Apa saja kerusakan umum pada transformator distribusi fasa tunggal?

Trafo distribusi fase tunggal, sebagai peralatan transformasi tegangan dan distribusi daya yang krusial dalam sistem tenaga, banyak digunakan di jaringan listrik pedesaan, area perumahan bertegangan rendah, dan area dengan beban fase tunggal yang terkonsentrasi. Dengan peningkatan proporsi beban fase tunggal di jaringan distribusi, tingkat kegagalan trafo fase tunggal juga meningkat. Identifikasi dan penanganan tepat waktu dari kerusakan-kerusakan ini sangat penting untuk memastikan pasokan listrik. Menurut penelitian terbaru, kerusakan umum pada trafo distribusi fase tunggal sebagian besar fokus pada lima kategori: kerusakan gulungan, penuaan isolasi, kebocoran minyak, suhu abnormal, dan kerusakan tap tegangan rendah. Kerusakan-kerusakan ini tidak hanya mengganggu operasi normal trafo tetapi juga dapat menyebabkan kerusakan peralatan dan gangguan pasokan listrik. Artikel ini akan menganalisis secara komprehensif penyebab, karakteristik, dan metode penanganan berbagai kerusakan, memberikan panduan praktis bagi personel operasi dan pemeliharaan sistem tenaga.

1. Kerusakan Gulungan

Kerusakan gulungan adalah jenis kerusakan yang paling sering terjadi pada trafo distribusi fase tunggal, termasuk hubungan singkat antar putaran, putus arus, dan kerusakan grounding gulungan. Sebagian besar disebabkan oleh penuaan bahan isolasi, kerusakan mekanis, atau cacat produksi. Hubungan singkat antar putaran pada gulungan akan menyebabkan panas lokal di dalam trafo, mempercepat penuaan isolasi, dan akhirnya dapat menyebabkan kerusakan total gulungan. Penelitian menunjukkan bahwa ketika ada hubungan singkat ringan pada gulungan trafo, perangkat tradisional seperti perlindungan diferensial dan perlindungan gas mungkin tidak beroperasi pada tahap awal kerusakan, sehingga menempatkan tuntutan yang lebih tinggi pada kemampuan identifikasi kerusakan personel operasi dan pemeliharaan.

(1) Manifestasi Kerusakan

• Suara Anomali: Trafo mengeluarkan suara "mendidih" minyak atau suara "desisan" discharge.

• Suhu Anomali: Suhu minyak melebihi standar. Ketika kandungan gas di minyak melebihi nilai perhatian, status trafo harus segera diperiksa (sesuai standar IEC).

• Imbalance Resistansi: Tingkat ketidakseimbangan resistansi DC gulungan melebihi 2% (nilai yang diperbolehkan), menunjukkan kemungkinan deformasi atau kontak buruk gulungan.

• Tegangan Anomali: Tegangan output tidak stabil dan turun signifikan. Selain itu, gulungan tegangan rendah lebih cenderung mengalami deformasi selama hubungan singkat tiba-tiba (gulungan tegangan rendah lebih cenderung mengalami deformasi di bawah tekanan).

(2) Tindakan Penanganan

• Pemadaman Darurat: Segera putuskan pasokan listrik dan hentikan operasi trafo.

• Deteksi Akurat: Gunakan termometer inframerah untuk memeriksa distribusi suhu gulungan, lokalisasi kerusakan; ukur resistansi DC dan kapasitansi untuk mengevaluasi derajat deformasi.

• Perbaikan dan Penggantian: Jika diperlukan, buka tutup untuk perawatan, perbaiki atau ganti gulungan yang rusak.

(3) Strategi Pencegahan

• Pengujian Rutin: Lakukan pengujian isolasi gulungan untuk memahami status isolasi.

• Hindari Overload: Larang keras operasi overload jangka panjang trafo untuk mengurangi risiko kerusakan gulungan.

• Pemeriksaan Pra-Pemeliharaan: Lakukan inspeksi preventif sebelum periode beban puncak untuk mengidentifikasi bahaya tersembunyi.

• Instalasi Stabil: Pastikan trafo dipasang dengan kuat untuk mengurangi dampak getaran pada gulungan.

2. Kerusakan Penuaan Isolasi

Penuaan isolasi adalah kerusakan kedua yang paling umum pada trafo distribusi fase tunggal, termasuk penuaan bahan isolasi padat dan degradasi isolasi minyak. Penuaan isolasi akan mengurangi kinerja isolasi trafo dan mempercepat penuaan keseluruhan peralatan. Menurut statistik, hal ini dapat mempersingkat masa pakai desain (35-40 tahun) trafo menjadi sekitar 20 tahun, yang terutama mencolok pada trafo yang telah beroperasi jangka panjang, dalam lingkungan yang keras, atau dengan operasi dan pemeliharaan yang tidak memadai.

(1) Manifestasi Kerusakan

• Perubahan Kualitas Minyak: Minyak trafo secara bertahap berubah dari kuning muda menjadi oranye atau coklat, dan bahkan muncul endapan karbon.

• Penurunan Isolasi: Nilai uji resistansi isolasi lebih rendah dari standar, dan volume discharge parsial meningkat.

• Suara Anomali: Suara operasi tajam dan tidak merata, dan laju penuaan berkorelasi positif dengan suhu (menurut teori Arrhenius, laju penuaan berlipat ganda untuk setiap kenaikan suhu 6°C).

(2) Metode Penanganan

• Analisis Sampel Minyak: Lakukan analisis kromatografi untuk mendeteksi kandungan gas khas dan menilai derajat penuaan.

• Pengolahan Minyak dan Bahan: Sesuai dengan situasi penuaan, putuskan apakah perlu mengganti minyak, mengganti bahan isolasi padat, dan melakukan perbaikan menyeluruh jika diperlukan.

(3) Strategi Pencegahan

• Deteksi Rutin: Regulerkan deteksi kualitas minyak dan pengujian resistansi isolasi untuk mengontrol status isolasi.

• Operasi Terkontrol Suhu: Pertahankan suhu yang wajar (standar GB: kenaikan suhu rata-rata gulungan trafo terendam ≤ 65°C, dan kenaikan suhu minyak atas ≤ 55°C).

• Optimasi Lingkungan: Perbaiki lingkungan operasi, kurangi erosi debu, kelembaban, dan gas berbahaya; pilih trafo efisiensi tinggi seperti tipe S11 untuk mengurangi kenaikan suhu dan kerugian.

3. Kerusakan Kebocoran Minyak

Kebocoran minyak adalah kerusakan yang sering dan berbahaya pada trafo distribusi fase tunggal. Ini mencakup lebih dari 40% kerusakan pada trafo tenaga, yang akan mempengaruhi kinerja isolasi dan pendinginan, serta menyebabkan kebakaran peralatan, pencemaran, dan kerugian ekonomi.

(1) Manifestasi Kerusakan

• Penurunan Level Minyak: Alat ukur level minyak menunjukkan penurunan level, dan noda minyak dapat dilihat di permukaan tangki minyak.

• Anomali Terkait: Suara operasi tajam dan tidak merata, isolasi minyak-kertas lembab, dan kebocoran meningkat pada hari hujan dan lingkungan kelembaban tinggi.

(2) Penyebab Kerusakan

Penuaan/rusaknya segel, retak las, instalasi bushing yang tidak tepat, sambungan longgar karena getaran, karat tangki minyak, dan tekanan minyak abnormal karena breather tersumbat.

(3) Metode Penanganan

• Perbaikan Berjenjang: Perbaiki kebocoran kecil secara sementara, dan segera matikan dan lakukan perbaikan menyeluruh untuk kebocoran serius.

• Perbaikan Akar: Ganti segel, perbaiki las/sambungan, bersihkan breather, dan pastikan operasi normal konservator minyak.

(4) Strategi Pencegahan

• Inspeksi Segel: Secara rutin periksa status segel, dan perkuat pengikatan di lingkungan bergetar.

• Peningkatan Material: Gunakan bahan segel berkualitas tinggi, bersihkan tangki minyak untuk mencegah korosi; trafo lama dapat diganti dengan produk dengan struktur segel baru.

4. Kerusakan Suhu Abnormal

Suhu abnormal adalah jenis kerusakan kunci pada trafo distribusi fase tunggal, termasuk panas berlebih gulungan, panas lokal inti besi, dan kenaikan suhu minyak. Ini adalah "pemicu" untuk kerusakan seperti penuaan isolasi, kebocoran minyak, dan deformasi gulungan. Menurut standar IEC, ketika titik panas tertinggi mencapai 140°C, gelembung akan terbentuk di minyak, yang akan mengurangi isolasi atau menyebabkan flashover, merusak trafo.

(1) Manifestasi Kerusakan

• Suhu Melebihi Standar: Alat ukur suhu minyak menunjukkan anomali, permukaan lokal panas berlebih dan berubah warna, dan level minyak konservator tidak normal.

• Suara Anomali: Mengeluarkan suara "dengungan", yang semakin keras seiring bertambahnya beban; warna minyak menjadi lebih gelap dan muncul endapan karbon.

(2) Penyebab Kerusakan

Overload trafo, kerusakan internal (hubungan singkat gulungan/inti besi), kerusakan sistem pendingin, suhu lingkungan tinggi, volume minyak kurang karena segel buruk, dan ventilasi instalasi yang buruk.

(3) Metode Penanganan

• Reduksi Beban dan Pemadaman: Segera kurangi beban atau matikan, dan periksa sistem pendingin.

• Diagnosis Akurat: Gunakan termometer inframerah untuk melokalisasi titik panas, ambil sampel minyak untuk analisis kromatografi, periksa kerusakan internal; perbaiki penyebab eksternal.

(4) Strategi Pencegahan

• Pemantauan dan Analisis: Secara rutin pantau suhu, bangun analisis tren; hindari overload jangka panjang.

• Optimasi Lingkungan: Optimalkan posisi instalasi untuk memastikan ventilasi; bersihkan kotoran pada radiator; tambah kapasitas atau operasikan beberapa unit secara paralel di area beban tinggi, dan pasang payung dan perangkat ventilasi di lingkungan suhu tinggi.

5. Kerusakan Tap Tegangan Rendah

Kerusakan tap tegangan rendah merupakan kerusakan unik pada trafo distribusi fase tunggal, termasuk kontak buruk, putus arus, dan sambungan salah. Karena sisi tegangan rendah sebagian besar menggunakan desain tap-off (seperti tiga/empat tap), kualitas sambungan secara langsung mempengaruhi tegangan output dan stabilitas operasi, yang umum terjadi pada trafo dengan fluktuasi beban besar dan operasi dan pemeliharaan yang tidak memadai.

(1) Manifestasi Kerusakan

• Anomali Tegangan: Tegangan output tidak stabil, terlalu tinggi/terlalu rendah.

• Suara Anomali: Mengeluarkan suara "decitan" "gesekan" mekanis, yang jelas ketika beban berubah; tegangan sisi tegangan rendah tidak seimbang, dan suhu operasi abnormal tinggi.

(2) Penyebab Kerusakan

Las tap buruk, oksidasi permukaan kontak, instalasi tidak aman, gagal memulihkan sambungan selama operasi dan pemeliharaan, hambatan kontak besar karena lingkungan lembab, dan aus kontak karena fluktuasi beban.

(3) Metode Penanganan

• Pemeliharaan Mati Listrik: Periksa sambungan tap, las ulang, dan rapatkan bagian longgar, ganti komponen yang usang.

• Pembersihan dan Perlindungan: Bersihkan bagian yang kontak buruk untuk memastikan kontak baik pada switch tap-changing.

(4) Strategi Pencegahan

• Pemeriksaan Rutin: Regulerkan pemeriksaan sambungan tap, dan gunakan bahan dan proses las berkualitas tinggi.

• Adaptasi Lingkungan: Perkuat tindakan anti-lembab di lingkungan lembab; untuk trafo dengan penyesuaian tap yang sering, ganti dengan metode sambungan yang andal; ganti peralatan lama dengan produk dengan desain tap baru.

6. Aplikasi Teknologi Monitoring Cerdas dalam Diagnosa Kerusakan

Dengan perkembangan jaringan pintar, mode diagnosis tradisional yang bergantung pada pengalaman manual dan instrumen sederhana secara bertahap digantikan oleh teknologi monitoring cerdas. Sistem diagnosa kerusakan berbasis kecerdasan buatan dapat memantau status operasi secara real-time, memberikan peringatan dini terhadap risiko, dan meningkatkan akurasi dan efisiensi diagnosa.

(1) Teknologi Utama

• Pengukuran Suhu dengan Sensor Inframerah: Dengan akurasi ±1°C, dapat mendeteksi suhu abnormal dengan akurat.

• Diagnosa dengan Pengenalan Signature Suara: Analisis frekuensi dan karakteristik suara operasi untuk membedakan antara suara normal dan kerusakan.

• Analisis Gas Terlarut dalam Minyak: Deteksi kandungan gas khas untuk menentukan jenis dan tingkat kerusakan internal.

• Sistem Pembelajaran Mesin: Integrasikan berbagai parameter untuk membangun model prediksi kerusakan.

(2) Efek Aplikasi

Setelah menerapkan pengukuran suhu inframerah, sebuah perusahaan listrik meningkatkan tingkat deteksi kerusakan sebesar 65% dan mempersingkat waktu penanganan sebesar 40%; pengenalan signature suara dapat mendeteksi kerusakan gulungan 3-6 bulan sebelumnya. Sistem cerdas juga dapat melokalisasi kerusakan dan mengevaluasi tingkat keparahan, memberikan dasar untuk keputusan operasi dan pemeliharaan.

7. Tindakan Pemeliharaan dan Pencegahan untuk Trafo Fase Tunggal

Sebagian besar kerusakan pada trafo distribusi fase tunggal terkait dengan operasi jangka panjang, lingkungan, dan pemeliharaan yang tidak memadai. Membangun sistem pemeliharaan ilmiah dan menerapkan tindakan pencegahan adalah kunci untuk mengurangi kerusakan dan memperpanjang masa pakai.

(1) Pemeliharaan Harian

• Pemeriksaan Kondisi Minyak: Secara rutin periksa level dan warna minyak untuk memastikan level minyak normal dan kualitas minyak baik.

• Pemantauan Status: Pantau suara operasi, pantau suhu, dan bangun analisis tren.

• Pemeriksaan Komponen: Periksa kebersihan, kerusakan, dan jejak discharge pada bushing; verifikasi sistem grounding (resistansi grounding 100 kVA dan di atas ≤ 4Ω, dan di bawah ≤ 10Ω).

• Manajemen Lingkungan: Pastikan instalasi stabil, bersihkan kotoran permukaan, dan cegah pelepasan polusi.

(2) Pencegahan Berjenjang

• Kerusakan Gulungan: Hindari overload dan lakukan pengujian isolasi rutin.

• Penuaan Isolasi: Operasikan dengan suhu terkontrol dan lakukan deteksi kualitas minyak rutin.

• Kebocoran Minyak: Secara rutin periksa segel dan perkuat pengikatan di lingkungan bergetar.

• Suhu Abnormal: Optimalisasi instalasi, pastikan ventilasi, dan pasang perangkat pemantauan suhu.

• Kerusakan Tap: Secara rutin periksa sambungan, gunakan proses las berkualitas tinggi, dan cegah kelembaban di lingkungan lembab.

(3) Adaptasi dan Optimalisasi Standar

Pilih trafo efisiensi tinggi sesuai GB20052-2020 untuk mengurangi kerugian dan kenaikan suhu; operasikan beberapa unit secara paralel di area beban tinggi untuk mengurangi tekanan beban pada satu unit; perkuat manajemen lingkungan untuk mengurangi erosi eksternal.

8. Kesimpulan dan Rekomendasi

Kerusakan umum pada trafo distribusi fase tunggal saling terkait, dan sebagian besar disebabkan oleh satu faktor yang menyebabkan manifestasi kerusakan berbagai jenis. Membangun sistem diagnosa kerusakan lengkap yang mengintegrasikan pengalaman tradisional dan teknologi cerdas dapat meningkatkan akurasi dan efisiensi diagnosa.

Rekomendasi Manajemen Operasi dan Pemeliharaan

• Sistem Pemantauan: Bangun sistem pemantauan komprehensif untuk berbagai parameter seperti suhu, suara, dan kualitas minyak untuk menguasai status secara real-time.

• Optimasi Lingkungan: Optimalisasi posisi dan metode instalasi untuk mengurangi dampak lingkungan.

• Uji Pra-Pemeliharaan: Secara rutin lakukan uji preventif (pengujian resistansi isolasi, deteksi kualitas minyak, dll.) untuk mengidentifikasi bahaya tersembunyi.

• Penyesuaian Dinamis: Sesuaikan mode operasi dan kapasitas trafo sesuai perubahan beban.