengembangan selanjutnya dari transformator tipe kering ventilasi terbuka dengan isolasi Kelas H baru.

Di Amerika Serikat, beberapa produsen, seperti FPT Corporation di Virginia, mengembangkan transformator tipe kering yang menggunakan bahan aramid NOMEX® DuPont sebagai isolasi utama. FPT menawarkan dua model produk: tipe FB, dengan sistem isolasi berperingkat 180°C (Kelas H), dan tipe FH, berperingkat 122°C (Kelas C), dengan kenaikan suhu lilitan masing-masing 115K (125K di China) dan 150K. Lilitan tegangan rendah menggunakan lilitan foil atau multi-strand bertingkat, dengan isolasi antar putaran dan antar lapisan terbuat dari NOMEX®.

Lilitan tegangan tinggi berjenis cakram, dengan konduktor dibungkus kertas NOMEX®. Sebagai ganti blok spacer konvensional antar cakram lilitan, spacer berbentuk sisir digunakan, secara efektif membagi dua tegangan puncak antar cakram dan meningkatkan kekuatan sirkuit pendek aksial lilitan tegangan tinggi secara signifikan—meskipun ini meningkatkan kompleksitas lilitan dan waktu produksi. Lilitan tegangan tinggi dan rendah diputar secara konseks untuk meningkatkan kekuatan mekanis. Beberapa desain juga mencakup papan isolasi NOMEX® sebagai spacer dan blok.

Silinder isolasi antara lilitan tegangan tinggi dan rendah terbuat dari papan kertas NOMEX® tebal 0,76 mm. Proses impregnasi menggunakan beberapa siklus impregnasi vakum tekanan (VPI) diikuti oleh pengeringan suhu tinggi (mencapai 180–190°C). Di FPT, transformator-transformator ini diproduksi dengan peringkat tegangan maksimum 34,5 kV dan kapasitas maksimum 10.000 kVA. Teknologi ini telah menerima sertifikasi UL di Amerika Serikat.

Di China, beberapa produsen transformator telah mengadopsi bahan isolasi NOMEX® DuPont dan spesifikasi manufaktur terkait (seperti HV-1 atau HV-2) bersama dengan standar teknis transformator Reliatran® untuk memproduksi transformator tipe kering SG dengan isolasi Kelas H, mirip dengan tipe FB FPT. Namun, berbeda dengan FPT, produsen domestik biasanya hanya mengimpregnasi lilitan daripada keseluruhan perakitan transformator. Meskipun impregnasi seluruh badan memberikan segel keseluruhan yang lebih baik, penampilannya kurang menarik dan memerlukan semua uji produk diselesaikan sebelum perlakuan. Selain itu, varnis impregnasi lebih rentan terhadap kontaminasi, membuat impregnasi hanya lilitan menjadi pilihan yang lebih praktis dan masuk akal dalam konteks China.

Di Eropa, pengembangan transformator tipe kering telah mengambil jalur yang lebih beragam. Selain teknologi pencetakan vakum resin epoksi dan pemotongan, jenis lain telah muncul, termasuk transformator tertutup solid non-cast tipe SCR dan transformator tipe kering ventilasi terbuka tipe SG mirip dengan yang ada di China. Pada tahun 1970-an, produsen Swedia mengembangkan transformator tipe kering ventilasi terbuka menggunakan isolasi NOMEX®. Kemudian, produsen lain menggantikan NOMEX® dengan serat kaca dan DMD, mengurangi biaya material.

Struktur lilitan mirip dengan produk isolasi Kelas B awal, dengan lilitan tegangan rendah berlapis foil atau multi-strand dan lilitan tegangan tinggi berjenis cakram. Isolasi putaran terbuat dari serat kaca, dan spacer terbuat dari keramik. Komponen isolasi lainnya menggunakan laminasi kain kaca resin etilfenil modifikasi (untuk silinder) atau papan laminasi kain kaca poliamida-imida modifikasi (untuk silinder), DMD, SMC, dan bahan serupa. Metode proses lilitan menggunakan VI (impregnasi vakum) tanpa aplikasi tekanan selama impregnasi.

Aspek teknis kunci dari proses ini termasuk pemilihan yang tepat dari varnis impregnasi (resin) dan parameter proses, serta produksi bagian-bagian keramik. Keramik biasa rapuh, tidak dilapisi, rentan terhadap kelembaban, dan mudah retak di bawah stres tidak merata atau gradien termal. Oleh karena itu, mereka harus memiliki densitas dan kekerasan yang sangat tinggi—kualitas yang saat ini hanya dapat dicapai melalui bahan impor.