Analisis Kegagalan dan Langkah Perlindungan Transformator H59/H61

1. Penyebab Kerusakan pada Transformer Distribusi H59/H61 Berpendingin Minyak

1.1 Kerusakan Isolasi
Pasokan tenaga listrik di daerah pedesaan sering menggunakan sistem campuran 380/220V. Karena proporsi beban fasa tunggal yang tinggi, transformer distribusi berpendingin minyak H59/H61 sering beroperasi dengan ketidakseimbangan beban tiga fasa yang signifikan. Dalam banyak kasus, derajat ketidakseimbangan beban tiga fasa jauh melebihi batas yang diperbolehkan oleh peraturan operasional, menyebabkan penuaan dini, kerusakan, dan akhirnya kegagalan isolasi lilitan, yang mengarah pada kebakaran.

Ketika transformer distribusi berpendingin minyak H59/H61 mengalami beban berlebihan yang berkepanjangan, gangguan jalur sisi tegangan rendah, atau peningkatan beban besar yang tiba-tiba, dan tidak ada perangkat pelindung yang dipasang pada sisi tegangan rendah—sementara pemutus sisi tegangan tinggi gagal beroperasi dengan cepat (atau sama sekali)—transformer dipaksa untuk membawa arus gangguan yang jauh melebihi arus nominalnya (kadang-kadang beberapa kali nilai nominal) untuk jangka waktu yang lama. Hal ini mengakibatkan kenaikan suhu yang tajam, mempercepat penuaan isolasi, dan pada akhirnya membakar lilitan.

Setelah beroperasi dalam jangka panjang, komponen penyegel seperti manik-manik karet dan bantalan di transformer distribusi berpendingin minyak H59/H61 menjadi tua, retak, dan kehilangan efektivitasnya. Jika tidak dideteksi dan diganti tepat waktu, hal ini akan mengakibatkan kebocoran minyak dan penurunan level minyak. Uap air dari udara kemudian masuk ke dalam minyak isolasi dalam jumlah besar, secara drastis mengurangi daya dielektriknya. Dalam kondisi kekurangan minyak yang parah, pengubah tap dapat terkena udara, menyerap kelembaban, dan menyebabkan percikan atau konsleting, membakar transformer.

Proses pembuatan yang tidak memadai—seperti impregnasi vernis yang tidak lengkap antara lapisan lilitan (atau vernis isolasi berkualitas buruk), pengeringan yang tidak cukup, atau penyambungan lilitan yang tidak handal—meninggalkan cacat isolasi tersembunyi di transformer distribusi berpendingin minyak H59/H61. Selain itu, selama komisioning atau pemeliharaan, minyak isolasi yang tidak memenuhi standar mungkin ditambahkan, atau uap air dan kontaminan dapat masuk ke minyak, menurunkan kualitas minyak dan mengurangi kekuatan isolasi. Dengan berlalunya waktu, hal ini dapat mengakibatkan keruntuhan isolasi dan pembakaran transformer distribusi berpendingin minyak H59/H61.

1.2 Overvoltage
Resistansi grounding perlindungan petir tidak memenuhi standar yang diperlukan. Bahkan jika awalnya memenuhi standar saat komisioning, korosi, oksidasi, putus, atau penyolderan yang buruk pada komponen baja sistem grounding seiring waktu dapat menyebabkan peningkatan resistansi grounding yang dramatis, mengakibatkan kerusakan transformer saat terjadi sambaran petir.

Konfigurasi perlindungan petir yang tidak tepat umum terjadi: banyak transformer distribusi berpendingin minyak H59/H61 di daerah pedesaan hanya dilengkapi dengan satu set pemadam lonjakan tegangan pada sisi tegangan tinggi. Karena sistem tenaga listrik pedesaan hampir semuanya menggunakan transformer dengan koneksi Yyn0, sambaran petir dapat menginduksi overvoltage transformasi maju dan mundur. Tanpa pemadam lonjakan tegangan pada sisi tegangan rendah, overvoltage ini secara signifikan meningkatkan risiko kerusakan transformer.

Sistem tenaga listrik 10kV di daerah pedesaan memiliki probabilitas ferroresonansi yang relatif tinggi. Selama insiden overvoltage resonan, arus sisi primer transformer distribusi berpendingin minyak H59/H61 melonjak tajam, berpotensi membakar lilitan atau menyebabkan flashover bushing—bahkan ledakan.

1.3 Kondisi Operasi yang Ekstrem
Selama periode suhu tinggi di musim panas atau ketika transformer distribusi berpendingin minyak H59/H61 beroperasi secara berkelanjutan dalam keadaan beban berlebih, suhu minyak meningkat secara berlebihan. Hal ini sangat merusak pendinginan, mempercepat penuaan, kerusakan, dan kegagalan isolasi, dan pada akhirnya mempersingkat masa pakai transformer.

1.4 Operasi Pengubah Tap yang Tidak Tepat atau Kualitas Buruk
Beban listrik di daerah pedesaan tersebar, sangat musiman, dengan perbedaan puncak-lembah yang besar dan jalur tegangan rendah yang panjang, mengakibatkan fluktuasi tegangan yang signifikan. Sebagai hasilnya, tukang listrik pedesaan sering melakukan penyesuaian manual pada pengubah tap transformer distribusi berpendingin minyak H59/H61. Sebagian besar penyesuaian ini tidak mengikuti prosedur yang ditentukan, dan setelah penyesuaian, nilai resistansi DC dari setiap fase jarang diukur dan dibandingkan sebelum diberi energi kembali. Akibatnya, banyak transformer mengalami posisi pengubah tap yang tidak tepat atau kontak yang buruk, menyebabkan peningkatan tajam resistansi kontak dan pembakaran pengubah tap.

Pengubah tap berkualitas buruk—dengan kontak stasioner dan bergerak yang tidak memadai, atau indikator posisi eksternal yang tidak sesuai dengan posisi internal yang sebenarnya—dapat menyebabkan percikan atau konsleting setelah diberi energi, mengakibatkan kerusakan pengubah tap atau bahkan seluruh lilitan.

1.5 Masalah Grounding Inti Transformer
Karena masalah kualitas inheren pada transformer distribusi berpendingin minyak H59/H61, vernis isolasi antara lapisan besi silikon menjadi tua seiring waktu atau rusak lebih awal karena alasan lain, menyebabkan grounding multi-titik pada inti dan mengakibatkan kerusakan.

1.6 Operasi Beban Berlebihan yang Berkepanjangan
Dengan perkembangan ekonomi pedesaan, permintaan listrik telah meningkat secara dramatis. Namun, transformer distribusi berpendingin minyak H59/H61 baru belum diinstal secara tepat waktu, dan unit yang ada belum diganti dengan model kapasitas yang lebih tinggi. Akibatnya, transformer saat ini beroperasi dalam keadaan beban berlebihan yang kronis. Ditambah dengan proporsi beban fasa tunggal yang tinggi di daerah pedesaan—yang mencegah beban tiga fasa yang seimbang—satu fasa sering mengalami beban berlebihan jangka panjang, dan arus garis netral jauh melebihi batas yang diperbolehkan. Kondisi-kondisi ini pada akhirnya mengakibatkan pembakaran transformer distribusi berpendingin minyak H59/H61.

2. Tindakan Pencegahan
Mengikut peraturan yang berkaitan, setiap transformator pengagihan celup minyak H59/H61 mesti dilengkapi dengan tiga perlindungan asas: terhadap petir, litar pendek, dan beban berlebihan. Perlindungan petir memerlukan pelindung gelombang di kedua-dua sisi voltan tinggi dan rendah, dengan pelindung oksida seng (ZnO) lebih disukai. Perlindungan litar pendek dan beban berlebihan harus dipertimbangkan secara berasingan: pemutus jatuh voltan tinggi harus melindungi terhadap litar pendek dalaman, manakala beban berlebihan dan litar pendek sisi voltan rendah harus ditangani oleh pemutus litar atau fus pada sisi voltan rendah.

Semasa operasi, ammeter klip harus digunakan secara berkala untuk mengukur arus beban tiga fasa dan memeriksa sama ada ketidakseimbangan masih berada dalam had peraturan. Jika ketidakseimbangan melebihi nilai yang dibenarkan, penyebaran beban segera mesti dilakukan untuk membawanya kembali ke dalam patutan.

Pemeriksaan rutin transformator pengagihan celup minyak H59/H61 mesti dijalankan mengikut peraturan, memeriksa warna minyak, aras minyak, dan suhu minyak untuk normaliti dan mencari kebocoran minyak. Permukaan bushing harus diperiksa untuk tandatanda flashover atau pelepasan. Sebarang anormaliti mesti diselesaikan segera. Bodi luar transformator, terutamanya bushing, harus dibersihkan secara berkala untuk menghilangkan kotoran dan kontaminan.

Sebelum musim ribut petir tahunan, pelindung gelombang voltan tinggi dan rendah serta konduktor bawah pemasangan tanah mesti menjalani pemeriksaan teliti. Pelindung yang tidak sesuai mesti digantikan. Konduktor bawah pemasangan tanah mesti tidak mempunyai benang yang putus, las yang buruk, atau retak. Wayar aluminium tidak boleh digunakan; sebaliknya, konduktor pemasangan tanah harus dibuat daripada besi bulat berdiameter 10–12 mm atau besi rata 30×3 mm.

Rintangan pemasangan tanah harus diuji setiap tahun semasa cuaca kering musim sejuk (setelah sekurang-kurangnya satu minggu langit cerah berturut-turut). Sistem pemasangan tanah yang tidak sesuai mesti dibaiki. Semasa menyambungkan stud terminal transformator ke konduktor udara pada sisi voltan tinggi dan rendah, penghubung transisi tembaga-aluminium atau gantungan peralatan tembaga-aluminium mesti digunakan. Sebelum penyambungan, permukaan kontak penghubung ini mesti dipoles dengan kertas pasir No. 0 dan dilapisi dengan jumlah konduktif grease yang sesuai.

Operasi pemilih tapis pada transformator pengagihan celup minyak H59/H61 mesti mengikuti peraturan secara ketat. Selepas penyesuaian, transformator tidak boleh segera dihidupkan semula. Sebaliknya, pengukuran rintangan DC semua fasa sebelum dan selepas operasi mesti dibandingkan menggunakan jambatan Wheatstone. Jika tiada perubahan yang signifikan dikesan, nilai rintangan DC antara fasa dan antara baris selepas operasi mesti dibandingkan: perbezaan fasa tidak boleh melebihi 4%, dan perbezaan baris mesti kurang dari 2%. Jika kriteria ini tidak dipenuhi, penyebabnya mesti dikenali dan dibaiki. Hanya selepas memenuhi syarat-syarat ini, transformator pengagihan celup minyak H59/H61 boleh dikembalikan ke perkhidmatan.