Utvikling og tekniske kjennetegn ved tørreltransformatorer i ulike regioner

Før 1960-årene brukte hovedsakelig tørre transformatorer klasse B isolasjon i åpne ventilerte design, med produktmodellen betegnet som SG. På den tiden var folie vindinger ikke tilgjengelige, så lavspenningsspiraler ble vanligvis konstruert med flertrådsledere i laget eller spireform, mens høyspenningsspiraler brukte en skiveformet design. Ledene som ble brukt, var enten dobbelt glasfiberomhylte tråder eller enkelt glasfiberomhylte tråder med alkyd-lak overflate.

De fleste andre isoleringskomponenter ble laget av fenolisk glasfibermaterialer. Impregnasjonsprosessen involverte bruk av klasse B isolasjonslak for å impregnere høy- og lavspenningsspiralene ved romtemperatur og -trykk, fulgt av mediumvarm tørking (med temperaturer som ikke oversteg 130°C). Selv om denne typen tørre transformator representerte en betydelig forbedring i brandsikkerhet sammenlignet med oljeinnsprøytete transformatorer, var dens ytelse i forhold til fuktighet og forurensningsmotstand utilstrekkelig.

Derfor har produksjonen av denne typen blitt avsluttet. Imidlertid la den vellykkede utforming av dens elektriske, magnetiske og termiske beregninger, samt dens strukturelle oppsett, et solid grunnlag for den senere utviklingen av nye klasse H-isolerde åpne ventilerte tørre transformatorer.

I USA utviklet visse produsenter, som FPT Corporation i Virginia, tørre transformatorer som brukte DuPonts NOMEX® aramidmaterial som primær isolasjon. FPT tilbyr to produktmodeller: FB-typen, med et isolasjonssystem vurdert til 180°C (klasse H), og FH-typen, vurdert til 220°C (klasse C), med spoletemperaturstigning på henholdsvis 115K (125K i Kina) og 150K. Lavspenningsspoler bruker enten folie eller flertråds laget vindinger, med vindings til vindings og lag til lag isolasjon laget av NOMEX®.

Høyspenningsspoler er av skiveform, med ledere omhylt i NOMEX® papir. I stedet for konvensjonelle mellomromsblokker mellom spoleskiver, brukes kamformede mellomrom, noe som effektivt halverer toppspenningen mellom skiver og forbedrer signifikant akseell kortslutningsstyrken til høyspenningsspoler—selv om dette øker vindingskompleksiteten og produksjonstiden. De høy- og lavspenningsspolver er sentrisk vindet for å forbedre mekanisk styrke. Noen design inkluderer også NOMEX® isolasjonsplater som mellomrom og blokker.

Isolasjonssylinderne mellom høy- og lavspenningssvinger er laget av 0,76 mm tykt NOMEX® papirbrett. Impregnasjonsprosessen bruker flere sykluser av vakuumtrykkimpregnasjon (VPI) fulgt av høytemperaturtørking (som når 180–190°C). Hos FPT produseres disse transformatorer med maksimal spenning på 34,5 kV og maksimal kapasitet på 10 000 kVA. Denne teknologien har mottatt UL-sertifisering i USA.

I Kina har noen transformatorprodusenter adoptert DuPonts NOMEX® isolasjonsmaterialer og relevante produksjonsstandarder (som HV-1 eller HV-2) sammen med Reliatran® transformator-tekniske standarder for å produsere klasse H-isolerte SG-type tørre transformatorer, lignende FPTs FB-type. Men imidlertid, ulikt FPT, impregnerer de innenlandske produsentene vanligvis bare spoler, ikke hele transformatoroppsettet. Selv om full impregnasjon gir bedre helhetlig tettning, er det mindre visuelt tiltalende og krever at alle produkttester er fullført før behandling. I tillegg er impregnasjonslak mer utsatt for forurensning, noe som gjør spoleimpregnasjon en mer praktisk og fornuftig valg i den kinesiske konteksten.

I Europa har utviklingen av tørre transformatorer tatt en mer mangfoldig vei. I tillegg til epoksyresin vakuumgjøting og vindingsteknologi, har andre typer dukket opp, inkludert SCR-type ikke-gjøtede solide isolerte inkapsetede transformatorer og SG-type åpne ventilerte tørre transformatorer liknende de i Kina. I 1970-årene utviklet en svensk produsent åpne ventilerte tørre transformatorer som brukte NOMEX® isolasjon. Senere erstattet en annen produsent NOMEX® med glasfiber og DMD, noe som reduserte materialkostnadene.

Spolestrukturen lignet tidlige klasse B-isolerte produkter, med flertråds eller folievindet lavspenningsspoler og skiveformet høyspenningsspoler. Vindingisolasjon var laget av glasfiber, og mellomrom var keramisk. Andre isoleringskomponenter brukte modifisert difenyloksideresin glasstofflaminer (for sylindere) eller modifisert polyamid-imid lamineret glasstoffbrett (for sylindere), DMD, SMC og lignende materialer. Spolebehandlingsmetoden brukte VI (vakuumimpregnasjon) uten trykkapplikasjon under impregnasjon.

Nøkkeltekniske aspekter av denne prosessen inkluderer riktig valg av impregnasjonslak (resin) og prosessparametre, samt produksjon av keramiske deler. Vanlige keramikk er sprø, urglased, følsomme for fuktighet og utsatt for revning under ujevn streng eller termiske gradienter. Derfor må de ha svært høy tetthet og hardhet—kvaliteter som for tiden bare kan oppnås gjennom importerte materialer.