8 Langkah Utama untuk Mengurangkan Penyelarasan Separuh dalam Transformator Kuasa

Kebutuhan yang Meningkat untuk Sistem Pembiusan Transformator Kuasa dan Fungsi Penyejuk

Dengan perkembangan pesat jaringan kuasa dan peningkatan voltan penghantaran, jaringan kuasa dan pengguna elektrik meminta kebolehpercayaan isolasi yang semakin tinggi untuk transformator kuasa besar. Sejak ujian pelepasan separa adalah tidak merosakkan kepada isolasi tetapi sangat sensitif, ia dapat mendeteksi dengan berkesan cacat bawaan dalam isolasi transformator atau cacat yang mengancam keselamatan yang terjadi semasa pengangkutan dan pemasangan, ujian pelepasan separa di tempat kerja telah mendapat aplikasi yang meluas. Ia telah disenaraikan sebagai item ujian komisen wajib untuk transformator dengan voltan pengecasan 72.5 kV dan lebih tinggi.

1. Pelepasan Separakan dan Prinsipnya

Pelepasan separa, juga dikenali sebagai ionisasi elektrostatik, merujuk kepada aliran muatan elektrostatik. Di bawah voltan yang dikenakan tertentu, muatan elektrostatik pertama menjalani proses ionisasi pada posisi dengan insulasi yang lebih lemah di kawasan medan elektrik yang lebih kuat, tanpa menyebabkan kerosakan insulasi lengkap. Fenomena aliran muatan elektrostatik ini dipanggil pelepasan separa. Pelepasan separa yang berlaku berhampiran konduktor yang dikelilingi oleh gas disebut corona.

Pelepasan separa adalah pelepasan elektrik yang berlaku pada kedudukan tertentu di dalam isolasi dalaman transformator. Karena pelepasannya bersifat tempatan dan memiliki energi rendah, ia tidak secara langsung menyebabkan kerosakan lengkap pada isolasi dalaman.

Untuk ujian pelepasan separa pada transformator, China pada mulanya hanya melaksanakan keperluan bagi transformator berperingkat 220kV dan ke atas. Kemudian, piawaian IEC baru menetapkan bahawa pengukuran pelepasan separa harus dilakukan apabila voltan operasi maksimum peralatan Um ≥ 126kV. Piawaian nasional juga menetapkan bahawa bagi transformator dengan voltan operasi maksimum Um ≥ 72.5kV dan kapasiti berperingkat P ≥ 10,000kVA, pengukuran pelepasan separa harus dilakukan kecuali ditetapkan lain.

Metode ujian pelepasan separa mengikuti ketentuan dalam GB1094.3-2003, dengan had standard ditetapkan tidak melebihi 500pC. Namun, dalam kontrak sebenar, pelanggan sering meminta had ≤300pC atau ≤100pC. Perjanjian teknikal seperti ini memerlukan pembuat transformator untuk mengekalkan standard teknikal produk yang lebih tinggi.

2. Bahaya Pelepasan Separakan

Keparahan bahaya pelepasan separa berkaitan dengan penyebab, lokasi, dan tahap voltan permulaan dan pemadam. Voltan permulaan dan pemadam yang lebih tinggi bermaksud bahaya kurang, dan sebaliknya. Dari segi ciri pelepasan, pelepasan yang mempengaruhi isolasi padat merupakan ancaman terbesar kepada transformator, mengurangkan kekuatan isolasi atau bahkan menyebabkan kerosakan.

3. Penyebab Pelepasan Separakan

Faktor-faktor yang menyebabkan pelepasan separa termasuk pertimbangan reka bentuk yang tidak mencukupi, tetapi kebanyakan berasal dari proses pembuatan:

• Tepi tajam dan sisik komponen yang mencederai medan elektrik dan menurunkan voltan permulaan pelepasan;

• Benda asing dan debu yang menyebabkan konsentrasi medan elektrik, mengakibatkan pelepasan corona atau pelepasan pemutus di bawah medan elektrik luaran;

• Kelembapan atau gelembung gas. Kerana konstanta dielektrik air dan gas yang lebih rendah, pelepasan berlaku dahulu di bawah pengaruh medan elektrik;

• Hubungan kontak yang buruk komponen struktur logam gantung yang membentuk konsentrasi medan atau menyebabkan pelepasan percikan.

4. Langkah-langkah untuk Mengurangkan Pelepasan Separakan

4.1 Kawalan Debu

Di antara faktor-faktor yang menyebabkan pelepasan separa, benda asing dan debu adalah pencetus yang sangat penting. Hasil ujian menunjukkan bahawa partikel logam lebih besar daripada 1.5μm boleh menghasilkan jumlah pelepasan yang jauh melebihi 500pC di bawah pengaruh medan elektrik. Baik debu logam mahupun non-logam mencipta medan elektrik yang berkonsentrasi, menurunkan voltan permulaan pelepasan dan voltan pemutus isolasi.

Oleh itu, mengekalkan persekitaran dan badan inti yang bersih semasa pembuatan transformator sangat penting, dan kawalan debu yang ketat harus dilaksanakan. Bengkel anti-debu yang tertutup harus dibina berdasarkan tahap di mana produk mungkin terpengaruh oleh debu semasa pembuatan. Sebagai contoh, semasa penyusunan wayar, pembungkusan wayar kertas, pembuatan gulungan, penyusunan gulungan, penyusunan inti, pembuatan komponen isolasi, penyusunan inti, dan penyelesaian inti, tidak ada benda asing atau debu yang boleh dibiarkan atau masuk.

4.2 Pemprosesan Tumpuan Komponen Isolasi

Komponen isolasi sangat rentan terhadap pencemaran debu logam, kerana sekiranya debu logam melekat pada komponen isolasi, sangat sukar untuk menghapusnya sepenuhnya. Oleh itu, pemprosesan tumpuan di bengkel isolasi adalah perlu, dengan kawasan pemprosesan mekanikal yang khusus dipisahkan dari kawasan lain yang menghasilkan debu.

4.3 Kawalan Ketat Terhadap Sisik Lembaran Silikon

Laminasi inti transformator dibentuk melalui proses pemotongan longitudinal dan melintang, yang tidak dapat dielakkan mencipta sisik dengan tahap yang berbeza. Sisik-sisik ini tidak hanya menyebabkan sambungan pendek antara lapisan, membentuk arus sirkulasan dalaman yang meningkatkan kerugian beban kosong, tetapi juga secara efektif meningkatkan ketebalan inti sambil mengurangkan jumlah lapisan yang sebenarnya. Lebih penting lagi, semasa penyusunan inti atau operasi di bawah getaran, sisik mungkin jatuh ke badan inti, menyebabkan pelepasan. Bahkan sisik yang jatuh ke dasar tangki mungkin berjajar di bawah pengaruh medan elektrik, menyebabkan pelepasan potensial tanah. Oleh itu, sisik laminasi inti harus diminimumkan sebanyak mungkin. Untuk produk 110kV, sisik laminasi inti tidak boleh melebihi 0.03mm; untuk produk 220kV, mereka tidak boleh melebihi 0.02mm.

4.4 Terminal Tekanan Dingin untuk Wayar Pembawa

Penggunaan terminal tekan sejuk untuk kabel utama adalah langkah yang efektif untuk mengurangkan jumlah pelepasan separa. Penyolderan kuningan fosfor menghasilkan banyak zarah percikan yang mudah tersebar ke badan inti dan komponen isolasi. Selain itu, kawasan sempadan penyolderan memerlukan isolasi dengan tali asbes yang direndam air, yang memperkenalkan kelembapan ke dalam isolasi. Jika kelembapan tidak dikeluarkan sepenuhnya selepas pembalutan isolasi, ia akan menambah jumlah pelepasan separa transformator.

4.5 Pembundaran Tepi Komponen

Pembundaran tepi komponen bertujuan dua perkara: 1) Meningkatkan pengedaran medan elektrik dan meningkatkan voltan permulaan pelepasan. Oleh itu, komponen struktur logam dalam inti seperti gergaji, pelat tarikan, tapak kaki, sokongan, pelat tekan, tepi keluar, dinding riser bushing, dan plat penapis magnet pada dinding tangki dalaman harus menjalani pembundaran tepi. 2) Mencegah geseran yang menghasilkan serbuk besi. Sebagai contoh, bahagian kontak antara lubang angkat gergaji dan tali atau kait memerlukan pembundaran.

4.6 Lingkungan Produk dan Penyelesaian Inti Semasa Perakitan Akhir

Selepas pengeringan vakum inti, penyelesaian inti mesti dilakukan sebelum pemasangan tangki. Produk yang lebih besar dengan struktur yang lebih kompleks memerlukan masa penyelesaian yang lebih lama. Karena pencetakan inti dan pengencangan pemegang dilakukan dengan inti terdedah kepada udara, penyerapan kelembapan dan pencemaran debu mungkin berlaku semasa tempoh ini. Oleh itu, penyelesaian inti mesti dijalankan di kawasan bebas debu. Jika masa penyelesaian (atau masa terdedah kepada udara) melebihi 8 jam, rawatan pengeringan semula diperlukan. 

Selepas penyelesaian inti, bahagian tangki atas dipasang diikuti dengan penghisapan vakum dan pengisian minyak. Karena isolasi inti menyerap kelembapan semasa peringkat penyelesaian, rawatan pengeringan diperlukan, dicapai melalui penghisapan vakum produk. Ini adalah langkah penting untuk memastikan kekuatan isolasi produk tegangan tinggi. Tahap vakum ditentukan berdasarkan kelembapan inti dan lingkungan serta standard kandungan kelembapan, sementara tempoh vakum ditentukan berdasarkan masa keluar tungku, suhu, dan kelembapan lingkungan.

4.7 Pengisian Minyak Vakum

Tujuan pengisian minyak vakum adalah untuk menghapuskan titik mati dalam struktur isolasi transformator melalui penghisapan vakum, mengeluarkan udara sepenuhnya, dan kemudian mengisi minyak transformator dalam keadaan vakum untuk memastikan penyerapan lengkap inti. Selepas pengisian minyak, transformator mesti berdiri sekurang-kurangnya 72 jam sebelum ujian, kerana tahap penyerapan bahan isolasi bergantung pada ketebalan bahan isolasi, suhu minyak, dan masa perendaman. Penyerapan yang lebih baik mengurangkan kemungkinan pelepasan, menjadikan masa berdiri yang mencukupi sangat penting.

4.8 Pengetatan Tangki dan Komponen

Kualiti struktur pengetatan secara langsung mempengaruhi kebocoran transformator. Jika terdapat titik kebocoran, kelembapan akan pasti masuk ke dalam interior transformator, menyebabkan minyak transformator dan komponen isolasi lain menyerap kelembapan—ini adalah salah satu faktor yang menyebabkan pelepasan separa. Oleh itu, prestasi pengetatan yang wajar mesti dijamin.