Ano ang mga Kamalian sa Transformer?

Ano ang mga Fault sa Transformer?

Paglalarawan ng mga Fault sa Transformer

Ang mga fault sa transformer ay tumutukoy sa mga isyung tulad ng pagkabigo ng insulasyon at mga core fault na maaaring mangyari sa loob o labas ng transformer.

Mga External Faults sa Power Transformer

External Short Circuit ng Power Transformer

Maaaring mangyari ang short circuit sa dalawang o tatlong phase ng electrical power system. Ang fault current ay karaniwang mataas, depende sa short-circuited voltage at circuit impedance hanggang sa fault point. Ang mataas na fault current na ito ay lumalaki ang copper loss, nagdudulot ng internal heating sa transformer. Ito rin ay nagdudulot ng malubhang mechanical stresses, lalo na sa unang cycle ng fault current.

High Voltage Disturbance sa Power Transformer

Ang high voltage disturbance sa power transformer ay may dalawang uri,

• Transient Surge Voltage

• Power Frequency Over Voltage

Transient Surge Voltage

Maaaring umusbong ang mataas na voltage at high frequency surge sa power system dahil sa anumang sumusunod na sanhi,

• Arcing ground kung ang neutral point ay isolated.

• Switching operation ng iba't ibang electrical equipment.

• Atmospheric Lightening Impulse.

Anuman ang sanhi ng surge voltage, ito ay isang traveling wave na may mataas at steep waveform at may mataas na frequency. Ang wave na ito ay lumalakbay sa electrical power system network, at kapag ito ay umabot sa power transformer, ito ay nagsisimula ng pagkabigo ng insulasyon sa pagitan ng mga turn na nasa tabi ng line terminal, na maaaring magresulta sa short circuit sa pagitan ng mga turn.

Power Frequency Over Voltage

Mayroong palaging posibilidad ng system over voltage dahil sa biglaang pag-disconnect ng malaking load. Bagaman ang amplitude ng voltage na ito ay mas mataas kaysa sa normal na antas, ang frequency nito ay pareho pa rin bilang sa normal na kondisyon. Ang over voltage sa sistema ay nagdudulot ng pagtaas ng stress sa insulasyon ng transformer. Bilang alam natin, ang voltage, ang pagtaas ng voltage ay nagdudulot ng proporsyonado na pagtaas ng working flux.

Kaya ito ay nagdudulot ng pagtaas ng iron loss at proporsyonado na malaking pagtaas ng magnetizing current. Ang pagtaas ng flux ay inidirekta mula sa core ng transformer patungo sa iba pang steel structural parts ng transformer. Ang core bolts na karaniwang nagdadala ng kaunti lang na flux, maaaring mapabilanggo ng malaking bahagi ng flux na inidirekta mula sa saturated region ng core. Sa ganitong kondisyon, maaaring mabilis na mainit ang bolt at sirain ang kanilang sariling insulasyon at ang winding insulasyon.

Under Frequency Effect sa Power Transformer

Tulad ng, voltage bilang ang bilang ng turns sa winding ay fixed. Mula sa equation na ito, malinaw na kung ang frequency ay bumaba sa isang sistema, ang flux sa core ay lumalaki, ang epekto ay halos parehas sa over voltage.

Internal Faults sa Power Transformer

Ang pangunahing faults na nangyayari sa loob ng power transformer ay nakakategorya bilang,

• Insulation breakdown sa pagitan ng winding at earth

• Insulation breakdown sa pagitan ng iba't ibang phases

• Insulation breakdown sa pagitan ng adjacent turns i.e. inter – turn fault

• Transformer core fault

Internal Earth Faults sa Power Transformer

Internal Earth Faults sa Star Connected Winding na may Neutral Point Earthed through an Impedance

Sa star-connected winding na may neutral point earthed through an impedance, ang fault current ay depende sa earthing impedance at ang layo mula sa fault point hanggang sa neutral. Ang voltage sa fault point ay mas mataas kung ito ay mas malayo sa neutral, nagreresulta sa mas mataas na fault current. Ang fault current ay depende rin sa leakage reactance ng winding portion sa pagitan ng fault point at neutral, ngunit ito ay karaniwang mababa kumpara sa earthing impedance.

Internal Earth Faults sa Star Connected Winding na may Neutral Point Solidly Earthed

Sa kasong ito, ang earthing impedance ay ideal na zero. Ang fault current ay depende sa leakage reactance ng bahagi ng winding na nasa pagitan ng faulty point at neutral point ng transformer. Ang fault current ay depende rin sa layo sa pagitan ng neutral point at fault point sa transformer.

Tulad ng sinabi sa nakaraang kasong, ang voltage sa pagitan ng dalawang puntos na ito ay depende sa bilang ng winding turn na nasa pagitan ng faulty point at neutral point. Kaya sa star connected winding na may neutral point solidly earthed, ang fault current ay depende sa dalawang pangunahing factor, una ang leakage reactance ng winding na nasa pagitan ng faulty point at neutral point at pangalawa ang layo sa pagitan ng faulty point at neutral point. 

Ngunit ang leakage reactance ng winding ay nagbabago sa mahirap na paraan depende sa posisyon ng fault sa winding. Nakikita na ang reactance ay lumiliit nang mabilis para sa fault point na lumapit sa neutral at kaya ang fault current ay pinakamataas para sa fault na malapit sa neutral end. Kaya sa punto na ito, ang voltage na available para sa fault current ay mababa at sa parehong oras ang reactance na kontra sa fault current ay mababa din, kaya ang halaga ng fault current ay sapat na mataas. 

Mulang muli sa fault point na malayo sa neutral point, ang voltage na available para sa fault current ay mataas ngunit sa parehong oras ang reactance na ibinibigay ng winding portion sa pagitan ng fault point at neutral point ay mataas. Maipapansin na ang fault current ay nananatiling mataas sa buong winding. Sa ibang salita, ang fault current ay nananatiling may napakataas na magnitude kahit saan ang posisyon ng fault sa winding.

Internal Phase to Phase Faults sa Power Transformer

Ang phase to phase fault sa transformer ay bihirang mangyari. Kung mangyari man, ito ay magdudulot ng substantial na current upang patakbuhin ang instantaneous over current relay sa primary side at ang differential relay.

Inter Turns Fault sa Power Transformer

Ang power transformer na konektado sa electrical extra high voltage transmission system, ay malamang na mabibilanggo ng mataas na magnitude, steep fronted, at high frequency impulse voltage dahil sa lightening surge sa transmission line. Ang voltage stresses sa pagitan ng mga winding turns ay naging sobrang malaki, hindi ito maaaring sustentuhan ang stress at nagdudulot ng insulation failure sa pagitan ng inter – turns sa ilang puntos. Ang LV winding ay stressed din dahil sa transferred surge voltage. Napakaraming power transformer failure ang nagmumula sa fault sa pagitan ng mga turns. Ang inter turn fault ay maaari ring mangyari dahil sa mechanical forces sa pagitan ng mga turns na nagsimula sa external short circuit.

Core Fault sa Power Transformer

Kung anumang bahagi ng core lamination ay nasira o nabridge ng isang conducting material, ito ay maaaring magdulot ng eddy current at local overheating. Ito rin ay maaaring mangyari kung ang insulasyon ng mga bolts na ginagamit upang makapit ang core laminations ay nabigo. Ang mga fault na ito ay nagdudulot ng severe na local heating ngunit hindi ito nasisignificant ang effect sa input at output current ng transformer, kaya mahirap itong matukoy gamit ang standard electrical protection schemes. Ang excessive overheating ay maaaring sirain ang transformer oil, nagre-release ng mga gas na nakakalat sa Buchholz relay at nag-trigger ng alarm.