การวิเคราะห์ความต้านทานฉนวนและแรงสูญเสียดีอิเล็กทริกของหม้อแปลงไฟฟ้า

1 บทนำ

หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญที่สุดในระบบไฟฟ้า และจำเป็นต้องเพิ่มการป้องกันและลดการเกิดข้อผิดพลาดและการเกิดอุบัติเหตุของหม้อแปลงให้มากที่สุด ความล้มเหลวของฉนวนประเภทต่างๆ ทำให้เกิดอุบัติเหตุของหม้อแปลงมากกว่า 85% ดังนั้น เพื่อให้แน่ใจว่าการดำเนินงานของหม้อแปลงปลอดภัย การทดสอบฉนวนของหม้อแปลงอย่างสม่ำเสมอจึงจำเป็นในการตรวจพบข้อบกพร่องของฉนวนล่วงหน้าและแก้ไขปัญหาที่อาจเกิดขึ้นได้ทันท่วงที ตลอดอาชีพของผม ผมได้ร่วมงานในการทดสอบหม้อแปลงอยู่บ่อยครั้ง สะสมความรู้ที่มากมายในด้านนี้ บทความนี้นำเสนอรายละเอียดเกี่ยวกับการทดสอบฉนวนของหม้อแปลงอย่างครอบคลุมและการสะท้อนสภาพของฉนวนโดยผลการทดสอบ

2 การวัดค่าความต้านทานฉนวนและความสัมประสิทธิ์การดูดซึม

2.1 การวัดค่าความต้านทานฉนวน

ระหว่างการวัดควรใช้เครื่องวัดเมกะโอห์มตามมาตรฐานเพื่อวัดค่าความต้านทานฉนวนระหว่างวงจรหม้อแปลงแต่ละวงกับพื้นดินและระหว่างวงจร ปลายของวงจรที่กำลังทดสอบควรถูกต่อสายสั้น ในขณะที่ปลายของวงจรที่ไม่ได้ทดสอบควรถูกต่อสายสั้นและต่อพื้นดิน ตำแหน่งและลำดับของการวัดควรปฏิบัติตามตารางด้านล่าง

เมื่อเปรียบเทียบค่าความต้านทานฉนวน ควรแปลงค่าเหล่านั้นให้อยู่ที่อุณหภูมิเดียวกันโดยใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ดังนี้:

ในสูตร:

R1 แทนค่าความต้านทานฉนวน (ในหน่วยเมกะโอห์ม) ที่วัดได้ที่อุณหภูมิ t1

R2 แทนค่าความต้านทานฉนวน (ในหน่วยเมกะโอห์ม) ที่คำนวณได้ที่อุณหภูมิ t2

ค่าความต้านทานฉนวนที่วัดได้นั้นจะถูกพิจารณาหลักๆ โดยการเปรียบเทียบผลลัพธ์ของการวัดแต่ละครั้งของแต่ละขดลวด เมื่อเปรียบเทียบกับผลทดสอบครั้งก่อนหน้า ควรมีการเปลี่ยนแปลงไม่มาก ทั่วไปแล้วไม่ควรน้อยกว่า 70% ของค่าที่วัดได้ครั้งก่อน ในระหว่างการทดสอบการใช้งานค่าควรไม่น้อยกว่า 70% ของค่าที่ทดสอบจากโรงงาน (ที่อุณหภูมิเดียวกัน)

เมื่อไม่มีค่าอ้างอิง มาตรฐานสำหรับค่าความต้านทานฉนวนโดยทั่วไปจะเป็นดังแสดงในตารางด้านล่าง

2.2 การวัดอัตราส่วนการดูดซึมและดัชนีโพลาไรเซชัน

อัตราส่วนการดูดซึมคืออัตราส่วนของค่าความต้านทานฉนวนที่วัดได้ด้วยเมกะโอห์มมิเตอร์ที่เวลา 60 วินาทีและ 15 วินาทีหลังจากการใช้แรงดัน อัตราส่วนการดูดซึมมีความไวต่อความชื้นในฉนวน เมื่ออุณหภูมิอยู่ระหว่าง 10°C ถึง 30°C อัตราส่วนการดูดซึมไม่ควรน้อยกว่า 1.3

สำหรับหม้อแปลงที่มีระดับแรงดัน 220kV ขึ้นไป หรือ 120MVA ขึ้นไป ควรวัดดัชนีโพลาไรเซชัน ดัชนีนี้คืออัตราส่วนของการอ่านค่าที่เวลาสิบนาทีและหนึ่งนาที โดยดัชนีโพลาไรเซชันไม่ควรน้อยกว่า 1.5

การวัดความต้านทานฉนวนและอัตราส่วนการดูดซึมเป็นวิธีที่ง่ายและทั่วไปในการตรวจสอบสภาพของฉนวนในหม้อแปลง การทดสอบนี้สามารถตรวจจับความชื้นในฉนวนและการชำรุดท้องถิ่น เช่น กระเบื้องป้องกันไฟฟ้าแตก สายไฟที่ติดพื้น ฯลฯ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ หากค่าความต้านทานฉนวนและอัตราส่วนการดูดซึมที่วัดได้ไม่ตรงตามค่าที่กำหนด หมายความว่ามีการชำรุดประเภทที่กล่าวมาในฉนวนแน่นอน

3 การทดสอบกระแสรั่วไหล

ในการทดสอบจะใช้เครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงและไมโครแอมมิเตอร์ จุดที่ใช้แรงดันแสดงอยู่ในตารางดังนี้:

มาตรฐานการใช้แรงดันทดสอบแสดงอยู่ในตารางต่อไปนี้

หลังจากเพิ่มแรงดันไฟฟ้าถึงแรงดันทดสอบแล้ว อ่านค่ากระแสไฟฟ้าตรงที่ผ่านขดลวดที่ทำการทดสอบในเวลาหนึ่งนาที ค่านี้คือค่ากระแสรั่วที่วัดได้

การทดสอบกระแสรั่วนั้นเป็นการวัดความต้านทานฉนวนโดยพื้นฐาน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการใช้แรงดันไฟฟ้าตรงที่สูงกว่าในการวัดกระแสรั่ว จึงสามารถตรวจพบข้อบกพร่องของฉนวนที่ไม่สามารถตรวจพบโดยใช้โอห์มมิเตอร์ เช่น ข้อบกพร่องจากการแตกบางส่วนของหม้อแปลงและข้อบกพร่องของปลอกสายนำ เมื่อวิเคราะห์และตัดสินใจเกี่ยวกับผลการวัด จะเปรียบเทียบกับหม้อแปลงที่คล้ายคลึงกัน และระหว่างขดลวดต่างๆ รวมถึงผลการทดสอบในปีก่อนหน้า โดยไม่คาดหวังให้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก หากค่าเพิ่มขึ้นทุกปี ควรให้ความสนใจเนื่องจากอาจบ่งบอกถึงการเสื่อมสภาพของฉนวนอย่างค่อยเป็นค่อยไป หากมีการเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันเมื่อเทียบกับปีก่อนหน้า อาจบ่งบอกถึงข้อบกพร่องที่ร้ายแรงซึ่งจำเป็นต้องตรวจสอบ

4 การวัดแทนเจนต์ของมุมการสูญเสียดีเอเล็กทริก

เนื่องจากโครงสร้างของหม้อแปลงเชื่อมต่อกับดินโดยตรง จึงใช้สะพานไฟฟ้าสลับเฟส QS1 แบบเชื่อมต่อกลับสำหรับการวัดแทนเจนต์ของมุมการสูญเสียดีเอเล็กทริก ตำแหน่งการวัดแสดงไว้ในตารางด้านล่าง

หมายเหตุ: เนื้อหาจริงของตารางไม่ได้ระบุไว้ในข้อความ ดังนั้นจึงกล่าวถึงในที่นี้ในแง่ทั่วไป หากคุณมีรายละเอียดหรือข้อมูลเฉพาะสำหรับตาราง สามารถรวมไว้ในคำแปลเพื่อความแม่นยำมากขึ้น

คำแปลนี้ครอบคลุมขั้นตอนทางเทคนิคในการทดสอบมุมการสูญเสียดีเอเล็กทริกและเหตุผลในการใช้อุปกรณ์บางอย่างเนื่องจากความพิจารณาเรื่องการเชื่อมต่อกับดิน นอกจากนี้ยังสะท้อนถึงความสำคัญของการเปรียบเทียบผลการทดสอบปัจจุบันกับข้อมูลประวัติเพื่อระบุปัญหาที่อาจเกิดขึ้นภายในระบบฉนวนของหม้อแปลง

ระหว่างการวัด ต้องทำการป้อนสายไฟสองขั้วของวงจรที่กำลังทดสอบให้สั้นลง ในขณะเดียวกันวงจรขดลวดเฟสที่ไม่ได้ทดสอบทั้งหมดต้องทำการป้อนสายไฟให้สั้นลงและต่อกราวด์ เพื่อป้องกันข้อผิดพลาดจากการวัดที่เกิดจากความเหนี่ยวนำของขดลวด

ค่ามาตรฐานของแทนเจนต์มุมการสูญเสียด้านฉนวนของขดลวดหม้อแปลง (ที่ 20°C) แสดงในตารางต่อไปนี้:

ค่าแทนเจนต์ของมุมการสูญเสียดีอิเล็กทริกไม่ควรเปลี่ยนแปลงอย่างมากเมื่อเทียบกับค่าประวัติ (โดยทั่วไปไม่ควรเกิน 30%) แรงดันทดสอบคือ 10 kV เมื่อแรงดันขดลวดเป็น 10 kV หรือมากกว่า และเท่ากับแรงดันจัดอันดับ (Un) เมื่อแรงดันขดลวดต่ำกว่า 10 kV

ขณะวัด ค่าแทนเจนต์ของมุมการสูญเสียดีอิเล็กทริกควรแปลงเป็นอุณหภูมิเดียวกันโดยใช้สมการทางคณิตศาสตร์ดังต่อไปนี้:

ในสูตร:

tgδ1 และ tgδ2 แทนค่า tan delta ที่อุณหภูมิ t1 และ t2 ตามลำดับ

การวัดค่าแทนเจนต์ของมุมการสูญเสียดีอิเล็กทริกของฉนวนขดลวดหม้อแปลงใช้เพื่อตรวจสอบการเข้าถึงความชื้นของหม้อแปลง การเสื่อมสภาพของฉนวน การเสื่อมสภาพของน้ำมัน การสะสมของตะกอนบนฉนวน และข้อบกพร่องเฉพาะที่รุนแรง หากค่าแทนเจนต์ของมุมการสูญเสียดีอิเล็กทริกที่วัดได้ไม่ตรงตามค่าที่กำหนด จะมีข้อบกพร่องประเภทที่กล่าวมาข้างต้นอยู่ในฉนวนแน่นอน

5 การทดสอบแรงดันไฟฟ้าสลับความถี่กำลัง

อุปกรณ์สำหรับการทดสอบแรงดันไฟฟ้าสลับความถี่กำลังโดยทั่วไปต้องการหม้อแปลงทดสอบ ตัวปรับแรงดัน เครื่องวัดแรงดันไฟฟ้าสถิตความสูงสูง และช่องว่างทรงกลม เมื่อจำเป็นอาจเชื่อมต่อแอมมิเตอร์สลับและต้านทานน้ำแบบอนุกรมในฝั่งแรงดันสูงได้ ในระหว่างการทดสอบ อุปกรณ์ทดสอบควรถูกเลือกอย่างเหมาะสมตามแรงดันทดสอบและความจุที่ต้องการของตัวอย่างทดสอบ