Penyebab dan Solusi untuk Tingginya Tingkat Kegagalan Transformator Distribusi

1. Penyebab Kegagalan pada Trafo Distribusi Pertanian

(1) Kerusakan Isolasi

Pemasokan listrik di daerah pedesaan biasanya menggunakan sistem pasokan campuran 380/220V. Karena proporsi beban fasa tunggal yang tinggi, trafo distribusi sering beroperasi dalam kondisi ketidakseimbangan beban tiga fasa yang signifikan. Dalam banyak kasus, ketidakseimbangan ini melebihi batas yang ditentukan dalam standar, menyebabkan penuaan dini, penurunan, dan kegagalan isolasi gulungan trafo, akhirnya menyebabkan pembakaran.

Ketika trafo distribusi mengalami kondisi overload jangka panjang, gangguan pada sisi tegangan rendah, atau peningkatan beban yang tiba-tiba dan signifikan, kerusakan dapat terjadi karena perlindungan yang tidak memadai. Absennya perangkat pelindung pada sisi tegangan rendah, ditambah dengan pemutus arus sisi tegangan tinggi yang gagal beroperasi secara tepat waktu (atau sama sekali tidak beroperasi), memungkinkan trafo untuk menanggung arus yang jauh melebihi nilai nominalnya (kadang-kadang beberapa kali arus nominal). Ini menyebabkan kenaikan suhu yang drastis, mempercepat penuaan isolasi, dan menyebabkan pembakaran gulungan.

Setelah operasi jangka panjang, komponen penyegelan seperti manik-manik karet dan bantalan karet akan mengalami degradasi, retak, dan gagal. Jika tidak dideteksi dan diganti dengan segera, hal ini akan menyebabkan kebocoran minyak dan penurunan level minyak. Uap air dari udara kemudian masuk ke dalam minyak isolasi dalam jumlah besar, secara drastis mengurangi kekuatan dielektriknya. Kekurangan minyak yang parah mungkin membuat switcher tap terpapar udara, menyebabkan penyerapan kelembaban, arcing, hubungan pendek, dan pembakaran trafo.

Kegagalan juga disebabkan oleh cacat produksi. Proses produksi yang tidak memadai, impregnasi varnish lapisan gulungan yang tidak lengkap (atau varnish isolasi berkualitas buruk), pengeringan yang tidak cukup, dan penyambungan las gulungan yang tidak andal dapat menciptakan kerentanan isolasi. Selain itu, penambahan minyak isolasi substandar selama perawatan atau membiarkan kelembaban dan kotoran masuk selama perbaikan akan menurunkan kualitas minyak dan kekuatan isolasi, akhirnya menyebabkan kegagalan isolasi dan kegagalan trafo.

(2) Overvoltage

Perlindungan petir sering gagal karena nilai resistansi grounding yang tidak memenuhi persyaratan. Bahkan jika awalnya memenuhi persyaratan, sistem grounding dapat mengalami degradasi seiring waktu karena korosi baja, oksidasi, putus, atau penyambungan yang buruk, menyebabkan kenaikan resistansi grounding yang dramatis dan membuat trafo rentan terhadap kerusakan petir.

Konfigurasi perlindungan petir yang tidak tepat umum terjadi. Banyak trafo distribusi pertanian hanya memiliki pelindung petir yang dipasang pada sisi tegangan tinggi. Karena pasokan listrik pedesaan sebagian besar menggunakan trafo yang terhubung Yyn0, sambaran petir dapat menghasilkan overvoltage transformasi positif dan balik. Tanpa perlindungan petir pada sisi tegangan rendah, trafo menjadi jauh lebih rentan terhadap kerusakan dari overvoltage tersebut.

Sistem listrik 10kV di pedesaan sering mengalami resonansi feromagnetik. Selama peristiwa overvoltage resonansi, arus primer trafo distribusi dapat meningkat secara dramatis, membakar gulungan atau menyebabkan flashover bushing dan bahkan ledakan.

(3) Kondisi Operasional yang Buruk

Selama periode suhu tinggi musim panas atau ketika trafo beroperasi terus-menerus dalam kondisi overload, suhu minyak meningkat secara berlebihan. Hal ini sangat mempengaruhi disipasi panas dan mempercepat penuaan, penurunan, dan kegagalan isolasi, secara signifikan mempersingkat umur layanan trafo.

(4) Operasi Tap Changer yang Tidak Tepat atau Kualitas yang Buruk

Konsumsi listrik di pedesaan memiliki beban yang tersebar, pola musiman yang kuat, perbedaan puncak-lembah yang besar, garis tegangan rendah yang panjang, dan penurunan tegangan yang signifikan, yang menghasilkan fluktuasi tegangan yang substansial. Hal ini menyebabkan petugas listrik pedesaan sering mengatur tap changer trafo sendiri. Sebagian besar penyesuaian ini tidak mengikuti prosedur yang tepat, dan nilai resistansi DC tidak diukur dan dibandingkan setelah operasi sebelum kembali ke layanan. Akibatnya, banyak trafo gagal karena posisi tap changer yang tidak tepat, kontak yang buruk, peningkatan resistansi kontak, dan tap changer yang terbakar.

Tap changer berkualitas buruk dengan kontak statis dan dinamis yang tidak memadai, atau indikator posisi yang tidak sesuai (di mana tanda eksternal tidak sesuai dengan posisi internal yang sebenarnya), dapat menyebabkan kecelakaan arcing dan hubungan pendek setelah pemasangan, mengakibatkan kerusakan pada tap changer atau seluruh gulungan.

(5) Masalah Grounding Inti Trafo

Masalah kualitas pada trafo distribusi dapat menyebabkan varnish isolasi antara lembaran besi silikon cepat menua selama operasi jangka panjang, menghasilkan grounding inti multi-poin dan kegagalan trafo.

(6) Operasi Overload Jangka Panjang

Dengan perkembangan ekonomi pedesaan, permintaan listrik telah meningkat secara dramatis. Namun, penambahan trafo baru yang tidak memadai atau penggantian dengan unit kapasitas yang lebih tinggi telah memaksa trafo yang ada untuk beroperasi terus-menerus dalam kondisi overload. Selain itu, proporsi beban fasa tunggal yang tinggi di daerah pedesaan membuat pencapaian keseimbangan beban tiga fasa sulit, menyebabkan fase tertentu mengalami overload jangka panjang yang parah, sementara arus garis netral melebihi nilai yang dapat diterima. Kondisi-kondisi ini akhirnya menyebabkan pembakaran trafo.

2. Tindakan Pencegahan

Menurut standar yang relevan, setiap trafo distribusi harus memiliki tiga perlindungan dasar: perlindungan petir, perlindungan hubungan pendek, dan perlindungan overload.

Untuk perlindungan petir, pelindung petir harus dipasang pada sisi tegangan tinggi dan rendah trafo, dengan pelindung petir oksida seng sebagai pilihan yang disarankan.

Proteksi hubung singkat dan beban lebih harus dipertimbangkan secara terpisah. Sekering pelepas sisi tegangan tinggi sebaiknya terutama melindungi terhadap gangguan hubung singkat internal dalam transformator, sedangkan kondisi beban lebih dan hubung singkat pada saluran tegangan rendah harus ditangani oleh pemutus sirkuit atau sekering tegangan rendah yang terpasang di sisi tegangan rendah.

Selama operasi, arus beban fase harus dipantau secara rutin menggunakan tang amper untuk memverifikasi bahwa ketidakseimbangan beban tiga fase tetap berada dalam batas yang diizinkan. Ketika terdeteksi ketidakseimbangan yang berlebihan, redistribusi beban segera diperlukan agar ketidakseimbangan kembali berada dalam batas standar.

Pemeriksaan dan pengujian rutin transformator distribusi sesuai jadwal yang ditetapkan sangat penting. Petugas pemeriksa harus memeriksa warna, level, dan suhu oli apakah normal, serta mencari kebocoran oli. Permukaan bushing harus diperiksa adanya tanda-tanda flashover atau pelepasan muatan. Setiap kondisi tidak normal harus segera ditangani. Pembersihan berkala bagian luar transformator untuk menghilangkan kotoran dan kontaminan dari bushing dan permukaan lain juga direkomendasikan.

Sebelum setiap musim badai petir tahunan, pemeriksaan menyeluruh terhadap peralatan penangkap petir sisi tegangan tinggi dan tegangan rendah serta kabel grounding harus dilakukan. Alat penangkap petir yang tidak sesuai harus diganti. Kabel grounding harus bebas dari putus serabut, las buruk, atau putus. Konduktor aluminium tidak boleh digunakan untuk kabel grounding; sebagai gantinya, batang baja diameter 10-12mm atau strip baja datar ukuran 30×3mm direkomendasikan.

Resistansi grounding harus diuji setiap tahun selama musim dingin dalam kondisi cuaca yang mendukung (setidaknya satu minggu cuaca cerah berturut-turut). Sistem grounding yang tidak memenuhi syarat harus segera diperbaiki.

Koneksi antara terminal transformator dan konduktor saluran udara di sisi tegangan tinggi dan rendah harus menggunakan komponen transisi tembaga-aluminium atau clamp peralatan tembaga-aluminium. Sebelum pemasangan, permukaan komponen ini harus digosok dengan amplas halus dan dilapisi dengan jumlah grease konduktif yang sesuai.

Saat mengoperasikan pengubah tap transformator, prosedur harus diikuti secara ketat. Setelah penyesuaian, transformator tidak boleh langsung dikembalikan ke layanan. Sebaliknya, nilai resistansi DC tiap fase harus diukur dengan jembatan sebelum dan sesudah operasi dan dibandingkan. Jika tidak ada perubahan signifikan teramati, nilai resistansi DC fase ke fase dan saluran ke saluran setelah operasi harus dibandingkan, dengan perbedaan fase tidak melebihi 4% dan perbedaan saluran kurang dari 2%. Jika kriteria ini tidak terpenuhi, penyebabnya harus diidentifikasi dan diperbaiki. Hanya setelah memenuhi persyaratan ini transformator boleh dikembalikan ke layanan.