Karakteristik dan Aplikasi Transformator Tipe Kering

Saat ini, transformator daya kering di Tiongkok sebagian besar adalah seri SC tiga fasa padat, seperti: transformator lilitan tiga fasa seri SCB9, transformator foil tiga fasa seri SCB10, dan transformator foil tiga fasa seri SCB9. Tingkat tegangannya umumnya berkisar antara 6-35kV, dengan kapasitas maksimum hingga 25MVA. Transformator kering terutama dibagi menjadi dua kategori: transformator kering yang diimpregnasi dan transformator kering resin.

1. Transformator tipe kering yang diimpregnasi

Kawat transformator tipe kering terimpregnasi di Tiongkok dilapisi dengan kawat kaca, dan bantalan dipres panas dengan bahan isolasi yang sesuai. Transformator ini sebagian besar digunakan di pembangkit listrik tenaga air dan gedung-gedung tinggi karena memiliki ketahanan api yang baik.

Karena perbedaan jenis cat pelapis, isolasi transformator dibagi menjadi isolasi B, F, H, C, isolasi utama, dan isolasi vertikal (isolasi utama antara lilitan dan lilitan serta antara lilitan dan inti).

Isolasi vertikal mengacu pada isolasi antara titik-titik dan bagian-bagian berbeda dari gulungan transformator dengan potensial yang berbeda, terutama mencakup kinerja isolasi antara lilitan, lapisan, dan bagian-bagian gulungan. Udara digunakan sebagai media isolasi.

Transformator jenis ini lebih terpengaruh oleh lingkungan dibandingkan transformator kering tipe resin, tampilan dan beratnya juga lebih besar, dan output di dalam dan luar negeri cenderung menurun.

Terdapat segel ujung di kedua ujung gulungan, tidak takut terhadap arus, tahan api yang kuat, pencegahan kebakaran di api terbuka pada suhu 750 ℃, merupakan jenis transformator kering yang relatif baru. 1.2 Transformator tipe kering resin yang mewakili produk unggulan transformator pengecoran resin domestik saat ini dapat dibagi menjadi tiga kategori berikut.

Tipe pertama, yang disebut sebagai transformator cor lilitan kawat, tegangan tingginya adalah coran silinder pemutus lilitan kawat, tegangan rendahnya adalah coran silinder lilitan kawat (atau silinder tersegmentasi); Li Qian, Shaanxi provincial Electric Power (group) Co., LTD. Catatan untuk coran tanpa pengisi.

Tipe kedua, yang disebut sebagai transformator cor lilitan foil, tegangan tingginya adalah tipe cor lilitan foil tersegmentasi, tegangan rendahnya adalah tipe lilitan foil tembaga (atau foil aluminium); Pengecoran dilakukan dengan menggunakan bahan pengisi.

Tipe ketiga, tekanan tinggi untuk tipe pengecoran silinder pemutus lilitan kawat, tekanan rendah tipe lilitan foil tembaga (atau foil aluminium); Pengecoran dilakukan tanpa bahan pengisi.

Ketiga jenis produk di atas memiliki karakteristik masing-masing dalam pembuatan dan kinerja produk, dan saat ini menduduki pangsa pasar tertentu di pasaran. Pada artikel ini, kita akan fokus pada pembahasan transformator lilitan kawat tipe tuang.

2. Transformator cor lilitan kawat

2.1. Fitur struktural

Di pembangkit listrik kedua Baoji, provinsi Shaanxi, transformator kering yang digunakan di pabrik semuanya adalah transformator tipe lilitan kawat, dengan tingkat tegangan 6 kV, kapasitas 100 kVA hingga 1600 kVA, dan pemasangan di dalam ruangan.

Gulungan tegangan tinggi dan rendah produk ini terbuat dari kawat tembaga, dililit penuh, diperkuat serat kaca, isolasi tipis, resin tanpa pengisi, diresapi dengan cara dituangkan dalam kondisi vakum, dan dikeringkan sesuai dengan kurva pengeringan suhu tertentu.

Gulungan tegangan tinggi menggunakan struktur silinder tersegmentasi khusus, dan gulungan tegangan rendah menggunakan tipe silinder multi-lapisan, tipe silinder tersegmentasi, atau tipe silinder tersegmentasi khusus sesuai dengan tingkat tegangan.

2.2 Fitur Teknis

2.2.1 Kawat tahan benturan yang dililitkan pada transformator tegangan tinggi mengadopsi struktur silinder penampang khusus. Struktur ini didasarkan pada lilitan kumparan penampang umum, yang mewarisi keunggulan lilitan kumparan tipe silinder sub-penampang biasa, dan memecahkan kontradiksi antara lapisan lilitan kumparan tegangan tinggi. Ini adalah struktur lilitan ideal, yang sering disebut struktur lilitan non-resonansi.

Dibandingkan dengan silinder tersegmentasi biasa, silinder tersegmentasi khusus dapat lebih mengurangi tegangan antar lapisan, meningkatkan distribusi tegangan, dan sangat meningkatkan kekuatan benturan untuk menahan tegangan lebih atmosfer dan tegangan lebih operasional.

Ketahanan terhadap benturan tidak hanya berkaitan dengan struktur lilitan, tetapi juga bergantung pada kualitas pengecoran lilitan dan sifat listrik dari bahan isolasi.

Setelah proses penggulungan produk selesai, produk tersebut dituangkan dengan resin murni dalam kondisi vakum, dan tidak ada bahan pengisi yang ditambahkan, sehingga kinerja aliran resin tidak berkurang.

Dan karena lilitan dibuat dengan kawat, resin dapat sepenuhnya meresap ke dalam lilitan, baik dari arah aksial maupun radial, dan tidak ada gelembung di dalamnya.

Abstrak: Makalah ini memperkenalkan klasifikasi dan karakteristik transformator kering, dan berfokus pada karakteristik struktur transformator pengecoran lilitan kawat, karakteristik teknis, sistem pendinginan, sistem kontrol suhu, dan sebagainya, serta merangkum prospek pengembangan transformator kering. Kata kunci: transformator kering; klasifikasi transformator pengecoran lilitan kawat.

Bahan isolasi padat yang terbuat dari resin dan serat kaca, tidak hanya memiliki ketahanan benturan yang baik, tetapi juga menghasilkan pelepasan muatan lokal yang sangat kecil.

2.2.2. Kekuatan mekanik yang baik dan ketahanan hubung singkat yang kuat. Untuk lilitan kawat tipe silinder tersegmentasi, setelah pengecoran vakum, resin dapat direndam di antara lapisan, lilitan, dan bagian lilitan sekaligus.

Setelah mengering, resin, kawat, dan serat kaca terikat erat membentuk struktur benda kaku yang kuat. Sifat mekanik struktur yang berkekuatan tinggi menentukan bahwa produk pengecoran lilitan kawat memiliki ketahanan hubung singkat yang baik.

Koefisien ekspansi termal dari material isolasi komposit yang dibentuk dengan pengerasan resin dan serat kaca adalah (18 ~ 20)×10⁻⁶/K, dan koefisien ekspansi tembaga yang digunakan dalam lilitan adalah 17×10⁻⁶/K, yang pada dasarnya mendekati keduanya. Hal ini menghilangkan tegangan mekanis antara konduktor lilitan dan material isolasi yang disebabkan oleh ekspansi termal dan kontraksi dingin selama pengoperasian transformator. Dari akarnya, hal ini dapat menghilangkan fenomena keretakan.

Karena produk ini dicetak dengan resin pada tekanan tinggi dan rendah serta inti besinya dilapisi resin, produk ini memiliki ketahanan yang kuat terhadap kelembaban dan korosi. Bahkan pada kelembaban relatif udara 100%, produk ini masih dapat beroperasi dalam waktu yang lama.

Karena isolasi komposit yang terdiri dari resin murni dan serat kaca memiliki kekuatan listrik yang sangat tinggi, ketebalan isolasi permukaan produk hanya 1,5 ~ 2 mm, yang sangat meningkatkan efisiensi pembuangan panas permukaan gulungan.

2.3. Sistem pendingin dan perlindungan

Transformator kering didinginkan dengan pendinginan udara alami dan pendinginan sirkulasi udara paksa. Pendinginan udara alami diterapkan untuk memastikan pengoperasian transformator yang normal pada beban nominal. Transformator kering yang digunakan di pembangkit listrik Baoji No. 2 semuanya didinginkan dengan udara paksa menggunakan kipas radial.

Setelah didinginkan dengan sirkulasi udara paksa, kapasitas transformator tipe kering dengan kapasitas 800 kVA ke bawah dapat ditingkatkan sebesar 40%, dan kapasitas transformator tipe kering dengan kapasitas 800 kVA ke atas dapat ditingkatkan sebesar 50%, serta dapat beroperasi secara terus menerus.

Transformator tipe kering umumnya memiliki perlindungan IP00, yaitu tanpa cangkang, untuk penggunaan di dalam ruangan. Pembangkit listrik Baoji kedua menggunakan mode perlindungan ini. Selain itu, sesuai dengan kebutuhan pengguna, dapat ditambahkan cangkang pelindung.

Casing IP20 mencegah masuknya benda asing padat yang lebih besar dari 12 mm dan memberikan penghalang terhadap bagian-bagian yang dialiri listrik. Jika menggunakan perlindungan IP23, selain fungsi perlindungan IP20, juga memiliki fungsi mencegah cipratan air.

2.4. Sistem kontrol suhu

Pengoperasian dan masa pakai transformator daya yang aman dan andal sangat bergantung pada isolasi lilitan transformator yang aman dan andal. Suhu lilitan yang melebihi suhu isolasi adalah salah satu alasan utama rusaknya isolasi dan transformator tidak dapat bekerja secara normal.

Transformator cor lilitan kawat seri SC mengadopsi sistem proteksi kontrol suhu otomatis XMTB. Elemen pengukur suhu resistansi termal platinum tertanam di lilitan pertama kawat lilitan tegangan rendah untuk secara otomatis mendeteksi kenaikan suhu lilitan, menampilkan suhu lilitan tegangan rendah tiga fasa, dan memberikan perlindungan termal untuknya.

Dengan perubahan suhu lingkungan dan beban, ketika kumparan mencapai suhu batas, pengontrol suhu akan secara otomatis mengirimkan sinyal untuk mengontrol pengaktifan kipas (110 ℃), penghentian kipas (90 ℃), alarm (120 ℃), dan pemutusan daya (145 ℃), sehingga produk memiliki perlindungan beban berlebih yang andal selama pengoperasian.

Transformator cor lilitan kawat seri SC3 mengadopsi teknologi yang dipatenkan M&C untuk deteksi dan kontrol suhu lilitan transformator, serta menghasilkan pengontrol suhu yang dapat langsung mendeteksi suhu lilitan, dan mewujudkan kontrol pendinginan udara paksa (AF), alarm suhu berlebih, dan pemutus suhu berlebih pada transformator.

Setelah proses debugging pengontrol suhu berjalan normal, transformator pertama-tama dihubungkan ke jaringan listrik, kemudian pengontrol suhu diaktifkan untuk beroperasi. Pengontrol suhu berada dalam kondisi kontrol otomatis, dan deteksi suhu serta perlindungan transformator dilakukan. Ketika suhu lilitan lebih tinggi dari 110 ℃, pengontrol suhu menghidupkan kipas untuk pendinginan paksa; jika suhu lilitan turun di bawah 90 ℃ di bawah pendinginan udara paksa, kipas akan berhenti.

Jika suhu lilitan meningkat lebih lanjut, pengontrol suhu akan mengeluarkan alarm suhu berlebih (155 ℃) dan sinyal pemutus suhu berlebih (170 ℃). Ketika pengontrol suhu rusak dan tidak dapat dilepas sementara, lepaskan pengontrol suhu, transformator dapat terus beroperasi, hanya perlu memantau dan memastikan bahwa transformator dalam kondisi operasi normal.

3. Perbandingan antara transformator kering dan transformator terendam oli

Keunggulan signifikan dan biaya rendah dari transformator terendam oli sulit digantikan oleh transformator lain. Dalam persyaratan luar ruangan dan perlindungan kebakaran di tempat-tempat umum, saat ini dan di masa mendatang untuk jangka waktu yang lebih lama, transformator terendam oli masih akan menjadi pilihan utama.

Namun untuk tempat-tempat dengan persyaratan proteksi kebakaran yang tinggi, transformator tipe kering atau transformator cairan tidak mudah terbakar digunakan. Transformator kering memiliki kapasitas beban berlebih yang lebih tinggi daripada transformator terendam oli, terutama karena kepadatan arus transformator kering lebih rendah, kapasitas panasnya besar, dan konstanta waktu lilitannya besar.

Dibandingkan dengan transformator terendam oli, kondisi operasi isolasi transformator kering lebih baik. Transformator terendam oli lebih banyak digunakan di berbagai tempat, dan lebih banyak dipasang di luar ruangan.

Rentang catu daya transformator kering kecil, lebih banyak digunakan di dalam ruangan. Dibandingkan dengan transformator terendam oli, transformator kering memiliki kelemahan berupa amplitudo tegangan petir yang lebih rendah, gelombang kejut yang lebih lambat, dan probabilitas sambaran petir yang lebih kecil.

Transformator kering sering dilindungi oleh penangkap tegangan oksida logam, yang tidak hanya membatasi tegangan lebih atmosfer, tetapi juga membatasi tegangan lebih internal.