Razvoj in tehnične značilnosti suhih transformatorjev v različnih regijah

Do leta 1960 so sušne transformatorji predvsem uporabljali izolacijo razreda B v odprto ventiliranih konstrukcijah, z oznako proizvoda SG. V tem času še ni bilo na voljo folijskih navijal, zato so nizkonapetostne bobnine običajno izdelovali s pomočjo večžilnih vodnikov v slojevih ali spiralah, medtem ko so visokonapetostne bobnine uporabljale diskastni dizajn. Vodniki so bili bu dvojno omotani z steklenim vlakenom ali enojno omotani z steklenim vlakenom in pokriti alkidnim lakovom.

Večina drugih izolacijskih komponent je bila izdelana iz fenolnih steklenih vlaknenih materialov. Proces impregnacije je vključeval uporabo laka za izolacijo razreda B za impregnacijo visoko- in nizkonapetostnih bobnin pri sobni temperaturi in tlaku, sledila pa je sušenja pri srednji temperaturi (brez prekoračevanja 130°C). Čeprav ta vrsta sušnega transformatorja predstavlja pomemben napredek v odpornosti na požar v primerjavi z maslovlivimi transformatorji, njegova zmogljivost glede odpornosti na vlago in onesnaženje ni bila zadostna.

Zato je proizvodnja te vrste prenehala. Vendar je uspešen dizajn njegovih električnih, magnetnih in toplotnih računov ter strukturna postavitev postavila trdno osnovo za nadaljnji razvoj novih sušnih transformatorjev s klaso H izolacijo in odprtim ventiliranim dizajnom.

V Združenih državah so določeni proizvajalci, kot je FPT Corporation v Virginiji, razvili sušne transformatorje, ki uporabljajo DuPontov material NOMEX® aramid kot glavno izolacijsko sredstvo. FPT ponuja dve modela izdelkov: tip FB z izolacijskim sistemom ocenjenim na 180°C (razred H) in tip FH, ocenjen na 220°C (razred C), z temperaturnimi povišanji bobnin 115K (125K v Kitajski) in 150K, ustrezno. Nizkonapetostne bobnine uporabljajo bu folijo ali večžilne sloje, z medobratno in međuslojevsko izolacijo iz NOMEX®.

Visokonapetostne bobnine so diskaste, z vodniki omotanimi v papir iz NOMEX®. Namesto konvencionalnih preslednih blokov med diski bobnin se uporabljajo grmadični presledki, kar učinkovito zmanjša vrhovno napetost med diskami in bistveno izboljša aksialno odpornost na kratkoumor visokonapetostnih bobnin — čeprav to poveča kompleksnost navijanja in čas proizvodnje. Visoko- in nizkonapetostne bobnine so koncentrično navite za izboljšanje mehanske moči. Nekateri dizajni vključujejo tudi izolacijske plošče iz NOMEX® kot presledke in bloke.

Izolacijski cilindri med visoko- in nizkonapetostnimi navijalnimi vrtilci so izdelani iz 0,76 mm debelih plošč iz NOMEX® papirja. Proces impregnacije uporablja več ciklov vakuum-presunske impregnacije (VPI), sledi visokotemperaturna sušenja (doseganje 180–190°C). Pri FPT so ti transformatorji izdelani z maksimalno napetostjo 34,5 kV in maksimalno kapaciteto 10.000 kVA. Ta tehnologija je prejela UL certifikacijo v Združenih državah.

V Kitajski so nekateri proizvajalci transformatorjev prenesli DuPontove izolacijske materiali NOMEX® in relevantne specifikacije proizvodnje (kot sta HV-1 ali HV-2) skupaj s tehničnimi standardi Reliatran® transformatorjev za proizvodnjo sušnih transformatorjev s klaso H izolacije SG, podobno tipu FB FPT. Vendar, v nasprotju z FPT, domači proizvajalci običajno impregnirajo le bobnine in ne celotnega transformatorja. Čeprav celotna impregnacija zagotavlja boljšo celotno zatečenost, je manj privlačna in zahteva, da so vsi testi izdelka dokončani pred obravnavo. Poleg tega je impregnacijski lak bolj občutljiv na kontaminacijo, zato je impregnacija samo bobnin bolj praktična in razumljiva izbira v kitajskem kontekstu.

V Evropi je razvoj sušnih transformatorjev sledil bolj raznolikemu potu. Poleg epoksidne smoli vakuumskih lisovanj in navijalnih tehnologij so se pojavile tudi druge vrste, vključno z SCR tipom netisanih čvrstih izoliranih zaprtih transformatorjev in SG tipom odprto ventiliranih sušnih transformatorjev, podobno kot v Kitajski. V 70. letih je švedski proizvajalec razvil odprto ventilirane sušne transformatorje z uporabo izolacije NOMEX®. Kasneje je drug proizvajalec NOMEX® zamenjal z steklenim vlakenom in DMD, s čimer je zmanjšal stroške materialov.

Struktura bobnin je bila podobna zgodnjim izdelkom z izolacijo razreda B, s večžilnimi ali folijskimi nizkonapetostnimi bobninami in diskastnimi visokonapetostnimi bobninami. Medobratna izolacija je bila iz steklenega vlakena, presledki pa keramični. Drugi izolacijski komponenti so uporabljali modificirani diphenyl ether resin glass cloth laminates (za cilindre) ali modificirane poliamid-imid laminirane steklene platnice (za cilindre), DMD, SMC in podobne materiale. Metoda obdelave bobnin je uporabljala VI (vakuum impregnacijo) brez uporabe tlači med impregnacijo.

Ključni tehnični vidiki tega procesa vključujejo pravo izbiro impregnacijskega laka (smole) in parametrov procesa ter proizvodnjo keramičnih delov. Običajne keramične dele so krhke, nepolirane, občutljive na vlago in lahko trpejo pri neravnovesnih stresih ali termičnih gradientih. Zato morajo imeti zelo visoko gostoto in tvrdost — lastnosti, ki jih trenutno dosežejo le z uvoženimi materiali.