Umur Transformer Dikurangi Setengah dengan Setiap Kenaikan 8°C? Memahami Mekanisme Penuaan Termal

Lama waktu transformator dapat beroperasi secara normal di bawah tegangan dan beban nominal disebut masa pakai transformator. Bahan yang digunakan dalam pembuatan transformator terbagi menjadi dua kategori utama: bahan logam dan bahan isolasi. Bahan logam umumnya dapat menahan suhu yang relatif tinggi tanpa kerusakan, tetapi bahan isolasi akan cepat menua dan rusak ketika suhu melebihi nilai tertentu. Oleh karena itu, suhu adalah salah satu faktor utama yang mempengaruhi masa pakai transformator. Dalam arti tertentu, masa pakai transformator dapat dikatakan sebagai masa pakai bahan isolasinya.

Menurunkan suhu memperpanjang masa pakai transformator

Lama waktu transformator dapat beroperasi secara normal di bawah tegangan dan beban nominal disebut masa pakai transformator. Bahan yang digunakan dalam pembuatan transformator terbagi menjadi dua kategori utama: bahan logam dan bahan isolasi. Bahan logam umumnya dapat menahan suhu yang relatif tinggi tanpa kerusakan, tetapi bahan isolasi akan cepat menua dan rusak ketika suhu melebihi nilai tertentu. Oleh karena itu, suhu adalah salah satu faktor utama yang mempengaruhi masa pakai transformator. Dalam arti tertentu, masa pakai transformator dapat dikatakan sebagai masa pakai bahan isolasinya.

Penurunan gradual sifat mekanis dan isolasi bahan isolasi akibat paparan jangka panjang terhadap medan listrik dan suhu tinggi disebut penuaan. Laju penuaan terutama bergantung pada faktor-faktor berikut:

• Suhu isolasi.

• Kadar air bahan isolasi.

• Untuk transformator terendam minyak, jumlah oksigen yang terlarut dalam minyak juga harus dipertimbangkan.

Tiga faktor ini menentukan masa pakai transformator. Praktek dan penelitian menunjukkan bahwa jika gulungan dapat terus-menerus menjaga suhu 95°C, maka transformator dapat dijamin memiliki masa pakai 20 tahun. Berdasarkan hubungan antara suhu dan masa pakai, "aturan 8°C" dapat diperoleh: dengan mengambil masa pakai pada suhu ini sebagai dasar, setiap kenaikan 8°C suhu gulungan, masa pakai transformator berkurang setengahnya.

Sebagian besar transformator listrik di Cina menggunakan isolasi minyak-kertas, yaitu isolasi Kelas A. Untuk transformator dengan isolasi Kelas A, dalam operasi normal, ketika suhu udara lingkungan 40°C, suhu operasi maksimum gulungan adalah 105°C.

Berdasarkan data dan praktek relevan:

• Ketika suhu operasi isolasi transformator 95°C, masa pakainya 20 tahun.

• Ketika suhu operasi isolasi transformator 105°C, masa pakainya 7 tahun.

• Ketika suhu operasi isolasi transformator 120°C, masa pakainya 2 tahun.

Suhu isolasi internal transformator, pada dasarnya dengan tegangan yang konstan, tergantung pada besarnya arus beban: arus beban yang lebih tinggi menyebabkan suhu isolasi lebih tinggi, sementara arus beban yang lebih rendah menghasilkan suhu isolasi yang lebih rendah.

Ketika transformator terlalu beban atau beroperasi pada beban nominal selama musim panas, isolasi internalnya berjalan pada suhu tinggi, mempercepat kerugian masa pakai. Ketika transformator beroperasi dengan beban ringan atau pada beban nominal selama musim dingin, isolasi internalnya berjalan pada suhu yang lebih rendah, memperlambat kerugian masa pakai. Oleh karena itu, untuk memanfaatkan kapasitas beban transformator sepanjang tahun tanpa mempengaruhi masa pakai normalnya, beban bulanan dapat disesuaikan dengan tepat.

Tegangan tinggi mempercepat penuaan transformator

Misalnya, peraturan menetapkan bahwa tegangan operasi transformator tidak boleh melebihi 5% dari tegangan nominalnya. Tegangan yang terlalu tinggi meningkatkan arus magnetisasi di inti transformator, mungkin menyebabkan saturasi inti, menghasilkan fluks harmonik, lebih lanjut meningkatkan kerugian inti, dan menyebabkan inti overheating. Tegangan yang terlalu tinggi juga mempercepat penuaan transformator, mempersingkat masa pakainya; oleh karena itu, tegangan operasi transformator tidak boleh terlalu tinggi.

Ketika bahan isolasi menua hingga batas tertentu, dibawah pengaruh getaran operasional dan gaya elektromagnet, isolasi mungkin retak, membuat kegagalan tembus listrik lebih mungkin terjadi dan mengurangi masa pakai transformator.

Menyesuaikan beban transformator untuk mencapai masa pakai ideal

Suhu isolasi internal transformator, pada dasarnya dengan tegangan yang konstan, tergantung pada besarnya arus beban: arus beban yang lebih tinggi menyebabkan suhu isolasi lebih tinggi, sementara arus beban yang lebih rendah menghasilkan suhu isolasi yang lebih rendah.

Ketika transformator terlalu beban atau beroperasi pada beban nominal selama musim panas, isolasi internalnya berjalan pada suhu tinggi, mempercepat kerugian masa pakai. Ketika transformator beroperasi dengan beban ringan atau pada beban nominal selama musim dingin, isolasi internalnya berjalan pada suhu yang lebih rendah, memperlambat kerugian masa pakai. Oleh karena itu, untuk memanfaatkan kapasitas beban transformator sepanjang tahun tanpa mempengaruhi masa pakai normalnya, beban bulanan dapat disesuaikan dengan tepat.

Perawatan yang tepat membantu memaksimalkan masa pakai transformator
Dikenal bahwa setelah transformator gagal, tidak hanya biaya perbaikan dan biaya downtime yang signifikan, tetapi juga membutuhkan 6 hingga 12 bulan untuk memutar ulang kumparan atau membangun kembali transformator daya besar. Oleh karena itu, program perawatan yang tepat akan membantu transformator mencapai masa pakai maksimal.

Tiga poin kunci dari program perawatan yang baik

Instalasi dan operasi

A. Pastikan beban tetap dalam batas desain transformator. Untuk transformator pendingin minyak, pantau dengan cermat suhu minyak bagian atas.
B. Lokasi instalasi transformator harus sesuai dengan standar desain dan konstruksinya. Jika dipasang di luar ruangan, pastikan transformator cocok untuk operasi di luar ruangan.
C. Lindungi transformator dari sambaran petir dan kerusakan eksternal.

Pengujian minyak

Daya tahan dielektrik minyak transformator menurun tajam seiring bertambahnya kadar air. Hanya 0,01% kadar air dapat mengurangi daya tahan dielektriknya hampir setengah. Kecuali untuk transformator distribusi kecil, sampel minyak dari semua transformator harus secara rutin dites uji breakdown untuk mendeteksi kelembaban dengan benar dan menghilangkannya melalui filtrasi.

Analisis gas kesalahan dalam minyak harus dilakukan. Menggunakan perangkat pemantauan online untuk delapan gas kesalahan dalam minyak transformator, ukur terus-menerus konsentrasi gas yang terlarut dalam minyak saat kesalahan berkembang. Dengan menganalisis jenis dan konsentrasi gas-gas tersebut, jenis kesalahan dapat ditentukan. Uji sifat fisik minyak harus dilakukan setiap tahun untuk memverifikasi kinerja isolasinya, termasuk uji kekuatan breakdown dielektrik, keasaman, tegangan interfacial, dll.