Analisis lengkap dari karakteristik dan aplikasi transformator tipe kering

Sebagai komponen kunci yang sangat diperlukan dalam sistem tenaga modern, transformator tipe kering dengan cepat menggantikan transformator terendam minyak tradisional di seluruh dunia dengan desain bebas minyak yang unik dan kinerja keselamatan yang unggul.

Konsep Dasar dan Prinsip Pengoperasian Transformator Tipe Kering

Transformator tipe kering adalah transformator daya yang tidak menggunakan media isolasi cair (seperti minyak transformator). Sebaliknya, belitan dan intinya langsung terpapar udara atau dikapsulasi dengan bahan isolasi padat. Dibandingkan dengan transformator terendam minyak tradisional, transformator tipe kering menggunakan bahan isolasi padat (seperti resin epoksi dan fiberglass) untuk mencapai isolasi listrik antara belitan, sepenuhnya menghilangkan risiko kebocoran minyak dan kebakaran. Mereka sangat cocok untuk aplikasi yang membutuhkan keselamatan tinggi dan perlindungan lingkungan. Berdasarkan metode isolasi, transformator tipe kering terutama dibagi menjadi dua kategori: terimpregnasi (VPI) dan cor (CRT). Yang pertama menggunakan proses impregnasi tekanan vakum untuk mengimpregnasi belitan dengan pernis isolasi, sedangkan yang terakhir menggunakan resin epoksi cor vakum untuk membentuk lapisan pelindung isolasi padat.

Dalam hal prinsip pengoperasiannya, transformator tipe kering masih mematuhi prinsip fisika dasar induksi elektromagnetik. Ketika arus bolak-balik melewati belitan primer, ia menghasilkan fluks magnetik bolak-balik di dalam inti, yang pada gilirannya menginduksi gaya gerak listrik di dalam belitan sekunder, mencapai konversi tegangan. Namun, transformator tipe kering menerapkan prinsip dasar ini melalui desain struktural yang unik dan pemilihan material untuk mengoptimalkan kinerja. Misalnya, teknologi transformator tipe kering yang dipatenkan terbaru dari TBEA menggunakan tiga kaki inti paralel dengan sumbunya tegak lurus terhadap permukaan bawah. Hal ini secara efektif mengoptimalkan distribusi medan magnet dan mengurangi kerugian arus edar dan pusaran. Struktur inti yang inovatif ini, dikombinasikan dengan belitan tegangan rendah dan foil yang dililit secara khusus (dengan sudut belitan dikontrol antara 175° dan 185°), secara signifikan meningkatkan efisiensi energi transformator.

Transformator tipe kering memiliki rentang kapasitas terukur yang luas, mulai dari puluhan kVA hingga puluhan ribu kVA, dengan transformator tipe kering 1000 kVA menjadi produk utama di pasar. Transformator ini biasanya menggunakan lembaran baja silikon permeabilitas tinggi berlaminasi untuk intinya. Belitannya dicor vakum, dan pembuangan panas yang efisien dicapai melalui sistem pendingin udara alami atau paksa. Dalam hal tingkat tegangan, transformator tipe kering telah berkembang dari 10kV dan 35kV tradisional menjadi 66kV saat ini dan bahkan lebih tinggi.

Nama transformator tipe kering umumnya mencerminkan karakteristik teknisnya. Dalam seri "SCB", "S" berarti tiga fase, "C" untuk tipe cor, dan "B" untuk belitan foil. Angka berikut mewakili tingkat kinerja; misalnya, "SCB18" menunjukkan efisiensi energi yang memenuhi standar Tipe 18. Dengan kemajuan teknologi, peringkat efisiensi energi transformator tipe kering terus meningkat. Penggunaan bahan baru seperti paduan amorf telah mengurangi kerugian tanpa beban dan beban sekitar 15%-20% dibandingkan dengan transformator terendam minyak tradisional. Kemajuan teknologi ini telah membuat transformator tipe kering semakin penting dalam peningkatan sistem tenaga dan pengembangan energi terbarukan.

Struktur Inti dan Inovasi Material dalam Transformator Tipe Kering

Desain struktural transformator tipe kering secara langsung menentukan kinerja dan masa pakainya. Transformator tipe kering modern mencapai pengoperasian yang aman, efisien, dan andal melalui konfigurasi komponen yang canggih dan penerapan material yang inovatif. Transformator tipe kering yang khas terdiri dari empat komponen inti: inti, belitan, sistem isolasi, dan sistem pendingin. Setiap komponen dirancang dan dioptimalkan dengan cermat untuk memenuhi persyaratan yang menuntut dari berbagai skenario aplikasi.

Struktur inti besi membentuk fondasi dari rangkaian magnetik transformator tipe kering. Biasanya dibangun dengan melaminasi lembaran baja silikon canai dingin permeabilitas tinggi. Ketebalan dan proses laminasi lembaran baja silikon secara langsung berdampak pada kerugian tanpa beban transformator. Teknologi terbaru yang dipatenkan TBEA menunjukkan pendekatan inovatif untuk desain inti besi: struktur dengan tiga kaki inti paralel, dengan sumbunya tegak lurus terhadap alas, secara efektif mengoptimalkan distribusi medan magnet dan mengurangi kehilangan energi. Bahkan yang lebih canggih adalah inti besi yang terbuat dari paduan amorf, yang dapat mengurangi kerugian tanpa beban lebih dari 30% dibandingkan dengan lembaran baja silikon tradisional, menjadikannya sangat cocok untuk aplikasi dengan fluktuasi beban yang besar. Meskipun mahal, paduan amorf menawarkan manfaat penghematan energi yang signifikan selama siklus hidupnya dan menjadi fitur standar dari transformator tipe kering kelas atas.

Sistem belitan, sebagai komponen rangkaian transformator tipe kering, memiliki dampak langsung pada kerugian bebannya dan ketahanan hubung singkatnya. Belitan transformator tipe kering modern terutama adalah tembaga dan aluminium. Tembaga menawarkan konduktivitas yang unggul tetapi biaya yang lebih tinggi, sementara aluminium menawarkan harga yang lebih kompetitif. Dalam desain yang dipatenkan TBEA, setiap kaki inti dilengkapi dengan belitan tegangan rendah, yang dibungkus dalam beberapa lapisan foil di sekitar keliling luar kaki inti. Struktur ini tidak hanya meningkatkan efisiensi tetapi juga mengurangi kehilangan energi yang disebabkan oleh arus pusaran. Isolasi belitan dicor atau diimpregnasi dengan resin epoksi, menciptakan lapisan pelindung isolasi yang kuat yang dapat menahan lonjakan tegangan tinggi dan secara efektif membuang panas.

Sistem isolasi adalah fitur utama yang membedakan transformator tipe kering dari transformator terendam minyak dan merupakan faktor penting dalam keselamatan mereka. Transformator tipe kering modern terutama menggunakan metode isolasi pengecoran resin epoksi atau impregnasi tekanan vakum (VPI). Pengecoran resin epoksi sepenuhnya menyegel belitan dalam bahan isolasi, memberikan ketahanan kelembaban dan debu yang sangat baik. Misalnya, Shunte Electric menggunakan teknologi ini untuk menjaga kebisingan transformator di pusat data di bawah 50 desibel. Teknologi VPI, di sisi lain, menggunakan beberapa impregnasi tekanan vakum untuk memasukkan pernis isolasi ke dalam belitan secara mendalam, membentuk lapisan isolasi yang seragam. Transformator tipe kering terbaru Jingquanhua menampilkan desain sistem isolasi yang dioptimalkan, memberikan solusi catu daya yang lebih aman dan andal untuk pusat data.

Sistem pendingin memiliki pengaruh yang menentukan pada kapasitas beban dan umur transformator tipe kering. Karena tidak ada minyak sebagai media pendingin, transformator tipe kering terutama mengandalkan konveksi udara untuk membuang panas. Metode pendinginan yang umum termasuk pendinginan udara alami (AN) dan pendinginan udara paksa (AF). Transformator tipe kering berkapasitas besar biasanya dirancang dalam mode hibrida AN/AF, yang mendingin secara alami di bawah beban normal dan memulai kipas untuk pendinginan paksa saat kelebihan beban. Dengan mengoptimalkan desain saluran udara dan area pembuangan panas, transformator tipe kering 1000kVA dapat menjaga kenaikan suhu dalam rentang yang wajar bahkan di bawah beban tinggi. Transformator tipe kering 66kV Envision Energy untuk turbin angin lepas pantai mengadopsi desain ultra-kompak, mencapai pembuangan panas yang efisien dalam ruang terbatas, memenuhi persyaratan pengoperasian di lingkungan lepas pantai yang keras.