Paano Mag-diagnose ng mga Sakit sa Transformer at Bawasan ang Ingay

Sa mabilis na pag-unlad ng ekonomiya ng Tsina, ang industriya ng kuryente ay patuloy na lumalaki sa saklaw, at tumataas ang mga pangangailangan para sa kapasidad ng nai-install at sa kapasidad ng bawat yunit ng mga transformer ng kuryente. Ang artikulong ito ay nagbibigay ng maikling pagkakataong pagpapakilala sa apat na aspeto: konstruksyon ng transformer, pagprotekta ng transformer laban sa kidlat, mga kasagabalang transformer, at ingay ng transformer.

Ang isang transformer ay isang karaniwang ginagamit na elektrikal na aparato na may kakayahan na mag-convert ng AC electrical energy. Ito ay maaaring magbago ang isang anyo ng electrical energy (alternating current at voltage) sa ibang anyo ng electrical energy (na may parehong frequency ng alternating current at voltage). Sa praktikal na aplikasyon, ang pangunahing tungkulin ng transformer ay ang pagbabago ng antas ng voltage upang mas mapadali ang paghahatid ng kuryente. 

Ayon sa ratio ng output voltage sa input voltage, ang mga transformer ay naklase bilang step-down o step-up transformers. Ang isang transformer na may voltage ratio na mas mababa sa 1 ay tinatawag na step-down transformer, kung saan ang pangunahing tungkulin nito ay ang pagbibigay ng kinakailangang voltage para sa iba't ibang elektrikal na aparato, at siguraduhin na ang mga gumagamit ay makatanggap ng tamang voltage. Ang isang transformer na may voltage ratio na mas mataas sa 1 ay tinatawag na step-up transformer, kung saan ang pangunahing tungkulin nito ay ang pagbabawas ng mga gastos sa paghahatid ng kuryente, minimis ng mga pagkawala ng kuryente sa panahon ng paghahatid, at pagpapahaba ng layo ng paghahatid.

Konstruksyon ng Transformer
Sa mga medium at malaking kapasidad na power transformers, binibigyan ito ng sealed oil tank na puno ng transformer oil. Ang mga winding at core ng transformer ay nalilibing sa langis upang makamit ang mas mahusay na pagdissipate ng init. Ginagamit ang insulating bushings upang ilimot ang mga winding at i-attach sa mga external circuits. Ang isang transformer ay pangunahing binubuo ng mga sumusunod na komponente: voltage regulating device, main body, outgoing terminal devices, oil tank, protective devices, at cooling devices. Ang voltage regulating device ay nahahati sa on-load at off-load tap changers, na tunay na isang uri ng tap switch; ang main body ay binubuo ng leads, core, insulation structure, at windings; ang outgoing terminal devices ay kasama ang low-voltage at high-voltage bushings; ang oil tank ay binubuo ng mga accessories (kasama ang oil sampling valves, nameplates, drain valves, grounding bolts, at wheels) at ang main tank body (kasama ang tank bottom, walls, at cover); ang protective devices ay kasama ang desiccant breathers, gas relays, conservator tanks, oil float relays, oil level indicators, temperature sensors, at safety vents; ang cooling devices ay binubuo ng coolers at radiators.

Ingay ng Transformer at Mga Paraan ng Pagbabawas
Kadalasang naglilikha ng tunog ang mga transformer sa panahon ng operasyon, pangunahin dahil sa electromagnetic forces na nagdudulot ng pagtitindig ng main body at magnetostriction sa silicon steel sheets sa ilalim ng magnetic fields, pati na rin ang ingay na nagmumula sa mga fan at cooling system blowers. Ang sistema ng pandinig ng tao ay maaaring matanto ang tunog lamang sa loob ng tiyak na frequency ng vibration; kapag ang frequency ay nasa pagitan ng 16 Hz at 2000 Hz, ito ay maaaring marinig. Ang ultrasound na nasa itaas ng range na ito at infrasound na nasa ibaba nito ay hindi maaaring matanto. Ang ingay ay nagpapalaganap mula sa core patungo sa hangin, windings, at clamping structures—ito ang pangunahing transmission path ng ingay ng power transformer. Maaaring bawasan ang ingay sa pamamagitan ng pagbabawas ng magnetic flux density at pag-minimize ng magnetostriction sa core silicon steel sheets. Gayunpaman, ang pagbabawas ng flux density ay nagdudulot ng paglaki ng laki ng core at bilang ng silicon steel sheets, na nagdudulot ng pagtaas ng gastos. Upang bawasan ang ingay nang hindi pagtaas ng gastos, mabisang pagsasama ng damping components. Halimbawa, ang paglalagay ng rubber form-fitting spacers sa pagitan ng low-voltage winding at core ay maaaring maging mas mahigpit ang winding at magbigay ng cushion. Ang damping structure na ito ay tumutulong sa pagbawas ng ingay sa panahon ng pagpapalaganap nito.

Pagprotekta ng Transformer Laban sa Kidlat
Sa Tsina, napakaraming mga transformer ang nasira taun-taon dahil sa lightning strikes. Ayon sa mga awtoridad, sa mga nasirang 10 kV distribution transformers, 4%–10% ay nasira dahil sa kidlat. Ang hindi tamang koneksyon ng grounding lead at maling pag-install ng lightning arresters ng transformer ay ang pangunahing sanhi ng pagkasira dulot ng kidlat. Ang mga pangunahing isyu ay kasama: hiwalay na grounding ng high-voltage at low-voltage side arresters at neutral point ng transformer; sobrang haba ng mga lead at maliit na cross-section ng grounding conductor; walang arrester sa low-voltage side; ang paggamit ng support structure bilang grounding conductor para sa high-voltage side arresters; at hindi pag-conduct ng preventive tests sa mga arrester.

Mga Kasagabalang Transformer
Kapag anumang mga pagbabago sa sumusunod ay nangyari sa isang transformer, maaaring gawin ang fault analysis batay sa aktwal na kondisyon ng operasyon nito: ang transformer ay nag-cause ng brownout dahil sa aksidente o naranasan ang mga bagay tulad ng outlet short circuit, ngunit hindi pa nangyari ang disassembly; ang mga abnormal na mga bagay ay nangyari sa panahon ng operasyon, na pinilit ang mga operator na isara ang transformer para sa inspeksyon o testing; sa panahon ng preventive testing, maintenance acceptance, o commissioning sa normal na power-off conditions, ang isa o higit pang parameter values ay lumampas sa standard limits. Kung anumang sa mga nabanggit na sitwasyon ay nangyari sa aktwal na paggamit, dapat na agad na mag-undergo ng mga related inspections at tests ang transformer upang siguraduhin na ito ay maaaring mag-operate nang normal.

Mga Hakbang upang Tukuyin ang Pagkakaroon ng Fault:

• Una, tukuyin ang posibilidad ng fault, at kung ito ay isang obvious (visible) o hidden (latent) fault.

• Pangalawa, tukuyin ang naturaleza ng fault—kung ito ay isang oil-related fault o solid insulation fault, thermal fault o electrical fault.

• Pangatlo, ang mga factor tulad ng fault power, oras ng relay activation dahil sa saturation, severity, development trend, hot spot temperature, at gas saturation level sa oil ay karaniwang mga indikador para tukuyin ang pagkakaroon ng fault.

• Pang-apat, hanapin ang angkop na paraan upang hanapin ang insidente. Kung ang transformer ay maaari pa ring mag-operate pagkatapos ng insidente, tukuyin sa panahon ng operasyon kung ang mga safety measures at monitoring methods ay kailangan ng adjustment, at kung ang internal inspection o repair ay kailangan.

Ang iba't ibang sanhi ay maaaring magresulta sa mga fault sa transformer, at ito ay maaaring ikategorya sa maraming paraan. Halimbawa, ayon sa circuit type, ito ay maaaring ikategorya bilang oil circuit faults, magnetic circuit faults, at electrical circuit faults. Sa kasalukuyan, ang pinakamadalas at pinakamalubhang fault sa transformer ay ang outlet short circuit, na maaari ring mag-trigger ng discharge faults. Ang mga short-circuit faults sa transformers ay karaniwang tumutukoy sa phase-to-phase short circuits sa loob ng transformer, ground faults sa leads o windings, at outlet short circuits.

Maraming aksidente ang resulta ng mga fault na ito. Halimbawa, ang isang short circuit sa low-voltage outlet ng isang transformer kadalasang nangangailangan ng pagpalit ng affected winding; sa mga seryosong kaso, lahat ng mga winding maaaring kailanganin ng pagpalit, na nagdudulot ng malaking economic losses at consequences. Ang mga short circuit ng transformer ay karapat-dapat na bigyan ng seryosong pansin. Halimbawa, ang isang transformer (110 kV, 31.5 MVA, model SFS2E8-31500/110) ay naranasan ang isang short-circuit accident, kasama ang tripping ng three-side switches ng main transformer at activation ng heavy gas protection.

Pagkatapos ibalik ang transformer sa factory para sa repair, ang inspeksyon sa panahon ng hood lifting ay nagpakita: ang rust sa base at upper core (dahil sa ulan sa panahon ng aksidente); seryosong deformation ng medium-voltage winding sa phase C, pagbagsak ng high-voltage winding sa phase C, at short circuit sa pagitan ng low- at medium-voltage windings dahil sa displacement ng clamping plates; seryosong deformation ng medium- at low-voltage windings sa phase B; ang low-voltage winding sa phase C ay nainit sa dalawang seksyon; at maraming fine copper particles at copper beads sa pagitan ng winding turns. Ang pangunahing mga sanhi ay kasama: hindi sapat na lakas ng insulation structure; misaligned clamping strips, nawawalang pads, at loose displacement; at loose windings.

Ang discharge pangunahing nagdudulot ng pinsala sa insulation ng transformer, na ipinakita sa dalawang aspeto: Una, ang active gases na nagmumula sa discharge—tulad ng chlorine oxides, ozone, at heat—nagdudulot ng chemical reactions sa ilalim ng tiyak na kondisyon, na nagdudulot ng lokal na corrosion ng insulation, pagtaas ng dielectric loss, at sa huli ay thermal breakdown. Pangalawa, ang mga discharge particles ay direktang bumomba sa insulation, na nagdudulot ng lokal na pinsala sa insulation na unti-unting lumalaki at sa huli ay nag-breakdown.

Halimbawa, ang isang transformer (63 MVA, 220 kV) ay naranasan ang discharge sa 1.5 beses ang voltage, kasama ang audible discharge sounds at discharge levels na umabot sa 4000–5000 pC. Kapag ang inter-turn test voltage ay binawasan sa 1.0 beses at ang line-end test method ay binago sa 1.5 beses voltage support, walang discharge sound at ang discharge level ay biglaang bumaba sa ibaba ng 1000 pC. Sa panahon ng disassembly at inspeksyon, natuklasan ang tree-like discharge traces sa end insulation corner rings, pangunahing dahil sa substandard na insulation material.

Kapag ang partial discharge ay nangyari sa ibabaw ng solid insulation, lalo na kapag ang normal at tangential components ng electric field strength ay naroon, ang resulta ng aksidente ay ang pinakamalubha. Ang mga partial discharge faults ay maaaring mangyari sa anumang lugar na may mahina na insulation material o concentrated electric fields, tulad ng sa pagitan ng winding turns, sa leads ng high-voltage winding electrostatic shields, sa pagitan ng phase barriers, at sa high-voltage leads.

Ang mga transformer ay malawak na ginagamit na elektrikal na aparato sa electronic circuits at power systems. Bilang key equipment sa power utilization, distribution, at transmission, ang mga transformer ay naglalarawan ng irreplaceable role. Kaya, dapat na mas maraming pansin ang ibigay sa mga transformer sa praktikal na aplikasyon.