Pengembangan dan Ciri-ciri Teknikal Penjana Transformator Jenis Kering di Berbagai Wilayah

Sebelum tahun 1960-an, transformator kering kebanyakannya menggunakan pengasingan Kelas B dalam reka bentuk berhawa terbuka, dengan model produk diberi nama SG. Pada masa itu, lilitan foil belum tersedia, jadi lilitan voltan rendah biasanya dibina menggunakan konduktor berbilang strim dalam susunan bertingkat atau spiral, manakala lilitan voltan tinggi mengambil reka bentuk cakera. Konduktor yang digunakan adalah wayar bergelung serat kaca ganda atau wayar bergelung serat kaca tunggal dengan pelapis alkyd.

Kebanyakan komponen pengasingan lain diperbuat daripada bahan serat kaca fenolik. Proses penyerapan melibatkan penggunaan varnis pengasingan Kelas B untuk menyerap lilitan voltan tinggi dan rendah pada suhu dan tekanan bilik, diikuti oleh pengeringan suhu sederhana (suhu tidak melebihi 130°C). Walaupun jenis transformator kering ini mewakili peningkatan ketahanan api yang signifikan berbanding transformator berselam minyak, prestasinya dari segi ketahanan terhadap kelembapan dan pencemaran adalah tidak mencukupi.

Oleh itu, pengeluaran jenis ini telah dihentikan. Walau bagaimanapun, reka bentuk yang berjaya bagi pengiraan elektrik, magnetik, dan termal, serta susunan struktur, telah meletakkan asas yang kukuh untuk perkembangan seterusnya transformator kering berhawa terbuka dengan pengasingan Kelas H yang baru.

Di Amerika Syarikat, beberapa pengeluar seperti FPT Corporation di Virginia, telah membangunkan transformator kering menggunakan bahan aramid NOMEX® DuPont sebagai pengasingan utama. FPT menawarkan dua model produk: jenis FB, dengan sistem pengasingan berperingkat 180°C (Kelas H), dan jenis FH, berperingkat 122°C (Kelas C), dengan peningkatan suhu lilitan 115K (125K di China) dan 150K, masing-masing. Lilitan voltan rendah menggunakan lilitan foil atau berbilang strim bertingkat, dengan pengasingan antara putaran dan antara lapisan diperbuat daripada NOMEX®.

Lilitan voltan tinggi adalah jenis cakera, dengan konduktor dilapisi kertas NOMEX®. Sebaliknya dengan blok pemisah konvensional antara cakera lilitan, pemisah berbentuk sisir digunakan, secara efektif mengurangkan voltan puncak antara cakera separuh dan meningkatkan kekuatan pendek sirkuit aksial lilitan voltan tinggi—meskipun ini meningkatkan kekompleksan lilitan dan masa pembuatan. Lilitan voltan tinggi dan rendah dipintal secara koncentrik untuk meningkatkan kekuatan mekanikal. Sesetengah reka bentuk juga menggabungkan papan pengasingan NOMEX® sebagai pemisah dan blok.

Silinder pengasingan antara lilitan voltan tinggi dan rendah diperbuat daripada papan kertas NOMEX® tebal 0.76 mm. Proses penyerapan melibatkan beberapa siklus penyerapan vakum tekanan (VPI) diikuti oleh pengeringan suhu tinggi (mencapai 180–190°C). Di FPT, transformator-transformator ini dibuat dengan pengecasan voltan maksimum 34.5 kV dan kapasiti maksimum 10,000 kVA. Teknologi ini telah mendapat pensijilan UL di Amerika Syarikat.

Di China, beberapa pengeluar transformator telah mengadaptasi bahan-bahan pengasingan NOMEX® DuPont dan spesifikasi pembuatan berkaitan (seperti HV-1 atau HV-2) serta piawaian teknikal transformator Reliatran® untuk menghasilkan transformator kering tipe SG dengan pengasingan Kelas H, serupa dengan jenis FB FPT. Namun, berbeza dengan FPT, pengeluar domestik biasanya hanya menyerap lilitan dan bukan seluruh perakaman transformator. Walaupun penyerapan keseluruhan badan memberikan penyegelan keseluruhan yang lebih baik, ia kurang menarik dari segi visual dan memerlukan semua ujian produk diselesaikan sebelum rawatan. Selain itu, varnis penyerapan lebih mudah tercemar, menjadikan penyerapan hanya lilitan pilihan yang lebih praktikal dan munasabah dalam konteks China.

Di Eropah, perkembangan transformator kering telah mengambil jalan yang lebih pelbagai. Selain teknologi peleburan vakum resin epoksi dan pemasangan, jenis-jenis lain telah muncul, termasuk transformator insulasi pepejal tanpa peleburan SCR-tipe dan transformator kering berhawa terbuka tipe SG yang serupa dengan yang ada di China. Pada tahun 1970-an, seorang pengeluar Sweden telah membangunkan transformator kering berhawa terbuka menggunakan pengasingan NOMEX®. Kemudian, pengeluar lain menggantikan NOMEX® dengan serat kaca dan DMD, mengurangkan kos bahan.

Struktur lilitan menyerupai produk awal dengan pengasingan Kelas B, dengan lilitan voltan rendah berbilang strim atau foil dan lilitan voltan tinggi jenis cakera. Pengasingan putaran diperbuat daripada serat kaca, dan pemisah diperbuat daripada seramik. Komponen pengasingan lain menggunakan laminasi kain kaca resin diphenyl ether termodifikasi (untuk silinder) atau papan kain kaca laminasi poliamida-imide termodifikasi (untuk silinder), DMD, SMC, dan bahan-bahan serupa. Kaedah pemrosesan lilitan menggunakan VI (penyerapan vakum) tanpa aplikasi tekanan semasa penyerapan.

Aspek teknikal utama proses ini termasuk pemilihan varnis penyerapan (resin) dan parameter proses yang betul, serta pengeluaran bahagian seramik. Seramik biasa adalah rapuh, tidak dilapisi, mudah lembap, dan mudah retak di bawah tegangan tidak sekata atau gradien suhu. Oleh itu, mereka mesti mempunyai ketumpatan dan kekerasan yang sangat tinggi—kualiti yang kini hanya boleh dicapai melalui bahan import.