Razvoj i tehničke karakteristike suhih transformatora u različitim regionima

Preko 1960-ih, sušni transformatori uglavnom koristili su izolaciju klase B u otvoreno ventiliranim dizajnima, sa modelom proizvoda označenim kao SG. Tada nisu bili dostupni folijasti zavojnici, tako da su niskonaponski zavojnici tipično konstruisani pomoću višežice u slojevitim ili spiralnim konfiguracijama, dok su visokonaponski zavojnici koristili diskast dizajn. Koristene žice bile su dvostruko obložene staklenim vlaknima ili jednostruko obložene staklenim vlaknima sa alkid-lakom.

Većina drugih komponenti izolacije napravljenih je od fenolnih staklenih vlaknenih materijala. Proces impregnacije uključivao je korišćenje laka za izolaciju klase B za impregnaciju visokonaponskih i niskonaponskih zavojnika pri sobnoj temperaturi i pritisku, nakon čega sledilo je sušenje na srednjoj temperaturi (bez prelaska preko 130°C). Iako je ovaj tip sušnog transformatora predstavljao značajan napredak u pogledu otpornosti na požar u usporđenju sa transformatorima namočenim u ulju, njegove performanse u pogledu otpornosti na vlagu i zagađenje bile su nedovoljne.

Kao rezultat, proizvodnja ovog tipa je prekinuta. Ipak, uspešan dizajn njegovih električnih, magnetskih i termalnih izračunavanja, zajedno sa strukturnim rasporedom, položio je čvrst temelj za kasniji razvoj novih sušnih transformatora otvoreno ventiliranih sa izolacijom klase H.

U SAD-u, određeni proizvođači, poput FPT Corporacije u Virginiji, razvili su sušne transformatore koristeći DuPont-ov materijal NOMEX® aramid kao primarnu izolaciju. FPT nudi dva modela proizvoda: tip FB, sa sistemom izolacije ocenjenom na 180°C (klasa H), i tip FH, ocenjen na 220°C (klasa C), sa porastom temperature zavojnika od 115K (125K u Kini) i 150K, redom. Niskonaponski zavojnici koriste foliju ili višežice u slojevitim zavojnicima, sa izolacijom među zavojima i slojevima napravljenu od NOMEX®.

Visokonaponski zavojnici su diskastog tipa, sa vodilima obloženim NOMEX® papirom. Umesto tradicionalnih prostorno-razmaknih blokova između diskova zavojnika, koriste se grebene prostorno-razmakne spajnice, efektivno deliši vrhunske napone između diskova i značajno poboljšavaju akisnu kratakputnu čvrstoću visokonaponskih zavojnika - iako to povećava složenost zavoja i vreme proizvodnje. Visokonaponski i niskonaponski zavojnici su koncentrično zavojeni kako bi se poboljšala mehanička čvrstoća. Neke dizajnove takođe uključuju ploče izolacije NOMEX® kao prostorno-razmakne spajnice i blokove.

Cilindri izolacije između visokonaponskih i niskonaponskih zavojnika napravljeni su od NOMEX® papirne ploče debljine 0,76 mm. Proces impregnacije koristi više ciklusa vakumskog pritiska impregnacije (VPI) zatim sušenje na visokoj temperaturi (doseg 180-190°C). U FPT-u, ovi transformatori proizvedeni su sa maksimalnim nominalnim naponom od 34,5 kV i maksimalnom snalom od 10.000 kVA. Ova tehnologija dobila je UL sertifikat u SAD-u.

U Kini, neki proizvođači transformatora usvojili su DuPont-ove materijale za izolaciju NOMEX® i relevantne specifikacije proizvodnje (poput HV-1 ili HV-2) zajedno sa tehničkim standardima transformatora Reliatran® za proizvodnju sušnih transformatora tipa SG sa izolacijom klase H, slično tipu FB proizvođača FPT. Međutim, za razliku od FPT-a, domaći proizvođači tipično impregniraju samo zavojnike, a ne ceo asamble transformatora. Iako cela impregnacija pruža bolju ukupnu zaštitu, manje je privlačna vizualno i zahteva da svi testovi proizvoda budu završeni pre tretmana. Takođe, lak za impregnaciju je podložniji kontaminaciji, što čini impregnaciju samo zavojnika praktičnijim i razumnojim izborom u kineskom kontekstu.

U Evropi, razvoj sušnih transformatora preuzeo je viševarijantni put. Pored epoksidne smole vakumskog lisanja i tehnologije zavoja, pojavile su se i druge vrste, uključujući SCR-tipe nepresnovane čvrsto izolovane enkapsulirane transformatore i sušne transformatore otvoreno ventiliranih tipa SG slične onima u Kini. U 1970-ima, švedski proizvođač razvio je sušne transformatore otvoreno ventiliranih tipova sa izolacijom NOMEX®. Kasnije, drugi proizvođač zamenio je NOMEX® staklenim vlaknama i DMD, smanjujući troškove materijala.

Struktura zavojnika slična je ranim proizvodima sa izolacijom klase B, sa niskonaponskim zavojnicima višežice ili folije i visokonaponskim zavojnicima diskastog tipa. Izolacija zavojnica napravljena je od staklenih vlakana, a prostorno-razmakne spajnice bile su keramičke. Ostali elementi izolacije koristili su modifikovane diphenyl ether resin glass cloth laminates (za cilindrične dijelove) ili modifikovane poliamid-imid laminirane staklene platne ploče (za cilindrične dijelove), DMD, SMC i slične materijale. Metoda obrade zavojnika koristila je VI (vakumsku impregnaciju) bez primene pritiska tokom impregnacije.

Ključni tehnički aspekti ovog procesa uključuju pravilnu selekciju laka (rezine) za impregnaciju i parametara procesa, kao i proizvodnju keramičkih dijelova. Obične keramike su lomljive, neoplivljene, podložne vlazi i sklonje trsiti pod neravnomernim pritiscima ili termalnim gradijentima. Stoga moraju imati veoma visoku gustinu i tvrdocu - karakteristike koje trenutno mogu biti postignute samo kroz uvoz materijala.