SCB & SGB Dry-Type Transformers Explained Ang SCB ug SGB Dry-Type Transformers Gitampohang nga mga Transformer

1. Paghulagway

Ang isang transformer nagoperasyon batas sa prinsipyong electromagnetic induction. Ang pangunahing komponente sa isang transformer mao ang mga winding ug core. Sa panahon sa operasyon, ang mga winding nagsilbi isip ruta para sa electric current, samantalang ang core nagsilbi isip ruta para sa magnetic flux. Kapag ang electrical energy gi-input sa primary winding, ang alternating current magbuhat og alternating magnetic field sa core (i.e., ang electrical energy gitransformar ngadto sa magnetic field energy). Tungod sa magnetic linkage (flux linkage), ang magnetic flux nga nagaagi sa secondary winding nagbag-o gihapon, kini nagbuhat og electromotive force (EMF) sa secondary winding. Kapag ang external circuit gi-connect, ang electrical energy igihatag sa load (i.e., ang magnetic field energy mutrasback ngadto sa electrical energy). Kini "electricity–magnetism–electricity" conversion proseso gitransformar batas sa prinsipyong electromagnetic induction, ug kini nga energy conversion proseso gitransformar ang working principle sa isang transformer.

U1N2 = U2N1

U1: Primary Voltage；N1: Number of Primary Winding Turns；U2: Secondary Voltage；N2: Number of Secondary Winding Turns

Sumala sa Chinese national standard GB 1094.16, ang dry-type transformer maoy tinuod nga gi-define isip usa ka transformer diin ang core ug windings wala gibubog sa insulating liquid. Ang iyang insulating ug cooling medium mao ang hangin. Sa mas malayon nga pagkakatawo, ang mga dry-type transformers makaklasi ngadto sa duha ka main types: encapsulated ug open-wound.

• Ang "SC(B)" type nagrefer sa epoxy-resin-cast dry-type transformer (ang "B" sa model designation nagpakita nga ang windings gihimo sa copper foil; ang "B" sa "SG(B)" adunay sama nga kahulugan). Ang high-voltage winding fully encapsulated sa epoxy resin, samantalang ang low-voltage winding dili kasagaran fully cast sa epoxy resin—lamang ang end turns sealed sa epoxy resin (kini tungod kay ang low-voltage side nagdala og mas taas nga current, ug ang full casting mahimong makaapekto sa heat dissipation). Kasagaran, ang SC(B)-type dry-type transformers ang mainstream products sa market, ug kini nga article gigamit kini isip example para sa analysis. Ang daghang SC(B)-type transformers adunay Class F insulation, ug ang pipila adunay Class H.

• Ang "SG(B)" type mao ang open-wound dry-type transformer nga gigamit sa NOMEX insulation paper gikan sa DuPont (USA) alang sa turn-to-turn insulation. Ang low-voltage winding gihimo sa copper foil, ug ang tanang high- ug low-voltage windings gisulay sa VPI (Vacuum Pressure Impregnation) insulation treatment. Ang surface gicoated sa usa ka layer sa epoxy insulating varnish. Ang daghang SG(B)-type dry-type transformers adunay Class H insulation, ug ang pipila adunay Class C.

• Adunay usab usa ka tipo sa dry-type transformer, designated as "SCR(B)", nga mao ang encapsulated type apan dili cast sa epoxy resin. Igiya fully encapsulated gamit ang NOMEX paper ug silicone gel, sumala sa French technology. Kini nga product adunay napuno nga limited market demand. Ang tanang SCR(B)-type dry-type transformers adunay Class H insulation.

2 Advantages sa Dry-Type Transformers

• Safe, flame-retardant, fireproof, explosion-proof, pollution-free, ug makaplag direct sa load center;

• Maintenance-free, ug adunay lawas nga overall operating costs;

• Excellent moisture resistance—makapag-operate normal sa 100% humidity ug makaplag re-energized walay pre-drying human sa shutdown;

• Low losses, low partial discharge, low noise, strong heat dissipation, ug capable sa pag-operate sa 150% sa rated load sa forced-air cooling conditions;

• Equipped sa comprehensive temperature protection ug control system, providing reliable assurance sa safe operation;

• Compact size, light weight, small footprint, ug low installation cost.

3.Disadvantages sa Dry-Type Transformers

• Sa parehas nga capacity ug voltage rating, ang dry-type transformers mas mahal kay sa oil-immersed transformers;

• Limited voltage rating—tipikal hangtod sa 35 kV, ug ang pipila nakadaog sa 110 kV;

• Ginagamit sa indoor; kon ginagamit sa outdoor, kinahanglan og protective enclosure nga may high ingress protection (IP) rating;

• Para sa cast-resin windings, kon damaged, kasagaran kailangan ibutang sa scrap, tungod kay ang repair dili kasagaran posible.

4. Structure sa Dry-Type Transformers

4.1 Windings
(1) Layer-type winding: Gihimo pinaagi sa pag-stack sa flat o round conductors ug pagwind sa ilaha sa helical pattern aron maporma og multiple layers. Ang insulation o ventilation ducts gilagay sa pagitan sa layers. Ang winding gicast ug cured under vacuum gamit ang mold ug specialized casting equipment. Process: stacked helical winding → placed into mold → vacuum casting.

(2) Foil-type winding: Gihimo pinaagi sa pagwind sa thin, wide conductors, usa ka turn per layer. Ang interlayer insulation usab nagsilbi isip turn-to-turn insulation. Ang foil-type windings kasagaran gigamit sa axial cooling ducts: sa panahon sa winding, ang spacer strips gilagay sa designado nga turn positions ug human gi-remove aron maporma og axial air channels. Human sa winding sa foil winding machine, ang coil kasagaran kailangan lang mog heat ug cure—wala na gyud mold o casting required.

Unsaon nimo ang nahimutang sa high-voltage winding sa outer layer ug ang low-voltage winding sa inner layer?
Tungod kay ang low-voltage side nagoperasyon sa mas mababa nga kusog ug nanginahanglan og mas kaunti nga insulasyon clearance, ang pagpahibalo niini mas duol sa core makakurta sa distansya tali sa winding ug ang core, busa nakakurta sa kabuok nga sukal ug gasto sa transformer. Padayon pa, ang high-voltage winding adunay tap connections; ang pagpahibalo niini sa exterior nagpadayon sa mas maayo ug mas safe nga operasyon.

4.2 Core

• Gihimo pinaagi sa pag-stack og daghang laminations sa silicon steel nga gipulasan og insulating varnish;

• Ang core gipigil sa clamping frames ug clamping bolts;

• Ang upper ug lower clamping frames mogipigil sa core ug windings pinaagi sa tie rods o tie plates;

• Ang mga komponente sa insulation sa core kinahanglan sa frame insulation, bolt insulation, o tie-plate insulation.

Asaon nimo ang core kinahanglan i-ground?
Sa normal nga operasyon, ang core sa transformer kinahanglan adunay usa ra ug reliable nga ground point. Tungod kay wala'y grounding, mogenerate og floating voltage tali sa core ug ground, nagresulta sa intermittent breakdown discharges gikan sa core ngadto sa ground. Ang pag-ground sa core sa usa ka punto lang mogwapa sa possibility sa floating potential. 

Bisan, kon ang core gi-ground sa duha o mas daghan pang puntos, ang uneven potentials tali sa mga bahin sa core magresulta sa circulating currents tali sa mga grounding points, nagresulta sa multi-point grounding faults ug localized overheating. Ang mga core grounding faults mahimong mag-resulta sa severe local temperature rise, mahimong mag-trigger og protective tripping. Sa extreme cases, ang melted spots sa core mogwapa sa short circuits tali sa laminations, siguro na mag-increase sa core losses ug severely affecting sa performance ug operasyon sa transformer—bisag unsa mahimong kinahanglan ang replacement sa silicon steel laminations para sa repair. Busa, dili bayran ang transformers adunay multiple grounding points; usa ra ug exacto usa ka grounding point ang allowed.

5.Temperature Control System

Ang safe operation ug service life sa dry-type transformer largely depend sa safety ug reliability sa winding insulation. Kon ang winding temperature mogos sa thermal withstand limit sa insulation, ang insulation mogwapa—kini usa sa main reasons sa malfunction sa transformer. Busa, monitoring sa operating temperature ug implementation sa alarm ug trip controls critically important.

(1) Automatic fan control: Temperature signals gisukod pinaagi sa Pt100 resistance temperature detectors nga embedded sa hottest part sa low-voltage winding. Kon ang load sa transformer mogasgas ug ang operating temperature mogos, ang sistema automatic nga mogstart sa cooling fans kon ang winding temperature mogos sa 110°C, ug mogstop kon ang temperatura mogbaba sa 90°C.

(2) High-temperature alarm ug over-temperature trip: Temperature signals gikolekta pinaagi sa PTC nonlinear thermistors nga embedded sa low-voltage winding. Kon ang winding temperature mogos ug mogos sa 155°C, ang sistema mogwapa og over-temperature alarm signal. Kon ang temperatura mogos pa sa 170°C, ang transformer dili na maka-operate safely, ug ang over-temperature trip signal required sa secondary protection circuit.

(3) Temperature display system: Temperature values gisukod pinaagi sa Pt100 thermistors nga embedded sa low-voltage winding ug directly display ang temperature sa bawg phase winding (ug three-phase monitoring, maximum value display, ug historical peak temperature recording). Ang sistema naghatag og 4–20 mA analog output para sa highest temperature. Kon remote transmission sa computer required (hangtod sa 1200 meters away), mahimong equipped sa computer interface ug one transmitter, enabling simultaneous monitoring hangtod sa 31 transformers. Ang Pt100 thermistor signal usab mogwapa og over-temperature alarms ug trips, further enhancing ang reliability sa temperature protection system.

6. Enclosure of Dry-Type Transformers

Depende sa characteristics sa operating environment ug protection requirements, ang dry-type transformers mahimong equipped sa different types of enclosures. Kasagaran, ang IP20-rated enclosure gipili, nga nagprevent sa solid foreign objects larger than 12 mm diameter ug small animals sama sa rats, snakes, cats, ug birds sa pag-enter sa transformer, busa nagavoid sa severe faults sama sa short circuits ug power outages, ug nagprovide og safety barrier alang sa live parts.

Kon ang transformer gikinahanglan i-install sa outdoors, mahimong gamiton ang IP23-rated enclosure. Sa add-on sa protection nga gihatag sa IP20, gi-prevent usab niini ang water droplets nga molubog sa angles up to 60° from the vertical direction. Bisan, ang IP23 enclosure mogwapa sa cooling capacity sa transformer, busa dili bayran ang attention sa derating sa operating capacity accordingly kon ang type sa enclosure gipili.

7. Pamaagi sa Pag-cool sa Dry-Type Transformers

Ang mga dry-type transformers adunay duha ka pamaagi sa pag-cool: natural air cooling (AN) ug forced air cooling (AF).

Sa ilalum sa natural air cooling, ang transformer makapakilahok og continuous nga operasyon sa iyang rated capacity sa mahimong dugay nga panahon.

Sa ilalum sa forced air cooling, ang output capacity sa transformer makapag-angkat og 50%, gihapon kini maayo para sa intermittent overload operation o emergency overload conditions. Apan, samtang nag-operate sa overload, ang load losses ug impedance voltage madugay nga mog-increase, resulta niana dili ekonomiko ang operasyon; bisan unsa, ang prolonged continuous overload operation dapat ibawal.

8. Test Items para sa Dry-Type Transformers

• Pagsukol sa DC resistance sa windings:
  Pag-check sa kalidad sa welding sa internal conductors, ang kondisyon sa contact tali sa tap changers ug leads, ug kon ang phase resistances balanced ba o dili. Kasagaran, ang line-to-line resistance imbalance dili mobabaw sa 2%, ug ang phase-to-phase imbalance dili mobabaw sa 4%. Ang labi ka dako nga DC resistance imbalance makapag-resulta og circulating currents tali sa tulo ka phases, naaumente ang circulating current losses ug magresulta og undesirable effects sama sa overheating sa transformer.

• Pag-check sa voltage ratio sa tanang tap positions:
  Verifies kon ang number of turns tama ug kon ang tanang tap connections properly wired. Sa pag-apply og 1000 V sa high-voltage side (ug ang iyang uban pang taps), check kon ang transformer nag-output og approximate 400 V sa low-voltage side.

• Pag-check sa three-phase winding connection group ug polarity.

• Pagsukol sa insulation resistance sa core-insulated fasteners ug sa core mismo.

• Pagsukol sa insulation resistance sa windings:
  Evaluates ang insulation level tali sa high-voltage, low-voltage windings, ug ground. Kasagaran, gigamit ang 2500 V megohmmeter, ug ang measured insulation resistance values (HV–LV, HV–ground, LV–ground) kinahanglan mas dako sa specified standard values.

• AC withstand voltage test sa windings:
  Assesses ang main insulation strength tali sa HV, LV, ug ground pinaagi sa dielectric strength testing. Importante kini sa pag-detect sa localized defects nga nadugang samtang ang manufacturing. Para sa dry-type transformers, ang typical test voltages mao ang: 35 kV sa 10 kV winding ug 3 kV sa 0.4 kV winding, gihatag og 1 minute nga walay breakdown aron maconsider og acceptable.

• Switching ug interlock tests para sa circuit breakers sa tanang sides sa transformer:
  Verifies ang reliability sa protective relay operations ug confirms kon ang switching equipment intact ug walay defect.

9. Impulse Switching (Inrush) Test

(1) Sumala sa pag-disconnect sa unloaded transformer, makapag-resulta og switching overvoltage. Sa power systems nga may ungrounded neutral o neutral grounded pinaagi sa arc-suppression coil, ang magnitude sa overvoltage makapag-reach og 4–4.5 times sa phase voltage; sa systems nga may directly grounded neutral, makapag-reach og up to 3 times sa phase voltage. Aron mapatunayan kon ang insulation sa transformer makapag-tolerate sa full voltage o switching overvoltage, required ang impulse test.

(2) Sa pag-energize sa unloaded transformer, makapag-produce og magnetizing inrush current, na makapag-reach og 6–8 times sa rated current. Ang inrush current rapid nga mog-decay initially—kasagaran namo-reduce og 0.25–0.5 times sa rated current sa loob sa 0.5–1 second—a complete decay mahimong mog-take og dako nga panahon, up to tens of seconds para sa large-capacity transformers. Tungod sa dako nga electromagnetic forces nga giproduce sa inrush current, gipagamit ang impulse test aron mapatunayan ang mechanical strength sa transformer ug assess kon ang protective relays mahimong mag-maloperate sa early decay phase sa inrush current.
Kasagaran, ang newly installed transformers gigamitan og 5 impulse tests, samtang ang overhauled transformers gigamitan og 3 impulse tests.

10. No-Load Test

Ang katuyoan sa no-load test mao ang:

• Para sukolon ang no-load loss ug no-load current sa transformer;

• Para ipatuman kon ang design ug manufacturing sa core meet technical specifications ug standards;

• Para detecton sa core defects sama sa local overheating o poor local insulation.

Sumala sa test, ang high-voltage side open-circuited, ug applied sa low-voltage side ang rated voltage. Ang no-load loss primary core (iron) loss.

Ang defects detectable pinaagi sa no-load test mao ang:

• Poor insulation tali sa silicon steel laminations;

• Local short circuits o burn damage tali sa core laminations;

• Insulation failure sa core-through bolts, steel binding straps, clamping plates, upper yokes, etc., nagresulta og short circuits;

• Loose, misaligned silicon steel sheets o excessive air gaps sa magnetic circuit;

• Multi-point grounding sa core;

• Inter-turn o inter-layer short circuits sa windings, o unequal turns sa parallel branches nagresulta og ampere-turn imbalance;

• Gigamit og high-loss, low-quality silicon steel sheets o errors sa design calculations.

11. Short-Circuit Test

Ang pagsubok sa short-circuit pangunahin nga midula ang pagkawaswas ug impedance. Gibuhat kini sa panahon sa commissioning aron masukod ang tama sa struktura sa winding, ug human sa paglihok sa bag-ong winding aron masusi ang dako nga pagkakaiba gikan sa mga naunang resulta sa pagsubok.

Ang power supply para sa pagsubok mahimong three-phase o single-phase, gitumong sa high-voltage side habang ang low-voltage side gi-short-circuited. Sa panahon sa pagsubok, ang current sa high-voltage side gitakda sa iyang rated value, ug ang current sa low-voltage side gitrolahan aron mobalik sa rated current.

12.Paghandle sa Abnormal nga Kahimtang sa Dry-Type Transformers

12.1 Abnormal nga Transformer Noise

• Mechanical noise gikan kay:

• Loose core clamping bolts;

• Deformation sa core corners gikan sa sayop sa transport o installation;

• Foreign objects bridging bahin sa core;

• Loose fan mounting screws o foreign debris sulod sa fan;

• Loose enclosure mounting screws nagpadala og panel vibration ug noise;

• Loose low-voltage busbar fixing screws o lack of flexible connections, nagpadala og vibration ug noise.

• Excessively high input supply voltage nagpadala og over-excitation ug mas bulak nga humming noise.

• Noise gikan sa high-order harmonics: irregular sa pattern—naguba ang volume ug intermittently present. Mainly caused by harmonic-generating equipment (e.g., electric furnaces, thyristor rectifiers) sa supply o load side feeding harmonics back into the transformer.

• Environmental factors: small transformer room with smooth walls creates a resonant "speaker box" effect, amplifying perceived noise.

12.2 Abnormal nga Temperature Display

• Sensor wala gitumong sa socket sa likod sa temperature display unit—fault indicator light illuminates;

• Loose connection sa sensor plug nag-increase sa resistance, nagpadala og falsely high temperature readings;

• Infinite temperature reading sa usa ka phase nagpakita og open circuit sa platinum resistance wire sa sensor;

• Abnormally high reading sa usa ka phase sugyot nga ang platinum resistor adunay partially broken (intermittent) state.

Ang transformer mogamit batas sa electromagnetic induction. Ang primary nga komponente sa transformer mao ang windings ug ang core. Sa panahon sa operasyon, ang windings nagsilbi isip ruta sa electric current, samantalang ang core nagsilbi isip ruta sa magnetic flux. Kung ang electrical energy gitumong sa primary winding, ang alternating current mocreate og alternating magnetic field sa core (i.e., ang electrical energy gigantiha isip magnetic field energy). Tungod sa magnetic linkage (flux linkage), ang magnetic flux molabay sa secondary winding nagpadayon nga naguba, nag-induce usab og electromotive force (EMF) sa secondary winding. Kung may external circuit gitumong, ang electrical energy gi-deliver sa load (i.e., ang magnetic field energy gigantiha balik isip electrical energy). Kini nga "electricity–magnetism–electricity" conversion process gipatuman batas sa electromagnetic induction, ug kini nga energy conversion process ang nagsilbi isip working principle sa transformer.