การวิเคราะห์และมาตรการแก้ไขสำหรับปัญหาการชำรุดของฉนวนในหม้อแปลงไฟฟ้า

หม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด: หม้อแปลงแช่น้ำมันและหม้อแปลงเรซินแห้ง

หม้อแปลงไฟฟ้าสองประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันคือหม้อแปลงแช่น้ำมันและหม้อแปลงเรซินแห้ง ระบบฉนวนของหม้อแปลงไฟฟ้า ซึ่งประกอบด้วยวัสดุฉนวนต่างๆ เป็นสิ่งสำคัญในการทำงานที่เหมาะสมของหม้อแปลง การใช้งานหม้อแปลงโดยทั่วไปจะถูกกำหนดโดยอายุการใช้งานของวัสดุฉนวน (น้ำมัน-กระดาษหรือเรซิน)

ในทางปฏิบัติ ความเสียหายส่วนใหญ่ของหม้อแปลงเกิดจากความเสียหายของระบบฉนวน สถิติแสดงให้เห็นว่าความเสียหายที่เกี่ยวข้องกับฉนวนทำให้เกิดอุบัติเหตุของหม้อแปลงมากกว่า 85% หม้อแปลงที่ได้รับการบำรุงรักษาอย่างเหมาะสม โดยคำนึงถึงการจัดการฉนวนสามารถมีอายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นพิเศษ ดังนั้น การปกป้องการทำงานปกติของหม้อแปลงและการเสริมสร้างการบำรุงรักษาอย่างสมเหตุสมผลของระบบฉนวนสามารถช่วยยืดอายุการใช้งานของหม้อแปลงได้ในระดับหนึ่ง และการบำรุงรักษาแบบป้องกันและการคาดการณ์เป็นสิ่งสำคัญในการปรับปรุงอายุการใช้งานของหม้อแปลงและความน่าเชื่อถือของการจ่ายไฟฟ้า

1.ความเสียหายของฉนวนกระดาษแข็ง

ในหม้อแปลงแช่น้ำมัน วัสดุฉนวนหลักคือน้ำมันฉนวนและวัสดุฉนวนแข็ง รวมถึงกระดาษฉนวน แผ่นอัด และแท่งไม้ การเสื่อมสภาพของฉนวนหม้อแปลงหมายถึงการสลายตัวของวัสดุเหล่านี้เนื่องจากปัจจัยแวดล้อม ทำให้ความแข็งแรงของฉนวนลดลงหรือสูญเสีย

ฉนวนกระดาษแข็งเป็นส่วนประกอบหลักของระบบฉนวนหม้อแปลงแช่น้ำมัน รวมถึงกระดาษฉนวน แผ่น ผ้ารอง กระดาษม้วน และเทปผูก สารหลักคือเซลลูโลส ซึ่งมีสูตรเคมี (C6H10O5)n โดย n แทนระดับการโพลีเมอร์ไรเซชัน (DP) กระดาษใหม่มักมี DP ประมาณ 1300 ซึ่งจะลดลงเหลือประมาณ 250 เมื่อความแข็งแรงทางกลลดลงมากกว่าครึ่ง

เมื่อเสื่อมสภาพอย่างมาก มี DP 150-200 วัสดุจะถึงจุดสิ้นสุดของอายุการใช้งาน เมื่อกระดาษฉนวนเสื่อมสภาพ DP และความแข็งแรงในการดึงจะลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป พร้อมกับการผลิตน้ำ CO CO2 และฟูราล (ฟูแรนอะลเดไฮด์) ผลิตภัณฑ์จากการเสื่อมสภาพเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นอันตรายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า ทำให้แรงดันไฟฟ้าที่ทำให้ฉนวนแตกและความต้านทานปริมาตรของกระดาษฉนวนลดลง ขณะที่การสูญเสียดิเอเล็กทริกเพิ่มขึ้นและความแข็งแรงในการดึงลดลง อาจทำให้ส่วนประกอบโลหะเสื่อมสภาพ

ฉนวนแข็งมีลักษณะการเสื่อมสภาพที่ไม่สามารถฟื้นฟูได้ ความเสื่อมสภาพทางกลและทางไฟฟ้าไม่สามารถฟื้นฟูได้ เนื่องจากอายุการใช้งานของหม้อแปลงขึ้นอยู่กับอายุการใช้งานของวัสดุฉนวน วัสดุฉนวนแข็งของหม้อแปลงแช่น้ำมันต้องมีคุณสมบัติฉนวนไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมและคุณสมบัติทางกลที่ดี พร้อมกับการเสื่อมสภาพที่ช้าตลอดหลายปีของการทำงาน ซึ่งแสดงถึงคุณสมบัติการเสื่อมสภาพที่ดี

1.1 คุณสมบัติของวัสดุเส้นใยกระดาษ

วัสดุเส้นใยกระดาษฉนวนเป็นส่วนประกอบฉนวนที่สำคัญที่สุดในหม้อแปลงแช่น้ำมัน เส้นใยกระดาษเป็นส่วนประกอบของเนื้อเยื่อแข็งพื้นฐานของพืช ต่างจากตัวนำไฟฟ้าโลหะที่มีอิเล็กตรอนเสรีมากมาย วัสดุฉนวนมีอิเล็กตรอนเสรีน้อยมาก กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่มาจากกระแสไอออน ส่วนเซลลูโลสประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน เนื่องจากมีกลุ่มไฮดรอกซิลในโครงสร้างโมเลกุล ทำให้เซลลูโลสมีศักยภาพในการสร้างน้ำ ทำให้เส้นใยกระดาษมีคุณสมบัติดูดน้ำ

นอกจากนี้ กลุ่มไฮดรอกซิลเหล่านี้สามารถถูกมองว่าเป็นศูนย์กลางที่ถูกโอบรอบด้วยโมเลกุลขั้วต่างๆ (เช่น กรดและน้ำ) ที่เชื่อมโยงด้วยพันธะไฮโดรเจน ทำให้เส้นใยไวต่อความเสียหาย เส้นใยกระดาษยังมีสิ่งเจือปนประมาณ 7% รวมถึงความชื้น เนื่องจากลักษณะของคอลลอยด์ของเส้นใย ความชื้นนี้ไม่สามารถกำจัดได้หมด ทำให้ส่งผลต่อประสิทธิภาพของเส้นใยกระดาษ

เส้นใยขั้วสามารถดูดน้ำได้ง่าย (น้ำเป็นสื่อขั้วที่แรง) เมื่อเส้นใยกระดาษดูดน้ำ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างกลุ่มไฮดรอกซิลจะอ่อนแอลง ทำให้ความแข็งแรงทางกลลดลงอย่างรวดเร็วภายใต้สภาพโครงสร้างเส้นใยที่ไม่เสถียร ดังนั้น ส่วนประกอบฉนวนกระดาษมักจะผ่านกระบวนการอบแห้งหรืออบแห้งด้วยสุญญากาศ ก่อนนำไปใช้งานโดยการชุบน้ำมันหรือแลคเกอร์ฉนวน

วัตถุประสงค์ของการชุบคือเพื่อรักษาความชื้นของเส้นใย ทำให้มีความคงทนทางฉนวนและทางเคมีที่สูงขึ้น พร้อมกับความแข็งแรงทางกลที่ดีขึ้น นอกจากนี้ การเคลือบกระดาษด้วยแลคเกอร์ยังช่วยลดการดูดน้ำ ป้องกันการออกซิเดชันของวัสดุ และเติมเต็มช่องว่างเพื่อลดฟองอากาศที่อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของฉนวนและทำให้เกิดการปล่อยประจุบางส่วนและการแตกของฉนวนไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม มีความเชื่อว่าการชุบแลคเกอร์แล้วแช่น้ำมันอาจทำให้แลคเกอร์บางส่วนละลายเข้าสู่น้ำมัน ทำให้ส่งผลต่อประสิทธิภาพของน้ำมัน จำเป็นต้องระมัดระวังในการใช้งานแลคเกอร์

แน่นอนว่า องค์ประกอบของวัสดุเส้นใยที่แตกต่างกันและคุณภาพของเส้นใยที่มีองค์ประกอบเดียวกันแต่แตกต่างกัน จะมีผลกระทบและคุณสมบัติที่ต่างกัน เช่น ฝ้ายมีเนื้อเส้นใยสูงที่สุด ฝ้ายมีเส้นใยที่แข็งแรงที่สุด และแผ่นอัดฉนวนบางชนิดที่นำเข้ามาและมีการแปรรูปที่ดี จะมีประสิทธิภาพที่เหนือกว่าแผ่นกระดาษบางชนิดภายในประเทศ ส่วนใหญ่วัสดุฉนวนของหม้อแปลงใช้กระดาษในรูปแบบต่างๆ (เช่น สายกระดาษ แผ่นอัด และส่วนประกอบกระดาษที่กดอัด) เพื่อฉนวน

ดังนั้น การเลือกวัสดุกระดาษฉนวนที่มีคุณภาพสูงเป็นสิ่งสำคัญในการผลิตและบำรุงรักษาหม้อแปลง กระดาษเส้นใยมีข้อดีพิเศษ อาทิ ความสะดวก ราคาถูก ความสะดวกในการแปรรูป การขึ้นรูปและการรักษาที่อุณหภูมิปานกลาง น้ำหนักเบา ความแข็งแรงปานกลาง และการดูดซึมวัสดุชุบ (เช่น แลคเกอร์ฉนวนและน้ำมันหม้อแปลง) ได้ง่าย

1.2 ความแข็งแรงทางกลของวัสดุฉนวนกระดาษ

สำหรับหม้อแปลงแช่น้ำมันที่เลือกวัสดุฉนวนกระดาษ นอกเหนือจากองค์ประกอบของเส้นใย ความหนาแน่น ความโปร่งใส และความสม่ำเสมอแล้ว ปัจจัยที่สำคัญที่สุดคือความต้องการความแข็งแรงทางกล เช่น ความแข็งแรงในการดึง ความแข็งแรงในการเจาะ ความแข็งแรงในการฉีก และความทนทาน:

• ความแข็งแรงในการดึง: ความเครียดสูงสุดที่เส้นใยกระดาษสามารถทนทานได้ภายใต้การโหลดดึงโดยไม่ขาด

• ความแข็งแรงในการเจาะ: วัดความสามารถของเส้นใยกระดาษในการทนทานต่อแรงกดโดยไม่แตก

• ความแข็งแรงในการฉีก: แรงที่ต้องใช้ในการฉีกเส้นใยกระดาษต้องตรงตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง

• ความเหนียว: ความแข็งแรงของกระดาษเมื่อพับ หรือแผ่นป้องกันเมื่องอ จะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง

ประสิทธิภาพฉนวนของวัสดุแข็งสามารถประเมินได้โดยการสุ่มตัวอย่างเพื่อวัดระดับโพลีเมอไรเซชันของกระดาษหรือแผ่นป้องกัน หรือโดยใช้โครมาโทกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง (HPLC) เพื่อวัดปริมาณฟิวร์ฟูรัลในน้ำมัน

ซึ่งจะช่วยในการวิเคราะห์ว่าข้อบกพร่องภายในหม้อแปลงไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับฉนวนของวัสดุแข็งหรือไม่ หรือความร้อนต่ำทำให้ฉนวนขดลวดเสื่อมสภาพเฉพาะจุด หรือเพื่อกำหนดระดับการเสื่อมสภาพของฉนวนวัสดุแข็ง สำหรับวัสดุฉนวนเส้นใยกระดาษในระหว่างการดำเนินงานและการบำรุงรักษา ควรให้ความสำคัญกับการควบคุมภาระไฟฟ้าตามค่าที่กำหนดของหม้อแปลง ให้มั่นใจว่ามีการไหลเวียนของอากาศและการระบายความร้อนที่ดีในสภาพแวดล้อมการทำงาน ป้องกันอุณหภูมิของหม้อแปลงเพิ่มสูงเกินไปและป้องกันการขาดน้ำมันในถัง รวมทั้งต้องมีมาตรการป้องกันการปนเปื้อนและการเสื่อมสภาพของน้ำมัน ซึ่งอาจเร่งการเสื่อมสภาพของเส้นใย จนส่งผลให้ประสิทธิภาพฉนวนของหม้อแปลง อายุการใช้งาน และการปฏิบัติงานอย่างปลอดภัยลดลง

1.3 การเสื่อมสภาพของวัสดุเส้นใยกระดาษ

ซึ่งครอบคลุมหลักๆ สามด้าน ดังนี้:

• การเปราะของเส้นใย: ความร้อนสูงเกินไปทำให้ความชื้นแยกออกจากวัสดุเส้นใย ส่งผลให้เส้นใยเปราะเร็วขึ้น กระดาษที่เปราะและลอกออกอาจทำให้ฉนวนล้มเหลวและเกิดอุบัติเหตุทางไฟฟ้าภายใต้แรงสั่นสะเทือนเชิงกล แรงจากสนามไฟฟ้า และแรงกระแทกจากการทำงาน

• การลดลงของความแข็งแรงเชิงกลของวัสดุเส้นใย: ความแข็งแรงเชิงกลของวัสดุเส้นใยจะลดลงเมื่อเวลาในการให้ความร้อนยาวนานขึ้น เมื่อหม้อแปลงให้ความร้อนจนทำให้ความชื้นออกจากวัสดุฉนวนอีกครั้ง ค่าความต้านทานฉนวนอาจเพิ่มขึ้น แต่ความแข็งแรงเชิงกลจะลดลงอย่างมาก ทำให้กระดาษฉนวนไม่สามารถทนต่อแรงทางกลจากกระแสลัดวงจรหรือแรงกระแทกโหลดได้

• การหดตัวของวัสดุเส้นใย: หลังจากเส้นใยเปราะแล้ว วัสดุเส้นใยจะหดตัว ทำให้แรงยึดแน่นลดลง และอาจทำให้ตำแหน่งเปลี่ยนไป สิ่งนี้อาจทำให้ขดลวดหม้อแปลงเคลื่อนที่และเสียดสีภายใต้แรงสั่นสะเทือนแม่เหล็กไฟฟ้าหรือแรงดันกระแทก จนเกิดความเสียหายต่อฉนวน

2. ข้อผิดพลาดของฉนวนน้ำมันของเหลว

หม้อแปลงแบบจุ่มน้ำมันถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันชื่อ ทอมป์สัน ในปี ค.ศ.1887 และได้รับการส่งเสริมให้ใช้กับหม้อแปลงไฟฟ้าโดยบริษัทเจเนอรัลอิเล็กทริกและอื่นๆ ในปี ค.ศ.1892 ฉนวนของเหลวที่กล่าวถึงที่นี่หมายถึงฉนวนน้ำมันหม้อแปลง

2.1 ลักษณะของหม้อแปลงแบบจุ่มน้ำมัน:

① ปรับปรุงความแข็งแรงของฉนวนไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญ ลดระยะห่างของฉนวน และลดขนาดอุปกรณ์; ② ปรับปรุงการถ่ายเทความร้อนและการระบายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ เพิ่มความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าที่ยอมให้ในตัวนำ ลดน้ำหนักอุปกรณ์ ความร้อนจากแกนหม้อแปลงขณะทำงานจะถูกถ่ายโอนผ่านการไหลเวียนความร้อนของน้ำมันหม้อแปลงไปยังเปลือกหม้อแปลงและแผงระบายความร้อนเพื่อระบายออก จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการระบายความร้อน; ③ การจุ่มน้ำมันและการปิดผนึกช่วยลดการเกิดออกซิเดชันของชิ้นส่วนประกอบบางอย่างภายใน ยืดอายุการใช้งาน

2.2 คุณสมบัติของน้ำมันหม้อแปลง

น้ำมันหม้อแปลงที่ใช้งานต้องมีคุณสมบัติที่มั่นคง ดีเยี่ยมทั้งด้านฉนวนและการนำความร้อน คุณสมบัติหลัก ได้แก่ ความแข็งแรงของฉนวน (tan δ), ความหนืด, จุดเท, และค่าความเป็นกรด น้ำมันฉนวนที่กลั่นจากน้ำมันดิบเป็นสารผสมของไฮโดรคาร์บอน ยางเรซิน กรด และสิ่งเจือปนอื่นๆ หลายชนิด ซึ่งคุณสมบัติไม่คงที่ทั้งหมด เมื่ออยู่ภายใต้อุณหภูมิ สนามไฟฟ้า และแสง น้ำมันจะเกิดการออกซิเดชันอย่างต่อเนื่อง ภายใต้สภาวะปกติ กระบวนการออกซิเดชันจะดำเนินไปอย่างช้าๆ หากบำรุงรักษาอย่างเหมาะสม น้ำมันสามารถคงคุณภาพที่ต้องการไว้ได้โดยไม่เสื่อมสภาพนานถึง 20 ปี อย่างไรก็ตาม โลหะ สิ่งเจือปน และก๊าซที่ปนเปื้อนเข้าไปในน้ำมันจะเร่งการออกซิเดชัน ทำให้คุณภาพน้ำมันเสื่อมลง สีคล้ำลง ความโปร่งใสลดลง และปริมาณความชื้น ค่าความเป็นกรด และปริมาณเถ้าเพิ่มขึ้น จึงทำให้คุณสมบัติน้ำมันลดลง

2.3 สาเหตุของการเสื่อมสภาพของน้ำมันหม้อแปลง

การเสื่อมสภาพของน้ำมันหม้อแปลงสามารถแบ่งออกเป็นสองขั้นตอนตามความรุนแรง คือ การปนเปื้อนและการเสื่อมสภาพ

การปนเปื้อนหมายถึงการที่ความชื้นและสิ่งเจือปนปนเข้าไปในน้ำมัน—สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ผลิตภัณฑ์จากออกซิเดชัน น้ำมันที่ปนเปื้อนจะมีประสิทธิภาพฉนวนลดลง ความแข็งแรงของสนามไฟฟ้าที่ทำให้แตกตัวลดลง และมุมการสูญเสียพลังงานเพิ่มขึ้น

การเสื่อมสภาพเกิดจากการออกซิเดชันของน้ำมัน การออกซิเดชันนี้ไม่ได้หมายถึงแค่การออกซิเดชันของไฮโดรคาร์บอนในน้ำมันบริสุทธิ์เท่านั้น แต่รวมถึงสิ่งเจือปนในน้ำมันที่เร่งกระบวนการออกซิเดชัน โดยเฉพาะอนุภาคโลหะ เช่น ทองแดง เหล็ก และอลูมิเนียม

ออกซิเจนมาจากอากาศภายในหม้อแปลง แม้ในหม้อแปลงที่ปิดสนิทเต็มที่ ก็ยังมีออกซิเจนเหลืออยู่ประมาณ 0.25% ออกซิเจนมีความสามารถในการละลายสูง จึงมีสัดส่วนสูงในก๊าซที่ละลายอยู่ในน้ำมัน

ระหว่างการออกซิเดชันของน้ำมันหม้อแปลง ความชื้นทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และความร้อนทำหน้าที่เร่งความเร็ว ทำให้เกิดกากตะกอนในน้ำมัน ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพโดยหลักๆ ดังนี้: อนุภาคตะกอนขนาดใหญ่ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า; การตกตะกอนของสิ่งเจือปนที่กระจุกตัวในบริเวณที่สนามไฟฟ้าแรงที่สุด สร้าง "สะพานนำไฟฟ้า" ข้ามฉนวนหม้อแปลง; การตกตะกอนไม่สม่ำเสมอที่กลายเป็นแถบยาวแยกจากกัน อาจเรียงตัวตามแนวเส้นสนามไฟฟ้า ขัดขวางการระบายความร้อน เร่งการเสื่อมสภาพของวัสดุฉนวน และทำให้ความต้านทานฉนวนลดลงและระดับฉนวนลดต่ำลง

2.4 กระบวนการเสื่อมสภาพของน้ำมันหม้อแปลง

ระหว่างการเสื่อมสภาพของน้ำมัน ผลพลอยได้หลักๆ ได้แก่ สารเปอร์ออกไซด์ กรด แอลกอฮอล์ คีโตน และกากตะกอน

ช่วงแรกของการเสื่อมสภาพ: น้ำมันจะสร้างสารเปอร์ออกไซด์ซึ่งทำปฏิกิริยากับวัสดุเส้นใยฉนวนเพื่อสร้างเซลลูโลสที่ถูกออกซิไดซ์ ทำให้ความแข็งแรงเชิงกลของเส้นใยฉนวนลดลง ทำให้เกิดการเปราะและหดตัวของฉนวน กรดที่เกิดขึ้นเป็นกรดไขมันที่มีความหนืด แม้จะกัดกร่อนน้อยกว่ากรดแร่ แต่อัตราการเพิ่มขึ้นและผลกระทบต่อวัสดุฉนวนอินทรีย์มีความสำคัญ

ระยะสุดท้ายของการเสื่อมสภาพ: การเกิดตะกอนเกิดขึ้นเมื่อกรดกัดกร่อนทองแดง เหล็ก วานิชฉนวน และวัสดุอื่น ๆ ทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างตะกอน—สารนำไฟฟ้าที่มีลักษณะเหนียวคล้ายแอสฟัลต์ มันละลายในน้ำมันได้ปานกลางและเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า ติดอยู่กับวัสดุฉนวนหรือขอบถังหม้อแปลง สะสมบนท่อส่งน้ำมันและฟินระบายความร้อน เพิ่มอุณหภูมิการทำงานของหม้อแปลงและลดค่าความต้านทานไฟฟ้า

กระบวนการออกซิเดชันของน้ำมันประกอบด้วยสองเงื่อนไขการตอบสนองหลัก: แรกคือค่ากรดสูงเกินไปในหม้อแปลง ทำให้น้ำมันเป็นกรด; ที่สอง ออกไซด์ที่ละลายในน้ำมันเปลี่ยนเป็นสารที่ไม่ละลายในน้ำมัน ค่อยๆ ทำให้คุณภาพน้ำมันหม้อแปลงเสื่อมลง

2.5 การวิเคราะห์ ประเมิน และบำรุงรักษาหม้อแปลงน้ำมัน

① การเสื่อมสภาพของน้ำมันฉนวน: ทั้งคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีเปลี่ยนแปลง ทำให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าลดลง การทดสอบค่ากรดน้ำมัน แรงตึงผิว การตกตะกอน และค่ากรดที่ละลายในน้ำสามารถระบุได้ว่ามีข้อบกพร่องประเภทนี้หรือไม่ การบำบัดน้ำมันอาจกำจัดผลิตภัณฑ์จากการเสื่อมสภาพ แต่กระบวนการนี้อาจกำจัดสารต้านอนุมูลอิสระธรรมชาติออกไปด้วย

② การปนเปื้อนน้ำในน้ำมันฉนวน: น้ำเป็นสารที่มีขั้วสูงที่สามารถไอออนและสลายตัวได้ง่ายภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า ทำให้กระแสไฟฟ้าในน้ำมันฉนวนเพิ่มขึ้น แม้ความชื้นเพียงเล็กน้อยก็เพิ่มการสูญเสียเชิงดีเอฟในน้ำมันฉนวนได้มาก การทดสอบปริมาณความชื้นในน้ำมันสามารถระบุข้อบกพร่องประเภทนี้ การกรองน้ำมันด้วยแรงดันสูญญากาศโดยทั่วไปจะกำจัดความชื้นได้

③ การปนเปื้อนเชื้อจุลินทรีย์ในน้ำมันฉนวน: ในระหว่างการติดตั้งหม้อแปลงหลักหรือการยกแกน แมลงบนชิ้นส่วนฉนวนหรือเหงื่อจากมนุษย์อาจนำเชื้อแบคทีเรียมาปนเปื้อนน้ำมันฉนวน หรือน้ำมันเองอาจมีการติดเชื้อจุลินทรีย์อยู่แล้ว หม้อแปลงหลักโดยทั่วไปทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิ 40-80°C ซึ่งเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการเจริญเติบโตและการขยายพันธุ์ของจุลินทรีย์ เนื่องจากแร่ธาตุและโปรตีนในจุลินทรีย์และสารขับถ่ายมีคุณสมบัติฉนวนต่ำกว่าน้ำมันฉนวนมาก ทำให้การสูญเสียเชิงดีเอฟในน้ำมันเพิ่มขึ้น ข้อบกพร่องนี้ยากที่จะแก้ไขด้วยการบำบัดด้วยการหมุนเวียนที่หน้างาน เนื่องจากจุลินทรีย์บางชนิดยังคงอยู่บนฉนวนแข็ง หลังจากการบำบัด ฉนวนของหม้อแปลงอาจฟื้นฟูชั่วคราว แต่สภาพแวดล้อมการทำงานส่งเสริมการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ใหม่ ทำให้ฉนวนเสื่อมสภาพทุกปี

④ วานิชฉนวนอะลกิดที่มีสารขั้วละลายในน้ำมัน: ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า สารขั้วจะผ่านการโพลาไรเซชันด้วยการผ่อนคลายขั้ว ใช้พลังงานในการโพลาไรเซชันแบบเอซี ทำให้การสูญเสียเชิงดีเอฟในน้ำมันเพิ่มขึ้น แม้ว่าวานิชฉนวนจะผ่านกระบวนการชุบแข็งก่อนออกจากโรงงาน แต่การรักษาอาจยังไม่สมบูรณ์ หลังจากการทำงานไปสักพัก วานิชที่รักษาไม่สมบูรณ์จะค่อยๆ ละลายในน้ำมัน ทำให้ประสิทธิภาพฉนวนเสื่อมลง ระยะเวลาที่ข้อบกพร่องนี้เกิดขึ้นขึ้นอยู่กับความสมบูรณ์ของการรักษาวานิช การบำบัดด้วยการดูดซับหนึ่งหรือสองครั้งสามารถทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีได้

⑤ น้ำมันที่ปนเปื้อนเฉพาะน้ำและสิ่งสกปรก: การปนเปื้อนนี้ไม่เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติพื้นฐานของน้ำมัน ความชื้นสามารถถูกกำจัดได้ด้วยการอบแห้ง สิ่งสกปรกสามารถถูกกำจัดได้ด้วยการกรอง อากาศในน้ำมันสามารถถูกกำจัดได้ด้วยการสูญญากาศ

⑥ การผสมน้ำมันฉนวนจากแหล่งที่แตกต่างกันสองแหล่งขึ้นไป: คุณสมบัติของน้ำมันควรตรงตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง ความหนาแน่นของน้ำมัน จุดเยือกแข็ngong

① คุณสมบัติการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ: หม้อแปลงเรซินมีระดับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเฉลี่ยสูงกว่าหม้อแปลงแช่น้ำมัน ทำให้ต้องใช้วัสดุฉนวนที่ทนความร้อนได้สูงขึ้น อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเฉลี่ยไม่สะท้อนถึงอุณหภูมิจุดร้อนที่สุดในวงจรพัน หากเลือกวัสดุฉนวนที่ทนความร้อนตามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเฉลี่ยเท่านั้น หรือเลือกผิด หรือหม้อแปลงเรซินทำงานภายใต้ภาวะโหลดเกินระยะยาว จะส่งผลต่ออายุการใช้งานของหม้อแปลง

เนื่องจากการวัดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของหม้อแปลงมักไม่สะท้อนถึงอุณหภูมิจุดร้อนที่สุด ควรใช้เครื่องวัดอุณหภูมิด้วยแสงอินฟราเรดตรวจสอบจุดร้อนที่สุดของหม้อแปลงเรซินขณะทำงานภายใต้โหลดสูงสุด และปรับทิศทางและมุมของพัดลมทำความเย็นให้เหมาะสม เพื่อควบคุมการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเฉพาะจุดและรับประกันการทำงานของหม้อแปลงอย่างปลอดภัย

② คุณสมบัติของการปล่อยประจุบางส่วน: ขนาดของการปล่อยประจุบางส่วนในหม้อแปลงเรซินเกี่ยวข้องกับการกระจายของสนามไฟฟ้า ความสม่ำเสมอของผสมเรซิน และการมีฟองอากาศหรือการแตกของเรซิน การปล่อยประจุบางส่วนส่งผลต่อประสิทธิภาพ คุณภาพ และอายุการใช้งานของหม้อแปลงเรซิน ดังนั้น การวัดและการยอมรับระดับการปล่อยประจุบางส่วนเป็นการประเมินกระบวนการผลิตและความสามารถโดยรวม ควรวัดการปล่อยประจุบางส่วนระหว่างการส่งมอบหม้อแปลงเรซินและการซ่อมแซมใหญ่ และใช้การเปลี่ยนแปลงของการปล่อยประจุบางส่วนในการประเมินคุณภาพและความเสถียรของประสิทธิภาพ

เมื่อหม้อแปลงแบบแห้งได้รับความนิยมมากขึ้น ในขณะที่เลือกหม้อแปลงควรเข้าใจโครงสร้างกระบวนการผลิต การออกแบบฉนวน และการกำหนดค่าฉนวนอย่างละเอียด ควรเลือกผลิตภัณฑ์จากผู้ผลิตที่มีกระบวนการผลิตครบถ้วน ระบบการรับรองคุณภาพที่เข้มงวด การจัดการการผลิตที่เข้มงวด และประสิทธิภาพทางเทคนิคที่เชื่อถือได้ เพื่อรับประกันคุณภาพและอายุการใช้งานทางความร้อนของหม้อแปลง ทำให้การดำเนินงานและการจ่ายพลังงานมีความปลอดภัยและเชื่อถือได้

4. ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความล้มเหลวของฉนวนหม้อแปลง

ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของฉนวนหม้อแปลงรวมถึง: อุณหภูมิ ความชื้น วิธีการป้องกันน้ำมัน และผลกระทบของแรงดันเกิน

4.1 ผลกระทบของอุณหภูมิ

หม้อแปลงไฟฟ้าใช้ฉนวนน้ำมัน-กระดาษ ซึ่งมีความสัมพันธ์สมดุลระหว่างความชื้นในน้ำมันและกระดาษที่แตกต่างกันในอุณหภูมิที่ต่างกัน โดยทั่วไป เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความชื้นในกระดาษจะย้ายไปยังน้ำมัน ในทางกลับกัน กระดาษจะดูดน้ำจากน้ำมัน ดังนั้น เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ปริมาณน้ำจิ๋วในน้ำมันฉนวนจะมากขึ้น ในทางกลับกัน ปริมาณน้ำจิ๋วจะน้อยลง

อุณหภูมิที่แตกต่างกันทำให้เกิดการเปิดแหวนเซลลูโลส การแตกโซ่ และการผลิตแก๊สในระดับที่แตกต่างกัน ที่อุณหภูมิเฉพาะ CO และ CO2 จะมีอัตราการผลิตคงที่ หมายความว่าปริมาณ CO และ CO2 ในน้ำมันจะเพิ่มขึ้นเชิงเส้นกับเวลา เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง อัตราการผลิต CO และ CO2 มักจะเพิ่มขึ้นแบบเอ็กซ์โพเนนเชียล ดังนั้น ปริมาณ CO และ CO2 ในน้ำมันมีความสัมพันธ์โดยตรงกับการเสื่อมสภาพทางความร้อนของกระดาษฉนวน และสามารถใช้เป็นเกณฑ์หนึ่งในการตัดสินใจว่ามีความผิดปกติในชั้นกระดาษของหม้อแปลงที่ปิดสนิทหรือไม่

อายุการใช้งานของหม้อแปลงขึ้นอยู่กับระดับการเสื่อมสภาพของฉนวน ซึ่งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในการทำงาน ตัวอย่างเช่น หม้อแปลงแช่น้ำมันที่ทำงานภายใต้โหลดมาตรฐานมีการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในวงจรพันเฉลี่ย 65°C และจุดร้อนที่สุดเพิ่มขึ้น 78°C ด้วยอุณหภูมิแวดล้อมเฉลี่ย 20°C จุดร้อนที่สุดจะอยู่ที่ 98°C อนุญาตให้ทำงานได้ 20-30 ปี หากหม้อแปลงทำงานภายใต้ภาวะโหลดเกินและอุณหภูมิเพิ่มขึ้น อายุการใช้งานจะสั้นลงตามลำดับ

คณะกรรมการไฟฟ้าระหว่างประเทศ (IEC) ระบุว่าสำหรับหม้อแปลงฉนวนชนิด A ที่ทำงานระหว่าง 80-140°C สำหรับทุกการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ 6°C อัตราการลดลงของอายุการใช้งานของฉนวนหม้อแปลงจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ซึ่งเรียกว่ากฎ 6°C แสดงถึงข้อจำกัดทางความร้อนที่เข้มงวดกว่ากฎ 8°C ที่เคยยอมรับก่อนหน้านี้

4.2 ผลกระทบของความชื้น

ความชื้นทำให้เซลลูโลสเสื่อมสภาพเร็วขึ้น ดังนั้น การผลิต CO และ CO2 ขึ้นอยู่กับปริมาณความชื้นในวัสดุเซลลูโลส ที่ความชื้นคงที่ ความชื้นสูงขึ้นจะผลิต CO2 มากขึ้น ในทางกลับกัน ความชื้นต่ำจะผลิต CO มากขึ้น

น้ำจิ๋วในน้ำมันฉนวนเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อคุณสมบัติของฉนวน น้ำจิ๋วในน้ำมันฉนวนส่งผลร้ายแรงต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้าและกายภาพเคมีของสื่อฉนวน ความชื้นสามารถลดแรงดันประจุไฟฟ้าในน้ำมันฉนวน เพิ่มค่า tan δ ทำให้น้ำมันฉนวนเสื่อมสภาพเร็วขึ้น และทำให้ประสิทธิภาพของฉนวนแย่ลง การสัมผัสกับความชื้นของอุปกรณ์ไม่เพียงแต่ลดความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของอุปกรณ์กำลังไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังอาจทำให้อุปกรณ์เสียหายและเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยของบุคคล

4.3 ผลกระทบของวิธีการป้องกันน้ำมัน

ออกซิเจนในน้ำมันหม้อแปลงทำให้ปฏิกิริยาการแยกฉนวนเร็วขึ้น ปริมาณออกซิเจนขึ้นอยู่กับวิธีการป้องกันน้ำมัน นอกจากนี้ วิธีการป้องกันที่ต่างกันทำให้เกิดสภาพการละลายและการกระจายตัวของ CO และ CO2 ในน้ำมันแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น CO มีความละลายต่ำ ทำให้สามารถกระจายตัวไปยังพื้นที่บนพื้นผิวน้ำมันในหม้อแปลงแบบเปิดได้ง่าย ซึ่งโดยทั่วไปจะจำกัดปริมาณส่วนแบ่งของ CO ไม่เกิน 300×10-6 ในหม้อแปลงที่ปิดสนิท เนื่องจากพื้นผิวน้ำมันถูกแยกออกจากอากาศ CO และ CO2 ไม่สามารถระเหิดได้ง่าย ทำให้มีปริมาณสูงขึ้น

4.4 ผลกระทบของแรงดันเกิน

① ผลกระทบของแรงดันเกินชั่วคราว: หม้อแปลงสามเฟสที่ทำงานตามปกติจะมีแรงดันเฟสต่อกราวด์ที่ 58% ของแรงดันเฟสต่อเฟส อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาดเดี่ยว แรงดันฉนวนหลักจะเพิ่มขึ้น 30% ในระบบกราวด์กลางและ 73% ในระบบไม่มีกราวด์กลาง ซึ่งอาจทำให้ฉนวนเสียหาย

② ผลกระทบของแรงดันเกินจากฟ้าผ่า: แรงดันเกินจากฟ้าผ่ามีแนวหน้าคลื่นที่สูงทำให้การกระจายตัวของแรงดันไม่เท่ากันในฉนวนตามยาว (ระหว่างรอบ ระหว่างชั้น ระหว่างแผ่น) อาจทำให้เกิดรอยไหม้บนฉนวนและทำให้ฉนวนแข็งเสียหาย

③ ผลกระทบของแรงดันเกินจากการสับเปลี่ยน: แรงดันเกินจากการสับเปลี่ยนมีแนวคลื่นที่ค่อยๆ เกิดขึ้น ทำให้มีการกระจายแรงดันที่เกือบเป็นเส้นตรง เมื่อคลื่นแรงดันเกินจากการสับเปลี่ยนถูกโอนจากวงจรหนึ่งไปยังอีกวงจรหนึ่ง แรงดันจะเป็นสัดส่วนกับอัตราส่วนของจำนวนรอบระหว่างสองวงจร ซึ่งสามารถทำให้ฉนวนหลักหรือฉนวนระหว่างเฟสเสื่อมสภาพและเสียหายได้ง่าย

4.5 ผลของพลังงานไฟฟ้าในกรณีของการลัดวงจร

แรงกระทำทางไฟฟ้าระหว่างการลัดวงจรที่ออกจากตัวแปลงไฟฟ้าอาจทำให้วงจรขดลวดของตัวแปลงไฟฟ้าเสียรูปและทำให้สายนำเลื่อนตำแหน่ง ทำให้ระยะห่างฉนวนเดิมเปลี่ยนแปลง ทำให้ฉนวนเกิดความร้อน เร่งการเสื่อมสภาพหรือเสียหาย ส่งผลให้เกิดการปล่อยประจุ แสงอาร์ก และข้อผิดพลาดจากการลัดวงจร

5.สรุป

โดยสรุป การเข้าใจสมรรถนะของฉนวนตัวแปลงไฟฟ้าและดำเนินการดูแลและบำรุงรักษาอย่างเหมาะสมมีผลโดยตรงต่อความปลอดภัย อายุการใช้งาน และความน่าเชื่อถือในการจ่ายไฟฟ้าของตัวแปลงไฟฟ้า ในฐานะอุปกรณ์หลักที่สำคัญในระบบไฟฟ้า พนักงานปฏิบัติงานและผู้บริหารที่ดูแลตัวแปลงไฟฟ้าต้องเข้าใจและเชี่ยวชาญในโครงสร้างฉนวนของตัวแปลงไฟฟ้า คุณสมบัติของวัสดุ คุณภาพกระบวนการ วิธีการบำรุงรักษา และเทคโนโลยีการวินิจฉัยทางวิทยาศาสตร์ แต่เพียงผ่านการจัดการการดำเนินงานที่เหมาะสมและได้รับการปรับปรุงเท่านั้น ประสิทธิภาพ อายุการใช้งาน และความน่าเชื่อถือในการจ่ายไฟฟ้าของตัวแปลงไฟฟ้าจึงจะได้รับการรับประกัน