Transformator arus rendah, sebagai perangkat pengukuran dan perlindungan yang tidak terpisahkan dalam sistem tenaga listrik, sering mengalami berbagai masalah saat digunakan bersama dengan peralatan listrik lainnya karena faktor lingkungan, masalah koneksi peralatan, dan pemasangan serta pemeliharaan yang tidak tepat. Masalah-masalah ini tidak hanya mempengaruhi operasi normal peralatan listrik tetapi juga dapat membahayakan keselamatan pribadi. Oleh karena itu, diperlukan pemahaman mendalam tentang jenis kerusakan, metode penilaian, dan tindakan pencegahan untuk memastikan operasi yang stabil dan andal dari jaringan listrik pedesaan dan sistem distribusi arus rendah.
I. Skenario Koneksi Tipikal Transformator Arus Rendah dengan Peralatan Listrik Lainnya
Transformator arus rendah umumnya digunakan dalam koneksi dengan peralatan berikut dalam sistem tenaga listrik, membentuk skenario aplikasi yang berbeda:
Sistem pengukuran energi listrik: Terhubung dengan alat pengukur seperti meter watt-jam dan meter daya untuk mengukur konsumsi listrik pengguna secara akurat. Dalam jaringan listrik pedesaan, mereka umumnya ditemukan di kotak meter petani atau di sisi arus rendah transformator distribusi, bertanggung jawab untuk mengubah arus besar menjadi sinyal arus kecil standar 5A atau 1A untuk tujuan pengukuran.
Perangkat perlindungan relai: Terhubung dengan perangkat perlindungan seperti pemutus sirkuit, pelindung arus residu, dan pelindung beban berlebih untuk memantau status arus jalur dan memutus arus gangguan secara tepat waktu. Di kotak distribusi pedesaan, mereka sering digunakan untuk memantau beban berlebih, hubungan pendek, atau kebocoran pada jalur.
Sistem kontrol otomatis: Terhubung dengan peralatan otomatis seperti PLC dan RTU untuk pemantauan dan kontrol jarak jauh status operasi peralatan listrik. Mereka umum ditemui di pabrik pengolahan kecil, stasiun pompa irigasi, dan tempat lainnya di pedesaan.
Transformator distribusi: Terhubung dengan jalur keluar di sisi arus rendah transformator untuk memantau status operasi dan kondisi beban transformator. Mereka umum ditemui di jalur keluar sisi arus rendah transformator distribusi pedesaan.
II. Kerusakan Umum Saat Transformator Arus Rendah Digunakan Bersama dengan Peralatan Listrik Lainnya
1. Kerusakan Sirkuit Terbuka pada Sirkuit Sekunder
Sirkuit terbuka pada sirkuit sekunder adalah salah satu kerusakan paling berbahaya pada transformator arus rendah, ditandai oleh:
Ciri-ciri fenomenal: Indikasi amperemeter dan wattmeter tiba-tiba menjadi nol atau fluktuatif; badan transformator mengeluarkan suara "dengung" abnormal atau suara percikan; ada bekas terbakar di blok terminal; meter watt-jam berhenti berputar atau berputar tidak normal.
Penyebab kerusakan: Terminal longgar di sirkuit sekunder; kabel sekunder putus selama pemasangan meter; sirkuit sekunder terputus secara tidak sengaja selama pemeliharaan; kontak buruk karena oksidasi blok terminal; kerusakan mekanis pada kabel sekunder yang menyebabkan putus.
Bahaya kerusakan: Saat terbuka, sisi sekunder akan menghasilkan tegangan tinggi beberapa ribu volt, mengancam keselamatan operator; saturasi inti besi yang parah menyebabkan panas berlebih, yang mungkin membakar bahan isolasi; perangkat perlindungan gagal beroperasi atau tidak berfungsi karena hilangnya sinyal.
Kasus skenario pedesaan tipikal: Di area transformator desa, kabel sekunder transformator arus di kotak meter menjadi longgar di terminal karena getaran jangka panjang. Ketika petani menggunakan peralatan listrik daya tinggi, sirkuit terbuka pada sirkuit sekunder menghasilkan tegangan tinggi, menyebabkan meter terbakar dan menciptakan ancaman kebakaran.
2. Kerusakan Kontak Buruk
Kontak buruk adalah salah satu kerusakan paling umum saat transformator arus rendah terhubung dengan peralatan lain:
Ciri-ciri fenomenal: Indikasi amperemeter tidak stabil, hadir secara intermiten; kenaikan suhu abnormal di terminal transformator; kesalahan operasi perlindungan perangkat yang sering; peningkatan kesalahan pengukuran; oksidasi dan hitam di blok terminal.
Penyebab kerusakan: Baut longgar di blok terminal; area kontak antara kabel dan terminal tidak cukup; oksidasi atau korosi kabel; penuaan bahan blok terminal; torsi baut tidak sesuai; hambatan kontak meningkat dipercepat oleh lingkungan lembab.
Bahaya kerusakan: Hambatan kontak yang meningkat menyebabkan panas lokal, mempercepat penuaan isolasi; peningkatan kesalahan pengukuran mempengaruhi akurasi pengukuran; perangkat perlindungan gagal beroperasi atau tidak berfungsi karena sinyal abnormal; kontak buruk jangka panjang dapat menyebabkan hubungan pendek atau kebakaran.
Data skenario pedesaan tipikal: Dalam rangkaian pengukuran yang terhubung dengan kabel tembaga 2.5mm², ketika hambatan kontak melebihi 0.65mΩ, kenaikan suhu terminal dapat mencapai lebih dari 40℃; ketika hambatan kontak melebihi 1mΩ, kenaikan suhu dapat mencapai lebih dari 70℃, jauh melebihi batas keamanan.
3. Kerusakan Overload dan Saturasi Inti Besi
Overload dan saturasi inti besi adalah jenis kerusakan umum dalam jaringan listrik pedesaan, ditandai oleh:
Ciri-ciri fenomenal: Indikasi amperemeter melebihi nilai nominal; badan transformator panas signifikan; perangkat perlindungan gagal beroperasi atau tidak berfungsi; peningkatan kesalahan pengukuran; suara abnormal dari inti besi.
Penyebab kerusakan: Fluktuasi beban jaringan pedesaan yang besar (seperti puncak konsumsi listrik selama Tahun Baru Imlek dan banyak pompa air beroperasi secara bersamaan selama musim irigasi) menyebabkan transformator bekerja dalam keadaan overload untuk waktu yang lama; pemilihan faktor batas akurasi transformator yang tidak tepat; arus hubungan pendek melebihi kapasitas transformator; degradasi kinerja bahan inti besi; permeabilitas magnetik berkurang karena kenaikan suhu.
Bahaya kerusakan: Saturasi inti besi menyebabkan peningkatan kesalahan pengukuran, mempengaruhi akurasi pengukuran; perangkat perlindungan gagal beroperasi atau tidak berfungsi karena distorsi sinyal; penurunan kinerja isolasi transformator; overload jangka panjang dapat membakar transformator.
Data skenario pedesaan tipikal: Transformator arus di sisi arus rendah transformator distribusi pedesaan mencapai 120% dari arus nominal selama periode irigasi musim panas, menyebabkan saturasi inti besi, kesalahan pengukuran 8%, dan peningkatan tiga kali lipat jumlah kesalahan operasi perangkat perlindungan.
4. Kerusakan Degradasi Kinerja Isolasi
Kerusakan isolasi sangat menonjol dalam jaringan listrik pedesaan, ditandai oleh:
Ciri-ciri fenomenal: Penurunan resistansi isolasi (harus ≥1000MΩ dalam kondisi normal); fenomena pelepasan parsial; tanda-tanda pelepasan permukaan; peningkatan arus bocor; kelembaban atau noda air pada permukaan peralatan.
Penyebab kerusakan: Lingkungan pedesaan yang lembab dan penyegelan transformator yang buruk menyebabkan masuknya air; kerusakan isolasi disebabkan gigitan hewan kecil; penuaan isolasi yang dipercepat karena operasi suhu tinggi jangka panjang; penurunan kinerja isolasi karena penumpukan debu di blok terminal; breakdown isolasi disebabkan overvoltage petir.
Bahaya kerusakan: Penurunan kinerja isolasi menyebabkan kebocoran atau hubungan pendek; kesalahan operasi perangkat perlindungan; peningkatan kesalahan pengukuran; dan bahkan dapat menyebabkan kebakaran dalam kasus yang parah.
Data skenario pedesaan tipikal: Di daerah pedesaan selatan, kelembaban dipertahankan di atas 80% sepanjang tahun. Resistansi isolasi transformator tanpa tindakan anti-lembab dapat turun dari nilai awal 2000MΩ menjadi di bawah 500MΩ dalam 2-3 tahun.
III. Metode Penilaian untuk Kerusakan Umum
1. Penilaian Kerusakan Sirkuit Terbuka pada Sirkuit Sekunder
Metode pengamatan meter: Periksa apakah indikasi amperemeter dan wattmeter yang terhubung tiba-tiba menjadi nol atau fluktuatif; apakah meter watt-jam berhenti berputar atau berputar tidak normal.
Metode identifikasi suara: Pendekati badan transformator dan dengarkan suara "dengung" atau percikan yang abnormal; suara harus kecil dan merata saat beroperasi normal.
Metode deteksi suhu: Gunakan termometer inframerah untuk mendeteksi suhu badan transformator, yang harus ≤40℃ dalam kondisi normal; mungkin mencapai di atas 60℃ saat terbuka.
Metode pengujian impedansi: Gunakan instrumen khusus untuk mengukur impedansi sirkuit sekunder. Sudut impedansi independen dari frekuensi saat terhubung normal; impedansi meningkat signifikan (>10000Ω) saat terbuka.
Keterampilan penilaian skenario pedesaan: Dalam kotak pengukuran arus rendah pedesaan, jika ditemukan bahwa meter listrik tiba-tiba berhenti berfungsi sementara penggunaan listrik petani normal, sirkuit sekunder transformator arus harus dicurigai terbuka.
2. Penilaian Kerusakan Kontak Buruk
Metode pengujian hambatan loop: Gunakan mikro-ohmmeter untuk mengukur hambatan sirkuit sekunder, yang harus ≤0.65mΩ dalam kondisi normal; hambatan mungkin melebihi 1mΩ saat kontak buruk.
Metode pemantauan kenaikan suhu: Gunakan termometer inframerah untuk memantau kenaikan suhu blok terminal, yang harus ≤15℃ dalam kondisi normal; kenaikan suhu mungkin melebihi 30℃ saat kontak buruk.
Metode deteksi getaran: Gunakan sensor getaran untuk mendeteksi getaran abnormal. Saat kontak buruk, amplitudo getaran mungkin melebihi 2g dan berlangsung lebih dari 10 detik.
Metode pengujian beban: Hubungkan beban standar ke sirkuit sekunder transformator dan perhatikan apakah arus output stabil; arus mungkin fluktuatif saat kontak buruk.
Keterampilan penilaian skenario pedesaan: Dalam kotak pengukuran setelah transformasi pembacaan jaringan pedesaan terpusat, jika ditemukan bahwa pengukuran meter listrik rumah tangga tertentu tidak normal sementara yang lain normal, fokus harus diberikan pada memeriksa status koneksi sirkuit sekunder transformator arus untuk rumah tangga tersebut.
3. Penilaian Kerusakan Overload dan Saturasi Inti Besi
Metode pemantauan arus: Periksa apakah arus beban aktual di sisi primer melebihi nilai nominal; perhatian khusus harus diberikan pada periode puncak konsumsi listrik dalam jaringan listrik pedesaan, seperti Tahun Baru Imlek dan musim irigasi.
Metode pengujian kesalahan: Gunakan kalibrator transformator untuk menguji kesalahan rasio dan fase, yang harus memenuhi persyaratan tingkat akurasi dalam kondisi normal; kesalahan mungkin meningkat signifikan selama overload atau saturasi.
Pengujian karakteristik eksitasi: Ukur tegangan sekunder di bawah arus yang berbeda dan gambarkan kurva eksitasi; kemiringan kurva akan berubah signifikan saat inti besi jenuh.
Metode identifikasi suara: Inti besi mungkin mengeluarkan suara abnormal saat jenuh; suara harus kecil dan merata saat beroperasi normal.
Keterampilan penilaian skenario pedesaan: Di sisi arus rendah transformator distribusi pedesaan, jika ditemukan bahwa perangkat perlindungan sering gagal beroperasi saat beberapa peralatan listrik daya tinggi beroperasi secara bersamaan, transformator arus harus dicurigai overload atau jenuh inti besi.
4. Penilaian Kerusakan Degradasi Kinerja Isolasi
Metode pengujian resistansi isolasi: Gunakan megohmmeter 2500V untuk mengukur resistansi isolasi antara sisi primer dan sekunder, sekunder ke tanah, dan primer ke tanah; harus ≥1000MΩ dalam kondisi normal.
Metode pengujian pelepasan parsial: Gunakan alat uji pelepasan parsial untuk mendeteksi pelepasan internal di transformator; jumlah pelepasan akan meningkat saat kinerja isolasi menurun.
Metode inspeksi visual: Periksa apakah ada noda air, kotoran, atau kerusakan di permukaan transformator; apakah ada penumpukan debu atau tanda gigitan hewan di blok terminal.
Metode deteksi kelembaban: Gunakan hygrometer untuk mendeteksi kelembaban lingkungan pemasangan transformator; lingkungan lembab di pedesaan dapat menyebabkan penurunan kinerja isolasi.
Keterampilan penilaian skenario pedesaan: Di daerah pedesaan selatan, jika ditemukan bahwa resistansi isolasi transformator menurun signifikan, fokus harus diberikan pada memeriksa apakah struktur penyegelan masih utuh dan apakah kelembaban lingkungan terlalu tinggi.
IV. Solusi untuk Kerusakan Umum
1. Penanganan Kerusakan Sirkuit Terbuka pada Sirkuit Sekunder
Pengobatan darurat: Setelah menemukan kerusakan sirkuit terbuka, segera nonaktifkan perangkat perlindungan yang relevan; gunakan alat isolasi untuk menghubungkan sirkuit sekunder di terminal dekat transformator; jika ada percikan saat menghubungkan, menunjukkan bahwa titik kerusakan berada di sirkuit di bawah titik penghubungan; jika tidak ada percikan saat menghubungkan, titik kerusakan mungkin berada di sirkuit sebelum titik penghubungan.
Solusi jangka panjang: Ganti terminal kabel sekunder dengan kualitas yang andal; gunakan bahan terminal berlapis emas atau timbal untuk mengurangi oksidasi; pasang gasket anti-longgar atau pembatas Snap-on untuk mencegah longgar karena getaran; periksa status koneksi sirkuit sekunder secara berkala.
Saran penanganan skenario pedesaan: Dalam kotak pengukuran arus rendah pedesaan, perangkat perlindungan sirkuit terbuka sekunder dapat dipasang untuk menghubungkan secara otomatis saat sirkuit terbuka terdeteksi; inspeksi rutin harus dilakukan oleh tukang listrik, terutama sebelum periode puncak konsumsi listrik.
2. Penanganan Kerusakan Kontak Buruk
Tindakan pemeliharaan: Gunakan kunci momen untuk mengencangkan baut terminal sesuai spesifikasi (misalnya 0.8-1.2N·m untuk baut M4); bersihkan lapisan oksida di terminal secara berkala; olesi permukaan kontak terminal dengan pasta konduktif; inspeksi dan ganti blok terminal yang telah usia atau rusak.
Tindakan pencegahan: Pasang pemanas anti-lembab di koneksi blok terminal (secara otomatis aktif ketika kelembaban >60% RH); gunakan kain filter G4 untuk mencegah debu (ganti setiap 6 bulan); adopsi kotak pengukuran dengan tingkat perlindungan IP65; inspeksi dan pemeliharaan blok terminal secara berkala.
Saran penanganan skenario pedesaan: Dalam kotak pengukuran jaringan pedesaan, bahan terminal berlapis emas atau timbal dapat digunakan; blok terminal tahan goncangan dapat diadopsi; status koneksi terminal harus diperiksa setiap kuartal; frekuensi inspeksi harus ditingkatkan selama musim lembab.
3. Penanganan Kerusakan Overload dan Saturasi Inti Besi
Konfigurasi perlindungan: Pilih transformator dengan rasio transformasi yang sesuai berdasarkan beban jalur sebenarnya; transformator arus perlindungan harus memilih faktor batas akurasi yang sesuai (misalnya 10P15 dapat menahan 15 kali arus nominal); konfigurasikan pemutus sirkuit arus residu yang sesuai dengan luas penampang kabel di jalur masuk (misalnya kabel tembaga 2.5mm² dengan pelindung C20A).
Saran pemilihan: Pilih transformator dengan arus sekunder nominal 1A atau 5A berdasarkan panjang jalur dan kondisi beban; transformator 1A cocok untuk pengukuran jarak jauh; dalam jaringan listrik pedesaan, bahan inti besi dengan kinerja anti-saturasi yang baik (seperti permalloy) dapat dipilih.
Saran penanganan skenario pedesaan: Di jalur masuk rumah petani, pilih perangkat perlindungan yang sesuai berdasarkan diameter kabel (misalnya kabel tembaga 1.5mm² dengan C10A, 2.5mm² dengan C20A, 4mm² dengan C25A); di sisi arus rendah transformator distribusi, cadangkan kapasitas transformator yang cukup berdasarkan kondisi beban; adopsi perangkat pemantauan cerdas untuk memantau status operasi transformator secara real-time.
4. Penanganan Kerusakan Degradasi Kinerja Isolasi
Tindakan pemeliharaan: Periksa secara berkala apakah struktur penyegelan transformator masih utuh; gunakan cincin penyegelan silikon untuk meningkatkan penyegelan; pasang pemanas anti-lembab di kotak pengukuran; bersihkan kotoran di permukaan transformator.
Tindakan pencegahan: Pilih kotak pengukuran dengan tingkat perlindungan IP65; gunakan bahan ABS tahan api untuk shell; gunakan terminal kabel anti-lembab di blok terminal; lakukan pengujian resistansi isolasi secara berkala.
Saran penanganan skenario pedesaan: Di daerah pedesaan selatan, transformator yang dicetak dengan resin epoksi dapat diadopsi; pasang perangkat pemantauan suhu dan kelembaban di kotak pengukuran; inspeksi dan ganti bahan penyegelan yang telah usia secara berkala; pasang pelindung petir di daerah yang rawan petir.
