PROČ SUCHÉ TRANSFORMÁTORY?
Suché transformátory = snoubení skelného vlákna a pryskyřice zalité pod vakuem
Námi dodávané suché transformátory se zcela odlišují od transformátorů ostatních výrobců technologií výroby VN cívek, které jsou elektricky nejnamáhavější části transformátoru. Výrobce používá speciální typ takzvaného dvouvrstvého polohovaného vinutí umožňující integrovat do vinutí vnitřní chladící kanálky použitím kombinace čisté pryskyřice a skelného vlákna. Izolačním materiálem je pak kompozit tvořený epoxidovou pryskyřicí a skelnými vlákny, který vzniká v autoklávu za zvýšené teploty při nízkém tlaku blížícího se hodnotám vakua. Výsledkem je vysoká mechanická pevnost a zkratová odolnost, vynikající odvod tepla z vnitřních částí cívky, minimální hodnoty částečných výbojů a značná výkonová (proudová) přetížitelnost.
Vysoká životnost
U suchých transformátorů tradiční technologie s běžným vinutím jsou k dispozici pro chlazení jen vnitřní a vnější povrchové plochy válcového vinutí. Aby se dosáhlo nutné povrchové plochy, musí být cívky větší, než by bylo požadováno elektrickými parametry. Technologie zvolená výrobcem – dvouvrstvé vinutí – dovoluje naproti tomu jednoduchým způsobem vsazení dodatečných chladících kanálků dovnitř cívky (viz obrázek). Tak se získá další chladící plocha, díky čemuž se může cívka optimálně navrhnout s ohledem na mechanické rozměry. Optimalizované chlazení umožňuje redukci teploty VN vinutí a mimo to rovnoměrné rozdělení teploty celého transformátoru, což zajišťuje vyšší životnost. Chladicí kanály též dobře odvádějí teplo z tzv. „hot spot” – tj. oblastí nejteplejšího místa vinutí, která vznikají vlivem harmonických např. u měničových a trakčních transformátorů.
Pevnost pryskyřice
Rozhodující pro tyto vlastnosti je složení pryskyřice – základní hmoty, ve které je vodič zalit. Přitom záleží zejména na pevnosti v tahu a teplotní roztažnosti vrstvené hmoty ve vztahu k vodivému materiálu. U běžných suchých transformátorů se skládá tato pryskyřice ze 70% z minerálního plniva, což je převážně jemný písek (křemičitá moučka). Taková hmota má pevnost pouze epoxidové pryskyřice, tedy asi 50 N/mm2 (srovnání v tabulce). U nás je technologie zcela jiná. Izolační systém se skládá z kompozitního materiálu, který tvoří epoxidová pryskyřice a skelná vlákna, která jsou zavinutá mezi jednotlivými vrstvami vinutí a na povrchu. To zvyšuje pevnost v tahu na 120 N/mm2, což je pevnost některých ocelí. Tento kompozitní materiál má i výhodnější koeficient teplotní délkové roztažnosti, který leží v polovině rozsahu mezi koeficienty délkové roztažnosti mědi a hliníku. Výhoda zvoleného izolačního systému se již mnohokrát potvrdila v testech. Teplotní zkouška šokem pro klimatickou třídu C2 dle IEC 60076-11 vychází z teploty -25 °C. Cívky obstály také ve zkoušce -50 °C. Výrobce garantuje, že vypnutý transformátor při okolní teplotě -25 °C může být bez předchozího vysoušení a předehřívání zapnut a okamžitě provozován na plný výkon. Jediné omezení před zapnutím je na povrchu cívek zkondenzovaná voda.
Potlačení rázových napětí
Jen námi dodávané suché transformátory mají dvouvrstvé polohované vinutí VN cívky zalité pod vakuem. To značně zvyšuje bezpečnost při působení rázových napětí, která jsou způsobena úderem blesku nebo vakuovými spínači. Běžné vinutí cívek ostatních transformátorů (ABB Zaragoza, Siemens Geafol, Schneider Trihal, SEA, TMC, BEZ Bratislava, GBE aj.) vede k velmi rozdílnému napěťovému namáhání zvláště vstupních závitů, protože 70% rázového namáhání se vyskytne na prvních 30% závitů. Riziko závitového zkratu se tím značně zvyšuje. Dvouvrstvé vinutí naproti tomu zaručuje lineární rázové namáhání pro všechny závity v dané cívce. Rozdíl je patrný na obrázku níže a byl potvrzen měřením.
Klimatické třídy, třídy prostředí a třídy hořlavosti
podle normy EN 60076-11
Klimatické třídy
Jsou definovány dvě klimatické třídy:
Třída C1 - Transformátor je vhodný pro provoz v prostředí s okolní teplotou, která není nižší než -5 °C, ale při přepravě a skladování může být vystaven okolním teplotám do -25 °C.
Třída C2 - Transformátor je vhodný pro provoz, přepravu a skladování při okolních teplotách do -25 °C.
Pozn: Transformátory pro venkovní použití by měly být normálně opatřeny krytem nebo jinou vhodnou ochranou.
Třídy prostředí
Podmínky prostředí pro suché transformátory jsou určeny vlhkostí, kondenzací, znečištěním a okolní teplotou. Tyto jsou důležité nejen v průběhu provozu, ale rovněž během skladování před instalací.
S ohledem na vlhkost, kondenzaci a znečištění jsou definovány 3 různé třídy prostředí:
Třída E0 - Na transformátoru se neobjevuje žádná kondenzace a znečištění je zanedbatelné. Tento stav je dosažitelný v čistém, suchém, vnitřním prostředí.
Třída E1 - Na transformátoru se může objevit občasná kondenzace (například po vypnutí transformátoru). Je možné omezené znečištění.
Třída E2 - Častá kondenzace nebo silné znečištění nebo kombinace obou těchto činitelů.
Třídy hořlavosti
Jsou definovány dvě třídy hořlavosti:
Třída F0 - Blíže nespecifikované protipožární charakteristiky. S výjimkou charakteristik vlastních konstrukci transformátoru nejsou přijata žádná zvláštní opatření k omezení hořlavosti. Nicméně emise toxických substanci a neprůhledných dýmů musí být minimalizována.
Třída F1 - Transformátory vystavené nebezpečí ohně. Požaduje se omezená hořlavost. Musí být minimalizována emise toxických substancí a neprůhledných dýmů.
Možnost proudového přetížení
Námi dodávané suché transformátory mají při přetížení výhodu nejen proti olejovým transformátorům, ale i proti suchým transformátorům obvyklé konstrukce. Obvyklé konstrukce využívají běžné vinutí cívky, u které se vinutí skládá z hliníkového pásku a fóliové izolace závitů z tenkého plastu. Třída izolace je F bez tepelné rezervy, kterou izolační systém běžných transformátorů neumožňuje. Docela jinak je to u námi dodávaných suchých transformátorů, neboť používáme dvouvrstvé vinutí z izolovaných vodičů, u nichž je primární izolace tvořena buď vysoce tepelně odolným polyesterovým lakem s teplotním indexem 200 °C, nebo Nomexem s teplotní třídou C (220 °C). Jelikož jsou suché transformátory dimenzovány podle teplotní třídy F (155 °C), má primární izolace značnou teplotní rezervu, kterou lze využít při proudovém přetížení.
