Analisis Kecelaruan Letupan pada Transformator Voltan 35 kV

Pengubah voltan (PTs) terdiri daripada inti besi dan gegelung kumparan, berfungsi serupa dengan transformer tetapi dengan kapasiti yang kecil. Mereka menukar voltan tinggi kepada voltan rendah untuk peralatan perlindungan, pengukuran, dan pengukur, digunakan secara meluas di kilang/stesen. Diklasifikasikan mengikut isolasi: jenis kering (≤6 kV), jenis dicetak (dalaman 3 - 35 kV), jenis direndam minyak (luaran ≥35 kV), dan jenis gas SF₆ (untuk peralatan kombinasi).

Semasa operasi stesen pengubah, kemalangan akibat resonans elektromagnetik atau penuaan isolasi masih berlaku. Sebagai contoh, pada Mac 2015, PT laluan masuk 35 kV di sebuah loji kuasa termal meletup disebabkan penuaan isolasi, menyebabkan pemadaman Bus I & II 35 kV. Analisis selepas penyiasatan di tapak:

1 Mod Operasi Sebelum Kerosakan

Keadaan sistem loji sebelum kerosakan ditunjukkan dalam Gambaraj 1.

Stesen pengubah mendapat bekalan kuasa dari dua laluan masuk 35 kV (Laluan Jingdian 390, Laluan Jingre 391). Peralihannya ditutup, menghubungkan ke busbar Seksi I & II 35 kV. Busbar ini menggunakan rangkaian bus tunggal bahagian. Perlindungan petir melindungi sisi bekalan; tiada perlindungan laluan masuk di sisi loji termal. Rangkaian bekalan kuasa:

• Busbar Seksi I 35 kV → transformer utama #3 → busbar Seksi I 10 kV.

• Busbar Seksi II 35 kV → transformer utama #4 → busbar Seksi II 10 kV.

• Busbar Seksi I & II 10 kV berjalan selari.

2. Penyiasatan Di Tapak & Tinjauan Kemalangan

Staf operasi/pemeliharaan menemui dua jejak letupan:

• PT3 sisi Laluan Jingdian 390 35 kV: Memantau voltan fasa A/B. Letupan pecah bagian bawahnya, meninggalkan tanda hangus.

• Peralihan Laluan Masuk 35 kV Jingdian 390: Arus pendek menyebabkan letupan. Mur kepala kabel melebur; kontak/jari-jari hangus/deformasi.

2.1 Analisis Data Voltan Busbar Seksi II 35 kV

Data rekod kerosakan busbar Seksi II 35 kV diperoleh untuk memulihkan bentuk gelombang voltan, arus, dan parameter elektrik semasa kemalangan. Analisis data yang tepat merunut perkembangan kerosakan, memberikan bukti penting untuk menentukan sebab kemalangan.

2.2 Perkembangan Kerosakan & Analisis Elektrik
(1)Distorsi Voltan Sebelum Kerosakan

• 19.6ms sebelum kerosakan: busbar Seksi II 35 kV mempunyai voltan tiga fasa simetri, voltan urutan nol minimal → peralatan normal.

• 13.6ms sebelum kerosakan: voltan fasa A/B jatuh kepada 49.0V/43.1V; fasa C melonjak ke 71.8V; voltan urutan nol naik ke 22.4V → insulasi pengubah voltan rosak.

• 1.6ms sebelum kerosakan: voltan fasa A/B jatuh ke 11.9V/7.4V; fasa C jatuh ke 44.5V; voltan urutan nol mencapai 23.5V → penurunan insulasi bertambah buruk.

 (2)Kemunculan Kerosakan & Tindak Balas Perlindungan

Semasa kerosakan: insulasi fasa A/B putus (pendek ke tanah); voltan fasa C jatuh. 3ms kemudian, voltan tiga fasa kembali ke sifar; PT meletup → ditentukan sebagai pendek tiga fasa ke tanah.

Kesimpulan: Voltan busbar sebelum kerosakan normal (tiada petir/misoperasi → resonans overvoltan dikecualikan). Operasi jangka panjang menyebabkan penurunan insulasi pengubah voltan → kerusakan insulasi dalaman menyebabkan pendek antara belitan → berkembang menjadi pemutusan insulasi tiga fasa/pendek → laluan tripped.

(3)Pengaturan & Tindakan Perlindungan

Peralihan laluan masuk (Jingdian 390, Jingre 391) tidak mempunyai perlindungan laluan masuk. Stesen utama mempunyai perlindungan dengan setelan yang sama:

• Perlindungan diferensial: setelan 5A, operasi 0s.

• Perlindungan cepat terbatas masa: setelan 21.2A, operasi 1.1s.

• Perlindungan over-arus: analisis lanjut diperlukan (lihat Gambaraj 2 untuk data rekod arus masuk, tidak disediakan).

Selepas kerosakan, arus kedua-dua laluan melonjak. Selepas transien, mereka mencapai keadaan tunak:

• Laluan 35 kV Jingdian 390: 14,116 A (arus kerosakan utama tunak);

• Laluan 35 kV Jingre 391: 10,920 A (arus kerosakan utama tunak).

Tindakan perlindungan:

• Laluan Jingdian 390 (sisi stesen utama jauh): perlindungan diferensial trip 268 ms selepas letupan. Kerosakan tidak dipisahkan kerana busbar Seksi I & II 35 kV dibuat loop.

• Laluan Jingre 391 (sisi stesen utama jauh): perlindungan cepat terbatas masa trip 1,173 ms selepas letupan, memisahkan kerosakan.

3 Analisis Sebab & Tindakan Pencegahan
3.1 Sebab Kemalangan

Pengubah voltan elektromagnetik sepenuhnya terisolasi, yang dilancarkan pada tahun 2008, tidak mempunyai pemeliharaan/pengujian elektrik. Operasi jangka panjang menyebabkan kegagalan insulasi dalaman. Sebab utama:

• Cacat Produk : Reka bentuk substandar → insulasi tidak mencukupi, umur layanan pendek.

• Pencemaran Lingkungan : Kotoran pada sleve porcelen → penurunan tiba-tiba rintangan insulasi pada musim hujan, flashover, dan kerosakan insulasi jangka panjang.

• Penurunan Minyak Insulasi : Penyegelan buruk → masuknya air, distorsi medan elektrik, penurunan voltan tahan minyak/sifat dielektrik.

• Penuaan & Impak Luar : Penuaan termal (keadaan ambien, penggunaan jangka panjang); penuaan mekanikal (overvoltan peralihan, arus pendek merosakkan insulasi).

3.2 Ujian Kerusakan Insulasi

Ujian rintangan insulasi berkala mencegah kegagalan:

• Gegelung Utama : Gunakan meter 2,500 V semasa serah terima/overhaul → rintangan insulasi ≥ 3,000 MΩ. Dalam ujian pencegahan, penurunan rintangan ≤ 50% nilai asal.

• Gegelung Sekunder : Gunakan meter 1,000 V semasa serah terima/overhaul → rintangan insulasi ≤ 10 MΩ.

3.3 Kerosakan Biasa: Overvoltan Resonans
Syarat Kejadian :

• Pengubah voltan elektromagnetik adalah induktor non-linear. Kenaikan arus eksitasi menyebabkan kesepuhan feromagnetik → penurunan induktansi (sebab utama resonans).

• Diperlukan padanan kapasitansi/induktansi (reaktans induktif ≤ 100× reaktans kapasitif).

• Keadaan pencetus: perubahan bus beban kosong, pembebasan tiba-tiba kerosakan tanah, petir, overvoltan peralihan, dll.

Pencegahan : Hubungkan neutral pengubah voltan ke tanah melalui penghilang harmonik + resistor kecil; pasang peranti penghilang harmonik di delta terbuka pengubah voltan bus.

4. Kesimpulan

Penuaan insulasi dalam pengubah voltan menyebabkan pemutusan dan pemadaman bus – biasa dalam grid. Patuhi ketat peraturan ujian pencegahan, uji/gantikan peralatan yang tidak layak. Dalam kemalangan ini, laluan masuk loji kuasa termal yang tidak dilindungi dan gagalnya peralihan bus 35 kV #1 memperluas kerosakan. Semak secara berkala konfigurasi/reliabiliti perlindungan. Analisis kemalangan membantu mengenal pasti isu dengan cepat, mengambil tindakan tertumpu, mengurangi risiko kerosakan, dan meningkatkan kebolehpercayaan stesen pengubah.