Pagsusuri at mga Pagsasama-samang Paraan para sa Pagkakamali ng Insulasyon sa 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 insulation system ng isang power transformer, na binubuo ng iba't ibang insulating materials, ay fundamental para sa wastong pag-operate nito. Ang serbisyo buhay ng isang transformer ay pangunahing matutukoy sa pamamagitan ng buhay ng mga insulating materials nito (oil-paper o resin).

Sa praktika, karamihan sa mga pagkakasira ng transformer ay nagmumula sa pinsala sa insulation system. Ang mga estadistika ay nagpapakita na ang mga pinsala na may kaugnayan sa insulation ay sumusunod sa higit sa 85% ng lahat ng aksidente ng transformer. Ang mga wastong pinapanatili na transformers na may pagsasaalang-alang sa insulation management ay maaaring makamit ang napakatagal na serbisyo buhay. Kaya, ang pagprotekta sa normal na operasyon ng transformer at pagpapatibay ng wastong pagmamaintain sa insulation system ay maaaring malaking tiyak na 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 ng 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 aging ng insulation ng transformer ay tumutukoy sa decomposition ng mga materyales na ito dahil sa mga environmental factors, na nagresulta sa pagbaba o pagkawala ng insulating strength.

Ang solid paper insulation ay isa sa mga pangunahing komponente ng insulation 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 halos 1300, na bumaba 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 end of life nito. Habang lumalangid ang insulating paper, ang DP at tensile strength nito ay unti-unting bumababa habang naglilikha ng tubig, CO, CO2, at furfural (furan aldehyde). Ang mga byproducts ng paglalangid na ito ay malaki ang pagiging masama sa electrical equipment, na nagbabawas ng breakdown voltage at volume resistivity ng insulating paper habang nagpapataas ng dielectric loss at nagpapababa ng 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 na maibalik. Dahil ang buhay ng transformer ay pangunahing nakadepende sa buhay ng insulating material, ang mga solid insulation materials ng oil-immersed transformer ay dapat na mayroong excellent electrical insulation properties at mechanical characteristics, na may mabagal na pagbaba ng performance sa loob ng taon ng operasyon—na nagpapakita ng mabuting aging characteristics.

1.1 Katangian ng Fiber Materials ng Papeles

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

Karagdagan pa, ang mga hydroxyl groups na ito ay maaaring ituring na mga sentro na nakaliligiran ng iba't ibang polar molecules (tulad ng acids at water), na nakakabit sa pamamagitan ng hydrogen bonds, na nagpapahirap sa fibers na madamage. 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 ganap 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 ang paper fibers ay umabsorb ng tubig, ang interaction sa pagitan ng hydroxyl groups ay nababawasan, na nagdudulot ng mabilis na pagka-deteriorate ng mechanical strength sa ilalim ng unstable fiber structure conditions. Kaya, ang mga paper insulation components tipikal na dadaan sa proseso ng pagdrying o vacuum drying treatment bago ang impregnation ng oil o insulating varnish bago gamitin.

Ang layunin ng impregnation ay panatilihin ang fibers na moist, na nagbibigay ng mas mataas na insulation at chemical stability kasama ang improved mechanical strength. Karagdagan pa, ang pagseal ng paper sa pamamagitan ng varnish ay nagbabawas ng moisture absorption, nagpaprevent ng oxidation ng materyal, at nagpupuno ng voids upang mabawasan 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 nakakaapekto sa performance ng oil, kaya ang mga aplikasyon ng paint ay dapat na maging maingat.

Siyasatin, ang iba't ibang komposisyon ng fiber material at iba't ibang antas ng kalidad ng parehong komposisyon ng fibers 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 malaking pagkakaiba sa performance kumpara sa ilang lokal na paperboards. 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 pagmamaintain ng transformer. Ang fiber paper ay nagbibigay ng espesyal na mga benepisyo kabilang ang practicality, mababang cost, convenient processing, simple forming at treatment sa moderate temperatures, light weight, moderate strength, at madali na absorpsyon ng impregnating materials (tulad ng insulating varnish at transformer oil).

1.2 Mechanical Strength ng Mga Materyales 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 ito mabali.

• Puncture Strength: Isang sukat ng kakayahan ng paper fibers na tanggapin ang pressure nang hindi ito mabali.

• Tear Strength: Ang lakas na kinakailangan upang mabali ang paper fibers ay dapat na sumasang-ayon sa relevant na standards.

• Kakayahan sa Pagtangisan: Ang lakas ng papel kapag itinambok o pressboard kapag itinulak ay dapat sumatisfy ang nakaugaliang mga pamantayan.

Ang kakayahang insulate ng solid ay maaaring masusunod 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 nilalaman ng furfural sa langis. Ito ay tumutulong sa pagsusuri kung ang panloob na mga problema ng transformer ay may kaugnayan sa solid insulation o kung ang sobrang init sa mababang temperatura ay nagdudulot ng lokal na pagtanda ng winding insulation, o upang matukoy ang antas ng pagtanda ng solid insulation. Sa operasyon at pag-aalamin ng mga materyales ng paper fiber insulation, dapat bigyan ng pansin ang pagkontrol ng rated load ng transformer, siguraduhing maayos ang paglapit ng hangin at pagdilim sa kapaligiran ng operasyon, at iwasan ang sobrang pagtaas ng temperatura ng transformer at kulang ng langis sa tanque. Dapat din linangin ang mga hakbang upang iwasan ang kontaminasyon at pagdeteriorate ng langis na maaaring mapabilis ang pagtanda ng fiber, na maaaring makapinsala sa kakayahang insulate, haba ng serbisyo, at ligtas na operasyon ng transformer.

1.3 Pagdeteriorate ng Mga Materyales ng Paper Fiber

Ito ay pangunahing binubuo ng tatlong aspeto:

• Pagkakatangi ng Fiber: Ang labis na init na nagdudulot ng paghihiwalay ng tubig mula sa mga materyales ng fiber ay mapabilis ang pagkakatangi ng fiber. Ang malambot at natatanggal na papel ay maaaring magresulta sa pagkawala ng insulation at electrical accident dahil sa mechanical vibration, electrodynamic stress, at operational wave impacts.

• Pagbaba ng Mechanical Strength ng Mga Materyales ng Fiber: Ang mechanical strength ng mga materyales ng fiber ay bumababa kasama ang paglalakas ng 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 bahagya, na nagreresulta sa hindi pagtagumpay ng insulating paper na makatitiis sa mechanical forces mula sa short-circuit currents o impulse loads.

• Pag-iikot ng Mga Materyales ng Fiber: Pagkatapos ng pagkakatangi, ang mga materyales ng fiber ay nag-iikot, na nagbabawas ng clamping force at maaaring magdulot ng paggalaw. Ito maaaring magresulta sa paglipat ng winding ng transformer at friction dahil sa electromagnetic vibration o impulse voltage, na nagdudulot ng pinsala sa insulation.

2. Mga Pagkawala ng Insulation ng Liquid Oil

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

2.1 Katangian ng Oil-Immersed Transformers:

① Malaking pagbabago sa electrical insulation strength, pinaikli ang insulation distance, at pinababa ang volume ng equipment; ② Malaking pagbabago sa effective heat transfer at dissipation, pinalaki ang allowable current density sa mga conductor, pinababa ang weight ng equipment. Ang init mula sa operating transformer core ay ipinapalipat sa pamamagitan ng thermal circulation ng transformer oil patungo sa casing at radiator ng transformer para sa pagdilim, na nagpapabuti ng effective cooling; ③ Ang oil immersion at sealing ay nagpapababa ng oxidation ng ilang internal components at assemblies, na nagpapahaba ng service life.

2.2 Katangian ng Transformer Oil

Ang operating transformer oil ay dapat mayroong matatag, mahusay na insulating at thermal conductivity properties. Ang mga pangunahing katangian ay kinabibilangan ng insulation strength (tan δ), viscosity, pour point, at acid value. Ang insulating oil na refined 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 matatag. Sa ilalim ng temperatura, electric field, at photo effects, ang langis ay patuloy na nag-o-oxidize. Sa normal na kondisyon, ang proseso ng oxidation ay nagsisimula nang mabagal; sa wastong pag-aalamin, ang langis ay maaaring panatilihin ang kinakailangang kalidad nang walang pagtanda hanggang 20 taon. Gayunpaman, ang metals, impurities, at gases na nasa langis ay mapabilis ang oxidation, nagdudulot ng pagdeteriorate ng kalidad ng langis, madilim ang kulay, nabubulag ang transparency, at tumataas ang moisture content, acid value, at ash content, na nagdudulot ng pagdeteriorate ng mga katangian ng langis.

2.3 Mga Dahilan ng Pagdeteriorate ng Transformer Oil

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

Ang contamination ay tumutukoy sa paghalo ng moisture at impurities sa langis—ito ay hindi mga produkto ng oxidation. Ang contaminated oil ay nagdudulot ng pagdeteriorate ng kakayahang insulate, pababa ang breakdown electric field strength, at tumaas ang 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, ngunit kasama rin ang mga impurities sa langis na mapabilis ang proseso ng oxidation, partikular na ang copper, iron, at aluminum metal particles.

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

Sa panahon ng oxidation ng transformer oil, ang moisture bilang catalyst at ang init bilang accelerator ay nagdudulot ng paggawa ng sludge. Ito ay nakakaapekto sa performance sa pamamagitan ng: malalaking precipitate particles sa ilalim ng impluwensya ng electric field; ang precipitation ng impurity na nakakonsentrado sa rehiyon ng pinakamalakas na 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 nagpapahirap sa pagdilim, mapabilis ang pagtanda ng materyales ng insulation, at nagdudulot ng pagbaba ng resistance at antas 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.

Sa maagang stage ng degradation: Ang langis ay lumilikha ng peroxides na sumasagupa sa mga materyales ng insulating fiber upang bumuo ng oxidized cellulose, na nagbabawas ng mechanical strength ng insulating fibers, nagdudulot ng pagkakatangi at pagshrink ng insulation. Ang lumilikhang acids ay malapot na fatty acids. Bagama't hindi sila gaanong corrosive kaysa sa mineral acids, ang kanilang rate ng paglago at impact sa organic insulating materials ay mahalaga.

Huling yugto ng pagkasira: Ang pagkabuo ng sludge ay nangyayari kapag ang mga asido ay nagkaroon ng corrosion sa copper, iron, insulating varnish, at iba pang materyales, na nagreresulta sa pagbuo ng sludge - isang malapot, asphalt-like polymeric conductive substance. Ito ay katamtamang nalulunod sa langis at mabilis na nabubuo sa ilalim ng impluwensya ng electric field, sumasabit sa mga insulating materials o sa mga gilid ng transformer tank, na nakakapagtatanim sa oil pipes at radiator fins, tumataas ang temperatura ng operasyon ng transformer at bumababa ang dielectric strength.

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

2.5 Pagsusuri, Pagtatasa, at Pagsasauli ng Langis ng Transformer

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

② Kontaminasyon ng Tubig sa Insulating Oil: Ang tubig ay isang malakas na polar substance na madaling ionize at decompose sa ilalim ng electric fields, tumataas ang conductive current sa insulating oil. Kahit na kaunti ang moisture, ito ay lubhang tumataas ang dielectric loss sa insulating oil. Ang pagsusuri ng moisture content ng langis ay maaaring magtukoy sa ganitong uri ng defect. Ang pressure vacuum oil filtration karaniwang nag-aalis ng moisture.

③ Mikrobiyal na Kontaminasyon ng Insulating Oil: Sa panahon ng pag-install o pag-raise ng core ng pangunahing transformer, ang mga insekto sa mga insulating components o ang residue ng pawis ng tao maaaring magdala ng bacteria, kontaminating ang insulating oil; o ang langis mismo maaaring may mga mikrobyo. Ang pangunahing mga transformer karaniwang gumagana sa 40-80°C na kapaligiran, na lubhang paborable para sa paglago at pagpaparami ng mikrobyo. Dahil ang minerals at proteins sa mikrobyo at ang kanilang mga excretions ay may mas mababang insulation properties kaysa sa insulating oil, ito ay tumataas ang dielectric loss ng langis. Mahirap ito lutasin sa pamamagitan ng on-site circulation treatment, dahil ang ilang mikrobyo ay laging nananatili sa solid insulation. Matapos ang treatment, maaaring muling makabalik ang insulation ng transformer nang pansamantalang, ngunit ang kapaligiran ng operasyon ay paborable para sa paglago ng mikrobyo, nagdudulot ng pagbagsak ng insulation taon-taon.

④ Alkyd Resin Insulating Varnish na may Polar Substances na Nalulunod sa Langis: Sa ilalim ng impluwensya ng electric field, ang mga polar substances ay nag-uundergo ng dipole relaxation polarization, na nagkokonsumo ng enerhiya sa AC polarization processes, tumataas ang 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 oras ng operasyon, ang hindi natapos na varnish ay unti-unting nalulunod sa langis, unti-unting nagdudulot ng pagbagsak sa insulation performance. Ang pagkakaroon ng ganitong defect ay may kaugnayan sa kumpletitud ng varnish treatment; ang isang o dalawang adsorption treatments maaaring makamit ang tiyak na epekto.

⑤ Langis na Kontaminado Lamang ng Tubig at Impurities: Ang ganitong kontaminasyon ay hindi nagbabago sa basic properties ng langis. Ang moisture maaaring alisin sa pamamagitan ng pagdrying; ang impurities maaaring alisin sa pamamagitan ng filtration; ang hangin sa langis maaaring alisin sa pamamagitan ng vacuum pumping.

⑥ Paghahalo ng Dalawang o Higit pang Iba't Ibang Pinagmulan ng Insulating Oil: Ang mga katangian ng langis ay dapat tugunan ang mga nakaugaliang specifications; ang specific gravity, freezing temperature, viscosity, at flash point ng langis ay dapat magkapareho; at ang stability ng mixed oil ay dapat tugunan ang mga requirement. Para sa degraded mixed oil, kinakailangan ng chemical regeneration methods upang i-separate ang mga deterioration products at ibalik ang mga katangian.

3. Insulation at Katangian ng Dry-Type Resin Transformer

Ang mga 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 Mga Uri ng Resin Insulation

Ang mga 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 mga 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 pagtugon sa quality requirements—tulad ng residual bubbles, local non-uniformity ng mixture, at potential local thermal stress cracking—hindi angkop ang mga transformer na ito para sa maalat, mainit na kapaligiran at mga lugar na may malaking pagbabago ng load.

② Epoxy Alkali-Free Glass Fiber Reinforced Vacuum Differential Pressure Casting Insulation: Ito ay gumagamit ng short alkali-free glass fibers o glass mat bilang outer layer insulation sa pagitan ng mga winding layers. Ang pinakamalayo na insulation wrapping thickness ay karaniwang isang thin insulation ng 1-3mm. Matapos ang paghalo ng epoxy resin casting material sa tamang proporsyon, inaalisan ng air bubbles sa ilalim ng mataas na vacuum bago ang casting. Dahil ang wrapping insulation thickness ay maliit, maaaring madaling mabuo ang partial discharge points dahil sa 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 kontrolin upang tiyakin 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 nagtatapos ng layer insulation treatment at coil impregnation nang sabay-sabay sa panahon ng winding. Hindi ito nangangailangan ng winding forming molds na kailangan sa dalawang naunang 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 mga resin transformers ay hindi lubhang naiiba mula sa mga oil-immersed transformers; ang pangunahing pagkakaiba ay nasa temperature rise at partial discharge measurements.

① Katangian ng Pataas ng Temperatura: Ang mga resin transformer ay may mas mataas na average na pataas ng temperatura kumpara sa mga oil-immersed transformer, kaya nangangailangan ng mas mataas na grade ng materyales ng insulation na may resistensya sa init. Gayunpaman, ang average na pataas ng temperatura ay hindi nagpapakita ng pinakamainit na spot temperature sa mga winding. Kapag ang grade ng resistensya sa init ng materyales ng insulation ay napili lamang batay sa average na pataas ng temperatura, o napili nang hindi tama, o ang mga resin transformer ay gumagana sa ilalim ng mahabang panahon ng overload, ang buhay ng service ng transformer ay maapektuhan.

Dahil ang sukat ng pataas ng temperatura ng transformer na karaniwang inaasahan ay hindi nagpapakita ng pinakamainit na spot temperature, kapag posible, ang mga infrared thermometer ay dapat suriin ang pinakamainit na spots ng mga resin transformer sa ilalim ng maximum load operation. Ang direksyon at anggulo ng cooling fan ay dapat i-adjust upang kontrolin ang lokal na pataas ng temperatura at siguruhin ang ligtas na pag-operate ng transformer.

② Katangian ng Partial Discharge: Ang magnitude ng partial discharge sa mga resin transformer ay may kaugnayan sa distribution ng electric field, uniformity ng mixture ng resin, at kung may residual bubbles o resin cracking. Ang magnitude ng partial discharge ay nakakaapekto sa performance, kalidad, at buhay ng service ng resin transformer. Kaya naman, ang pagsukat at pagtanggap ng mga lebel ng partial discharge ay naglalayong maging isang comprehensive na assessment ng manufacturing process at kalidad. Ang pagsusukat ng partial discharge ay dapat gawin sa panahon ng handover acceptance ng resin transformer at pagkatapos ng major repairs, gamit ang pagbabago sa partial discharge upang i-evaluate ang kalidad at stability ng performance.

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

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

Ang pangunahing mga factor na nakaaapekto 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 transformer 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 ang temperatura ay tumataas, ang moisture sa paper ay lumilipat sa oil; kabaligtaran, ang paper ay umiabsorb ng moisture mula sa oil. Kaya naman, sa mas mataas na temperatura, ang micro-water content sa insulating oil ng transformer ay mas malaki; kabaligtaran, ang micro-water content ay mas maliit.

Ang iba't ibang temperatura ay nagdudulot ng iba't ibang degrees ng cellulose ring opening, chain breaking, at kasamang gas production. Sa isang partikular na temperatura, ang CO at CO2 production rates ay nananatiling constant, nangangahulugan na ang CO at CO2 content sa oil ay tumataas linearly sa loob ng oras. Habang patuloy na tumataas ang temperatura, ang CO at CO2 production rates ay madalas tumataas exponential. Kaya naman, ang CO at CO2 content sa oil ay direktang may kaugnayan sa thermal aging ng insulating paper at maaaring gamitin bilang isang criterion para sa paghuhusga ng abnormalities sa paper layers ng mga sealed transformers.

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

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

4.2 Epekto ng Humidity

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

Ang trace moisture sa insulating oil ay isang mahalagang factor na nakaaapekto sa mga katangian ng insulation. Ang trace moisture sa insulating oil ay malaking nakakasira sa electrical at physicochemical properties ng insulating medium. Ang moisture ay maaaring bawasan ang spark discharge voltage sa insulating oil, taasin ang dielectric loss factor (tan δ), pa-accelerate ang aging ng insulating oil, at masira ang performance ng insulation. Ang exposure sa moisture ng equipment ay hindi lamang nagrereduce ng operational reliability at buhay ng power equipment, kundi maaari rin itong magdulot ng damage sa equipment at maging mapanganib sa personal safety.

4.3 Epekto ng Oil Protection Method

Ang oxygen sa transformer oil ay nagpapabilis ng decomposition reactions ng insulation, na may kaugnayan ang oxygen content sa mga 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 para ito ay madaling mag-diffuse sa surface space ng oil sa open-type transformers, na karaniwang limitado ang CO volume fraction sa hindi hihigit sa 300×10-6. Sa mga sealed transformers, dahil ang oil surface ay isolated mula sa hangin, ang CO at CO2 ay hindi madaling volatile, 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 masira ang 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 discharge traces sa insulation at masira ang solid insulation.

③ 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 ratio ng bilang ng turns sa pagitan ng dalawang windings, na madaling nagsisimulang magdeteriorate at masisira ang pangunahing insulation o phase-to-phase insulation.

4.5 Epekto ng Electrodynamic sa Short-Circuit

Ang mga puwersa ng electrodynamic sa panahon ng outgoing short circuits maaaring mag-cause ng deformation sa mga winding ng transformer at displacement ng mga leads, na nagbabago sa orihinal na insulation distances, nagdudulot ng pag-init ng insulation, pabilis na pag-aging o sira na nagreresulta sa discharge, arcing, at short-circuit faults.

5.Kaklusan

Sa kabuuan, ang pag-unawa sa performance ng insulation ng power transformer at ang pag-implementa ng maaring operasyon at maintenance ay direktang nakakaapekto sa kaligtasan, habang-buhay, at reliabilidad ng power supply ng transformer. Bilang mahalagang pangunahing kagamitan sa power systems, ang mga taong gumagamit, nangangalaga, at namamahala sa power transformer ay kailangan maintindihan at ma-master ang insulation structure, material properties, quality ng proseso, paraan ng maintenance, at siyentipikong teknolohiya ng diagnosis. Tanging sa pamamagitan ng optimized at maaring operational management maaari lamang matiyak ang efficiency, habang-buhay, at reliabilidad ng power supply ng power transformer.