Pagsusuri at mga Tugon sa mga Pagkakamali sa Insulasyon ng mga Power Transformers

Ang Pinakamalawak na Ginagamit na Power Transformers: Oil-Immersed at Dry-Type Resin Transformers

Ang dalawang pinakamalawak na ginagamit na power transformers ngayon ay ang oil-immersed transformers at dry-type resin transformers. Ang insulating system ng isang power transformer, na binubuo ng iba't ibang insulating materials, ay pundamental sa wastong pag-operate nito. Ang serbisyo buhay ng isang transformer ay pangunahing nakadepende sa lifespan ng kanyang insulating materials (oil-paper o resin).

Sa praktika, ang karamihan sa mga pagkakasira ng transformer ay nagmumula sa pinsala sa insulating system. Ayon sa estadistika, ang mga pagkakasira na may kaugnayan sa insulation ay sumusunod sa higit sa 85% ng lahat ng mga aksidente ng transformer. Ang mga transformer na maayos na pinapanatili at may pagsasaalang-alang sa pamamahala ng insulation ay maaaring makamit ang napakatagal na serbisyo buhay. Kaya, ang pagprotekta sa normal na operasyon ng transformer at pagpapalakas ng masusing pamamahala ng insulating system ay maaaring malaking sigurado ang mas mahabang buhay ng transformer, kung saan ang preventive at predictive maintenance ay siyang susi upang mapabuti ang haba ng buhay ng transformer at reliabilidad ng suplay ng kuryente.

1. Mga Pagkakasira sa Solid Paper Insulation

Sa mga oil-immersed transformers, ang pangunahing insulating materials ay ang insulating oil at solid insulating materials kasama ang insulating paper, pressboard, at wooden blocks. Ang pagtanda ng insulation ng transformer ay tumutukoy sa paghihiwa ng mga materyales na ito dahil sa mga environmental factors, na nagreresulta sa bawasan o nawalan ng insulating strength.

Ang solid paper insulation ay isa sa mga pangunahing komponente ng insulating system ng oil-immersed transformer, kasama ang insulating paper, boards, pads, rolls, at binding tapes. Ang pangunahing komponente nito ay cellulose na may chemical formula (C6H10O5)n, kung saan ang n ay kumakatawan sa degree of polymerization (DP). Ang bagong papel tipikal na may DP ng humigit-kumulang 1300, na bumababa hanggang sa humigit-kumulang 250 kapag ang mechanical strength ay bumaba ng higit sa kalahati. 

Kapag napakatanda na may DP ng 150-200, ang materyal ay nararating ang katapusan ng buhay nito. Habang tumaas ang edad ng insulating paper, ang DP at tensile strength nito ay unti-unting bumababa habang nagpoproduce ng tubig, CO, CO2, at furfural (furan aldehyde). Ang mga byproducts ng pagtanda na ito ay malaki ang pinsala sa electrical equipment, na nagbabawas ng breakdown voltage at volume resistivity ng insulating paper habang lumalaki ang dielectric loss at bumababa ang tensile strength, na maaaring magkaroon ng corrosion sa metal components. 

Ang solid insulation ay ipinapakita ang irreversible aging characteristics, kung saan ang degradation ng mechanical at electrical strength ay hindi maaaring makuha muli. Dahil ang buhay ng transformer ay pangunahing nakadepende sa buhay ng insulating material, ang mga solid insulation materials ng oil-immersed transformer ay dapat mayroong excellent na electrical insulation properties at mechanical characteristics, na may mabagal na performance degradation sa loob ng taon ng operasyon—na nagpapakita ng magandang aging characteristics.

1.1 Katangian ng Fiber Materials ng Papel

Ang insulating paper fiber material ay ang pinakamahalagang insulating component sa oil-immersed transformers. Ang paper fiber ay ang basic na solid tissue component ng mga halaman. Hindi tulad ng metal conductors na may sapat na free electrons, ang insulating materials ay may halos walang free electrons, kung saan ang minimal conduction current ay pangunahing mula sa ionic conduction. Ang cellulose ay binubuo ng carbon, hydrogen, at oxygen. Dahil sa hydroxyl groups sa kanyang molecular structure, ang cellulose ay may potensyal na bumuo ng tubig, na nagbibigay ng moisture-absorbing characteristics sa paper fiber. 

Bukod dito, ang mga hydroxyl groups na ito ay maaaring ituring na mga sentro na inihahalo ng iba't ibang polar molecules (tulad ng acids at tubig), na naka-bond sa pamamagitan ng hydrogen bonds, na nagpapahina sa fibers. Ang paper fibers din tipikal na may humigit-kumulang 7% impurities, kasama ang moisture. Dahil sa colloidal nature ng fibers, ang moisture na ito ay hindi maaaring lubos na alisin, na nakakaapekto sa performance ng paper fiber.

Ang mga polar fibers ay madaling umabsorb ng moisture (ang tubig ay isang strongly polar medium). Kapag umabsorb ng tubig ang paper fibers, ang interaksiyon sa pagitan ng mga hydroxyl groups ay bumababa, na nagdudulot ng mabilis na pagkasira ng mechanical strength sa ilalim ng unstable fiber structure conditions. Kaya, ang mga paper insulation components tipikal na dadaanan ang proseso ng pagdrying o vacuum drying treatment bago gamitin, na sinusundan ng impregnation ng oil o insulating varnish.

Ang layunin ng impregnation ay upang panatilihin ang fibers na moist, na nagbibigay ng mas mataas na insulation at chemical stability kasama ang pagpapabuti ng mechanical strength. Bukod dito, ang pagseal ng paper sa pamamagitan ng varnish ay nagbabawas ng moisture absorption, nagpapahinto ng oxidation ng materyal, at nagpupuno ng mga voids upang bawasan ang bubbles na maaaring makaapekto sa performance ng insulation at maging sanhi ng partial discharge at electrical breakdown. Gayunpaman, ang ilan ay naniniwala na ang varnish impregnation na sinusundan ng oil immersion maaaring maging sanhi ng gradual dissolution ng ilang varnish sa oil, na nagpapabigay ng pansin sa gayong aplikasyon ng paint.

Siyempre, ang iba't ibang komposisyon ng fiber material at iba't ibang kalidad ng parehong komposisyon ng mga fiber ay may iba't ibang epekto at katangian. Halimbawa, ang cotton ay may pinakamataas na fiber content, ang hemp ay may pinakamalakas na fibers, at ang ilang imported insulating pressboards na may mas mahusay na processing ay nagpapakita ng napakalaking pagpapahusay sa performance kumpara sa ilang lokal na paperboards. Ang karamihan sa mga insulating materials ng transformer ay gumagamit ng iba't ibang anyo ng papel (tulad ng paper tape, pressboard, at pressure-molded paper components) para sa insulation.

Kaya, ang pagpili ng mahusay na quality na fiber-based insulating paper materials ay mahalaga sa paggawa at pagpapanatili ng transformer. Ang fiber paper ay nagbibigay ng espesyal na mga abantege kabilang ang practicality, mababang cost, convenient na processing, simple na forming at treatment sa moderate temperatures, light weight, moderate strength, at madali na absorption ng impregnating materials (tulad ng insulating varnish at transformer oil).

1.2 Mechanical Strength ng Mga Material ng Paper Insulation

Para sa mga oil-immersed transformers na nagpipili ng paper insulation materials, ang mga pinakamahalagang factors bukod sa fiber composition, density, permeability, at uniformity ay kinabibilangan ng mga mechanical strength requirements tulad ng tensile strength, puncture strength, tear strength, at toughness:

• Tensile Strength: Ang maximum stress na maaaring tanggapin ng paper fibers sa ilalim ng tensile load nang hindi nababawasan.

• Puncture Strength: Isang sukat ng kakayahan ng paper fibers na tanggapin ang presyon nang hindi nababawasan.

• Tear Strength: Ang lakas na kinakailangan upang sirain ang paper fibers ay dapat sumunod sa relevant na standards.

• Kakayahang makapit: Ang lakas ng papel kapag ito ay itinulik o ang pressboard kapag ito ay ibinukod ay kailangang matugunan ang mga nakaugaliang pangangailangan.

Ang kakayahang insulate ng solid ay maaaring masusukat sa pamamagitan ng pagkuha ng sampol upang sukatin ang lebel ng polymerization ng papel o pressboard, o sa pamamagitan ng paggamit ng high-performance liquid chromatography upang sukatin ang laman ng furfural sa langis. 

Ito ay tumutulong sa pagsusuri kung ang mga internal na problema ng transformer ay may kaugnayan sa solid insulation o kung ang sobrang init sa mababang temperatura ang nagdudulot ng lokal na pagtanda ng insulation ng winding, o upang matukoy ang lebel ng pagtanda ng solid insulation. Sa mga materyales ng paper fiber insulation sa panahon ng operasyon at pag-aalamin, dapat bigyan ng pansin ang kontrol sa rated load ng transformer, siguraduhing maayos ang sirkulasyon ng hangin at pagdala ng init sa kapaligiran ng operasyon, at iwasan ang sobrang pagtaas ng temperatura ng transformer at kulang ng langis sa tanke. Dapat din ipaglaban ang kontaminasyon at pagdeteriorate ng langis na maaaring mapabilis ang pagtanda ng fiber at makasira sa kakayahang insulate, buhay ng serbisyo, at ligtas na operasyon ng transformer.

1.3 Pagdeteriorate ng Mga Materyales ng Paper Fiber

Ito ay pangunahing binubuo ng tatlong aspeto:

• Pagkakaroon ng Pagnasan ng Fiber: Ang sobrang init na nagdudulot ng paghiwalay ng tubig mula sa mga materyales ng fiber ay mapabilis ang pagkakaroon ng pagnasan ng fiber. Ang malambot at nagbibigay ng dako ng papel ay maaaring magresulta sa pagkawala ng kakayahang insulate at electrical accidents sa ilalim ng mekanikal na vibration, electrodynamic stress, at operational wave impacts.

• Pabababa ng Mechanical Strength ng Mga Materyales ng Fiber: Ang mechanical strength ng mga materyales ng fiber ay bumababa habang lumalaki ang oras ng pag-init. Kapag ang pag-init ng transformer ay nagdulot ng paglabas ng tubig mula sa mga materyales ng insulation, maaaring tumaas ang halaga ng resistance ng insulation, ngunit ang mechanical strength ay maaaring mabawasan nang lubhang, na nagreresulta sa kakulangan ng kakayahang insulate ng papel na hindi na makapagtiis sa mga puwersa mula sa short-circuit current o impulse loads.

• Pagkukumpol ng Mga Materyales ng Fiber: Pagkatapos ng pagkakaroon ng pagnasan, ang mga materyales ng fiber ay kumukumpol, na nagbabawas ng clamping force at maaaring magdulot ng paggalaw. Ito ay maaaring magresulta sa displacement at friction ng winding ng transformer sa ilalim ng electromagnetic vibration o impulse voltage, na nakakasira sa insulation.

2. Mga Insulation Failure ng Liquid Oil

Ang oil-immersed transformer ay nilikha ng siyentipiko ng Amerika na si Thompson noong 1887 at inilunsad para sa mga aplikasyon ng power transformer ng General Electric at iba pa noong 1892. Ang likidong insulation na tinutukoy dito ay ang insulation ng transformer oil.

2.1 Katangian ng Oil-Immersed Transformers:

① Nagpapataas ng lebel ng electrical insulation, nagpapakonti ng insulation distance, at nagpapakonti ng volume ng equipment; ② Nagpapataas ng effective heat transfer at dissipation, nagpapataas ng allowable current density sa mga conductor, at nagpapakonti ng timbang ng equipment. Ang init mula sa core ng operating transformer ay naililipat sa pamamagitan ng thermal circulation ng transformer oil sa transformer casing at radiator para sa dissipation, na nagpapabuti ng effective cooling; ③ Ang oil immersion at sealing ay nagpapakonti ng oxidation ng ilang bahagi at assemblies sa loob, na nagpapahaba ng buhay ng serbisyo.

2.2 Katangian ng Transformer Oil

Ang operating transformer oil kailangang magkaroon ng stable at mahusay na insulating at thermal conductivity properties. Ang mga key properties ay kinabibilangan ng insulation strength (tan δ), viscosity, pour point, at acid value. Ang insulating oil na inihanda mula sa petroleum ay isang mixture ng iba't ibang hydrocarbons, resins, acids, at iba pang impurities na may mga katangian na hindi ganap na stable. Sa ilalim ng epekto ng temperatura, electric field, at photo, ang langis ay patuloy na nag-o-oxidize. Sa normal na kondisyon, ang proseso ng oxidation ay napakabagal; sa tamang pag-aalamin, ang langis ay maaaring mapanatili ang kailangang kalidad nang walang pagtanda hanggang 20 taon. Gayunpaman, ang mga metal, impurities, at gases na naka-mix sa langis ay nagpapabilis ng oxidation, nagdudulot ng pagdeteriorate ng kalidad ng langis, pagdilim ng kulay, pagkalason ng transparency, at pagtaas ng moisture content, acid value, at ash content, na nagdudulot ng pagbaba ng mga katangian ng langis.

2.3 Dahilan ng Pagdeteriorate ng Transformer Oil

Ang pagdeteriorate ng transformer oil ay maaaring hatiin sa contamination at degradation stages batay sa kalubhaan.

Ang contamination ay tumutukoy sa paghalo ng tubig at impurities sa langis—ito ay hindi mga produkto ng oxidation. Ang contaminated oil ay nagdudulot ng pagbaba ng kakayahang insulate, pagbaba ng breakdown electric field strength, at pagtaas ng dielectric loss angle.

Ang degradation ay resulta ng oxidation ng langis. Ang oxidation na ito ay hindi lamang tumutukoy sa oxidation ng hydrocarbon sa tuloy-tuloy na langis, kundi kasama rin ang mga impurities sa langis na nagpapabilis ng proseso ng oxidation, lalo na ang mga metal particles ng copper, iron, at aluminum.

Ang oxygen ay nagmumula sa hangin sa loob ng transformer. Kahit sa mga fully sealed transformers, ang humigit-kumulang 0.25% oxygen ay nananatiling naroroon. Ang oxygen ay may mataas na solubility, kaya ito ay may mataas na proporsyon sa mga dissolved gases sa langis.

Sa panahon ng oxidation ng transformer oil, ang tubig bilang catalyst at ang init bilang accelerator ay nagdudulot ng paglilikha ng sludge. Ito ay nakakaapekto sa performance sa pamamagitan ng: malaking precipitate particles sa ilalim ng epekto ng electric field; ang pagprecipitate ng impurity na nag-concentrate sa pinakamalakas na rehiyon ng electric field, na nagtatayo ng conductive "bridges" sa pagitan ng insulation ng transformer; ang hindi pantay na precipitation na nagpapabuo ng hiwalay na elongated strips na maaaring mag-align sa electric field lines, na nagiging hadlang sa pagdala ng init, nagpapabilis ng pagtanda ng materyales ng insulation, at nagdudulot ng pagbaba ng resistance ng insulation at levels ng insulation.

2.4 Proseso ng Pagdeteriorate ng Transformer Oil

Sa panahon ng pagdeteriorate ng langis, ang pangunahing byproducts ay kinabibilangan ng peroxides, acids, alcohols, ketones, at sludge.

Maagang yugto ng degradation: Ang langis ay naglilikha ng peroxides na sumasagupa sa mga materyales ng insulating fiber upang mabuo ang oxidized cellulose, na nagpapababa ng mechanical strength ng mga insulating fibers, nagdudulot ng pagkakaroon ng pagnasan at pagkukumpol ng insulation. Ang mga nabuong acids ay sticky fatty acids. Bagama't hindi sila mas corrosive kaysa sa mineral acids, ang kanilang rate ng paglago at impact sa organic insulating materials ay mahalaga.

Huling yugto ng pagkasira: Ang pagkakabuo ng sludge ay nangyayari kapag ang mga asido ay nagkaroon ng reaksyon sa kobre, bakal, insulating varnish, at iba pang materyales, na nagpapabuo ng isang maigsi, asphalt-like polymeric conductive substance. Ito ay may katamtamang solubility sa langis at mabilis na nabubuo sa ilalim ng impluwensya ng electric field, sumasangkot sa mga insulating materials o edges ng transformer tank, na nakadeposito sa oil pipes at radiator fins, na nagdudulot ng pagtaas ng temperatura ng operasyon ng transformer at pagbawas ng dielectric strength.

Ang proseso ng oxidation ng langis ay binubuo ng dalawang pangunahing kondisyon ng reaksyon: una, ang sobrang mataas na acid value sa loob ng transformer, na nagbibigay ng acidity sa langis; pangalawa, ang mga oxides na nakadissolve sa langis ay nagbabago sa mga compound na hindi soluble sa langis, na patuloy na nagdudulot ng pagbagsak ng kalidad ng langis ng transformer.

2.5 Analisis, Pagtatasa, at Pagsasauli ng Transformer Oil

① Pagkasira ng Insulating Oil: Ang mga pisikal at kimikal na katangian ay nagbabago, na nagdudulot ng pagbagsak ng electrical performance. Ang pagsusuri ng acid value ng langis, interfacial tension, pagkakabuo ng sludge, at water-soluble acid value ay maaaring magdetermina kung umiiral ang ganitong uri ng defect. Ang proseso ng oil regeneration treatment maaaring tanggalin ang mga produkto ng pagkasira, bagaman maaari ring tanggalin ang natural na antioxidants.

② Kontaminasyon ng Tubig sa Insulating Oil: Ang tubig ay isang malakas na polar na substansya na madaling ionize at decompose sa ilalim ng electric fields, na nagdudulot ng pagtaas ng conductive current sa insulating oil. Kahit na kaunti lamang ang moisture, ito ay makakapagdulot ng malaking dielectric loss sa insulating oil. Ang pagsusuri ng moisture content ng langis ay maaaring mag-identify ng ganitong uri ng defect. Ang pressure vacuum oil filtration karaniwang natatanggal ang moisture.

③ Kontaminasyon ng Mikrobyo sa Insulating Oil: Sa panahon ng pag-install o pag-upo ng core ng pangunahing transformer, ang mga insekto sa mga insulating components o ang residue ng pawis ng tao ay maaaring magdala ng bacteria, na nakakakontamina ng insulating oil; o ang langis mismo ay maaaring na-infected na ng mikrobyo. Ang pangunahing transformers karaniwang nag-ooperate sa 40-80°C na environment, na napakapaborable para sa paglaki at pag-reproduce ng mikrobyo. Dahil ang minerals at proteins sa mga mikrobyo at kanilang excretions ay may mas mababang insulation properties kaysa sa insulating oil, ito ay nagdudulot ng pagtaas ng dielectric loss ng langis. Mahirap itong i-address gamit ang on-site circulation treatment, dahil may mga mikrobyo pa rin na nananatili sa solid insulation. Matapos ang treatment, maaaring bumawi pansamantala ang insulation ng transformer, ngunit ang operating environment ay paborable para sa regrowth ng mikrobyo, na nagdudulot ng pagbagsak ng insulation taon-taon.

④ Alkyd Resin Insulating Varnish na may Polar Substances na Nakadissolve sa Langis: Sa ilalim ng impluwensya ng electric field, ang mga polar substances ay nag-uundergo ng dipole relaxation polarization, na nagco-consume ng enerhiya sa AC polarization processes, na nagdudulot ng pagtaas ng dielectric loss ng langis. Bagama't ang insulating varnish ay nag-uundergo ng curing bago lumabas sa factory, maaaring may incomplete treatment pa rin. Matapos ang ilang panahon ng operasyon, ang hindi completely treated na varnish ay unti-unting nakadissolve sa langis, na nagdudulot ng gradual na pagbagsak ng insulation performance. Ang oras ng pag-occur ng ganitong defect ay may kaugnayan sa kumpletitud ng varnish treatment; ang isang o dalawang adsorption treatments ay maaaring mag-achieve ng tiyak na epektibidad.

⑤ Langis na Nakakontaminado Lamang ng Tubig at Impurities: Ang kontaminasyon na ito ay hindi nagbabago sa basic properties ng langis. Ang moisture maaaring matanggal sa pamamagitan ng pagdri-dry; ang impurities maaaring matanggal sa pamamagitan ng filtration; ang hangin sa langis maaaring matanggal sa pamamagitan ng vacuum pumping.

⑥ Paghahalo ng Dalawang o Higit Pa na Iba't Ibang Pinagmulan ng Insulating Oil: Ang properties ng langis ay dapat tumutugon sa mga kaugnay na specifications; ang specific gravity, freezing temperature, viscosity, at flash point ng langis ay dapat magkapareho; at ang stability ng mixed oil ay dapat tumutugon sa mga requirements. Para sa degraded mixed oil, kailangan ng chemical regeneration methods upang hiwalayin ang mga deterioration products at ibalik ang properties.

3. Insulation at Katangian ng Dry-Type Resin Transformer

Ang dry-type transformers (tumutukoy dito sa epoxy resin insulated transformers) ay pangunahing ginagamit sa mga lugar na may mataas na fire safety requirements, tulad ng high-rise buildings, airports, at oil depots.

3.1 Uri ng Resin Insulation

Ang epoxy resin insulated transformers ay maaaring ikategorya sa tatlong uri batay sa mga katangian ng manufacturing process: epoxy-quartz sand mixture vacuum casting type, epoxy-alkali-free glass fiber reinforced vacuum differential pressure casting type, at alkali-free glass fiber wrapping impregnation type.

① Epoxy-Quartz Sand Mixture Vacuum Casting Insulation: Ang mga transformer na ito ay gumagamit ng quartz sand bilang filler para sa epoxy resin. Ang coils na wrapped at treated na may insulating varnish ay inilalagay sa casting molds at vacuum-cast na may epoxy resin at quartz sand mixture. Dahil sa mga hamon sa casting process sa pag-meet ng quality requirements—tulad ng residual bubbles, local non-uniformity ng mixture, at potential local thermal stress cracking—hindi angkop ang mga insulated transformers na ito para sa mahalumigmig, mainit na environment at mga lugar na may malaking load variations.

② Epoxy Alkali-Free Glass Fiber Reinforced Vacuum Differential Pressure Casting Insulation: Ito ay gumagamit ng maikling alkali-free glass fibers o glass mat bilang outer layer insulation sa pagitan ng winding layers. Ang pinakamalayo na insulation wrapping thickness ay tipikal na isang thin insulation ng 1-3mm. Matapos ang mixing ng epoxy resin casting material sa tamang proporsyon, inaalis ang air bubbles sa ilalim ng mataas na vacuum bago ang casting. Dahil ang wrapping insulation thickness ay mababa, madaling makabuo ng partial discharge points ang poor impregnation. Kaya, ang casting material mixture ay dapat kumpleto, ang vacuum degassing ay dapat komprehensibo, at ang low viscosity at casting speed ay dapat kontrolado upang matiyak ang high-quality impregnation ng coil packages sa panahon ng casting.

③ Alkali-Free Glass Fiber Wrapping Impregnation Insulation: Ang mga transformer na ito ay nag-aaccomplish ng layer insulation treatment at coil impregnation parehong panahon ng winding. Hindi sila nangangailangan ng winding forming molds na kinakailangan sa mga naunang dalawang impregnation processes, ngunit nangangailangan ng low-viscosity resin na hindi dapat mag-retain ng micro-bubbles sa panahon ng winding at impregnation.

3.2 Katangian ng Insulation at Pagsasauli ng Resin Transformers

Ang insulation level ng resin transformers ay hindi malaking iba sa oil-immersed transformers; ang pangunahing pagkakaiba ay nasa temperature rise at partial discharge measurements.

① Katangian ng Pagtaas ng Temperatura: Ang mga resin transformer ay may mas mataas na average na pagtaas ng temperatura kumpara sa mga oil-immersed transformer, kaya nangangailangan ito ng mas mataas na grade ng heat-resistant insulation materials. Gayunpaman, ang average na pagtaas ng temperatura ay hindi nagpapakita ng pinakamainit na spot temperature sa mga winding. Kapag ang grade ng heat resistance ng insulation material ay napili lamang batay sa average na pagtaas ng temperatura, o napili nang mali, o ang mga resin transformer ay gumagana sa ilang panahon sa ilalim ng overload conditions, ang buhay ng transformer ay maapektuhan.

Dahil ang kasamaan ng pagtaas ng temperatura ng transformer na inukit ay madalas hindi nagpapakita ng pinakamainit na spot temperature, kapag posible, ang mga infrared thermometers ay dapat suriin ang pinakamainit na spots ng resin transformers sa ilalim ng maximum load operation. Dapat i-ajust ang direksyon at anggulo ng cooling fan upang kontrolin ang lokal na pagtaas ng temperatura at tiyakin ang ligtas na operasyon ng transformer.

② Katangian ng Partial Discharge: Ang magnitude ng partial discharge sa mga resin transformers ay may kaugnayan sa distribution ng electric field, uniformity ng resin mixture, at kung may residual bubbles o resin cracking. Ang magnitude ng partial discharge ay nakakaapekto sa performance, kalidad, at buhay ng resin transformer. Dahil dito, ang pagsukat at pagtanggap ng levels ng partial discharge ay nagbibigay ng komprehensibong assessment ng manufacturing process at kalidad. Dapat gawin ang pagsukat ng partial discharge sa panahon ng handover acceptance ng resin transformer at pagkatapos ng major repairs, gamit ang mga pagbabago sa partial discharge upang suriin ang kalidad at estabilidad ng performance.

Bilang ang dry-type transformers ay naging mas laganap, kapag pinili ang mga transformer, dapat lubusang maintindihan ang manufacturing process structure, insulation design, at insulation configuration. Dapat pipiliin ang mga produkto mula sa mga manufacturer na may kompleto na production processes, mahigpit na quality assurance systems, mahigpit na production management, at reliable na technical performance upang matiyak ang kalidad at thermal life ng mga produktong transformer, na sa ganun ay mapabuti ang ligtas na operasyon at reliabilidad ng power supply.

4. Pangunahing Mga Factor na Nakakaapekto sa Insulation Failures ng Transformer

Ang pangunahing mga factor na nakakaapekto sa performance ng insulation ng transformer ay kinabibilangan ng: temperatura, humidity, oil protection methods, at overvoltage effects.

4.1 Epekto ng Temperatura

Ang mga power transformers ay gumagamit ng oil-paper insulation na may iba't ibang equilibrium relationships sa pagitan ng moisture content sa oil at paper sa iba't ibang temperatura. Sa pangkalahatan, kapag tumaas ang temperatura, ang moisture sa paper ay lumilipat sa oil; kabaligtaran nito, ang paper ay umiinom ng moisture mula sa oil. Kaya, sa mas mataas na temperatura, ang micro-water content sa insulating oil ng transformer ay mas malaki; kabaligtaran nito, ang micro-water content ay mas maliit.

Iba't ibang temperatura ay nagdudulot ng iba't ibang degrees ng cellulose ring opening, chain breaking, at kasamang pagbuo ng gas. Sa isang tiyak na temperatura, ang CO at CO2 production rates ay nananatiling constant, ibig sabihin ang oil CO at CO2 content ay tumataas linearly sa loob ng oras. Habang patuloy na tumaas ang temperatura, ang CO at CO2 production rates ay madalas tumataas exponential. Kaya, ang CO at CO2 content sa oil ay direktang may kaugnayan sa thermal aging ng insulating paper at maaaring gamitin bilang isa sa mga criterion para suriin ang anormalidad sa layers ng paper ng sealed transformers.

Ang buhay ng transformer ay depende sa degree ng insulation aging, na naman ay depende sa operating temperature. Halimbawa, ang isang oil-immersed transformer sa rated load ay may average winding temperature rise na 65°C at hottest spot temperature rise na 78°C. Sa average ambient temperature na 20°C, ang hottest spot temperature ay umaabot sa 98°C, na nagbibigay ng 20-30 taon ng operasyon. Kung ang transformer ay gumagana sa ilalim ng overloaded condition na may tumaas na temperatura, ang buhay ay maikli nang proporsyonado.

Ang International Electrotechnical Commission (IEC) ay nagsasaad na para sa Class A insulation transformers na gumagana sa pagitan ng 80-140°C, para sa bawat 6°C na tumaas ang temperatura, ang rate ng effective lifespan reduction ng transformer insulation ay doblado—kilala bilang 6°C rule, na nagpapakita ng mas mahigpit na thermal limitations kaysa sa dating tanggap na 8°C rule.

4.2 Epekto ng Humidity

Ang presensya ng moisture ay nagpapabilis sa degradation ng cellulose. Kaya, ang CO at CO2 production ay may kaugnayan sa moisture content ng cellulose material. Sa constant humidity, ang mas mataas na moisture content ay nagbibigay ng mas maraming CO2; kabaligtaran nito, ang mas mababang moisture content ay nagbibigay ng mas maraming CO.

Ang trace moisture sa insulating oil ay isang mahalagang factor na nakakaapekto sa insulation characteristics. Ang trace moisture sa insulating oil ay malaking nagdudulot ng pinsala sa electrical at physicochemical properties ng insulating medium. Ang moisture ay maaaring mabawasan ang spark discharge voltage sa insulating oil, tumaas ang dielectric loss factor (tan δ), paunlarin ang pagtanda ng insulating oil, at magdeteriorate ang insulation performance. Ang exposure ng equipment sa moisture ay hindi lamang nangangailangan ng operational reliability at buhay ng mga power equipment kundi maaari rin itong makapinsala sa equipment at endangera ang personal safety.

4.3 Epekto ng Oil Protection Method

Ang oxygen sa transformer oil ay nagpapabilis ng insulation decomposition reactions, na ang oxygen content ay may kaugnayan sa oil protection methods. Bukod dito, ang iba't ibang protection methods ay nagdudulot ng iba't ibang dissolution at diffusion conditions para sa CO at CO2 sa oil. Halimbawa, ang CO ay may mababang solubility, na nagbibigay-daan nito upang madaling mag-diffuse sa oil surface space sa open-type transformers, na karaniwang limitado ang CO volume fraction sa hindi hihigit sa 300×10-6. Sa sealed transformers, dahil ang oil surface ay isolated mula sa air, ang CO at CO2 ay hindi madaling volatilize, na nagreresulta sa mas mataas na content levels.

4.4 Epekto ng Overvoltage

① Epekto ng Transient Overvoltage: Ang mga three-phase transformers na gumagana nang normal ay nagpapabuo ng phase-to-ground voltage na 58% ng phase-to-phase voltage. Gayunpaman, sa panahon ng single-phase faults, ang main insulation voltage ay tumataas ng 30% sa neutral-grounded systems at 73% sa ungrounded neutral systems, na maaaring magdulot ng pinsala sa insulation.

② Epekto ng Lightning Overvoltage: Ang lightning overvoltages ay may steep wavefronts na nagdudulot ng highly uneven voltage distribution sa longitudinal insulation (turn-to-turn, layer-to-layer, disk-to-disk), na maaaring mag-iwan ng mga discharge traces sa insulation at magdulot ng pinsala sa solid insulation.

③ Mga Epekto ng Overvoltage sa Paggalaw ng Switch: Ang mga overvoltage sa paggalaw ng switch ay may relatibong dahan-dahang wavefronts, na nagreresulta sa halos linear na distribusyon ng voltaje. Kapag ang mga overvoltage waves ay lumilipat mula sa isang winding patungo sa isa pa, ang voltaje ay halos proporsyonal sa turn ratio sa pagitan ng dalawang windings, na madaling nagsisira at nagdudulot ng pinsala sa main insulation o phase-to-phase insulation.

4.5 Mga Epektong Elektrodinamiko ng Maikling Kurbada

Ang mga puwersa elektrodinamiko sa panahon ng maikling kurbada na lumalabas maaaring mag-cause ng deformasyon sa mga winding ng transformer at paglipat ng mga lead, na nagbabago ng orihinal na distansya ng insulation, nagdudulot ng init sa insulation, pabilis na pagtanda o pinsala na nagreresulta sa discharge, arcing, at maikling kurbada faults.

5. Pagtatapos

Sa kabuuan, ang pag-unawa sa performance ng insulation ng power transformer at ang pag-implement ng makatarungan na operasyon at pamamahala ay direktang nakakaapekto sa kaligtasan, buhay ng serbisyo, at reliabilidad ng suplay ng kuryente ng transformer. Bilang mahalagang pangunahing kagamitan sa mga sistema ng kuryente, ang mga tauhan ng operasyon, pamamahala, at mga manager ng power transformer ay dapat unawain at masapatan ang estruktura ng insulation, katangian ng material, kalidad ng proseso, paraan ng pamamahala, at siyentipikong teknolohiya ng pag-diagnose. Lamang sa pamamagitan ng optimized at makatarungan na pamamahala ng operasyon maaaring mapagtitiwalaan ang epektividad, buhay ng serbisyo, at reliabilidad ng suplay ng kuryente ng power transformer.