Bagaimana Mendiagnosis Kerosakan Transformator dan Mengurangkan Bunyi Bising

Dengan perkembangan ekonomi China yang pesat, industri tenaga juga telah berkembang secara bertahap dalam skala, meningkatkan keperluan terhadap kapasitas terpasang dan kapasitas unit tunggal transformator. Artikel ini memberikan pengenalan singkat mengenai empat aspek: struktur transformator, perlindungan petir transformator, gangguan transformator, dan bunyi transformator.

Transformator adalah peralatan elektrik yang biasa digunakan dan mampu menukar tenaga elektrik AC. Ia dapat mentransformasi satu bentuk tenaga elektrik (arus dan voltan bolak-balik) menjadi bentuk lain tenaga elektrik (dengan frekuensi arus dan voltan bolak-balik yang sama). Dalam aplikasi praktikal, fungsi utama transformator adalah untuk mengubah tahap voltan, menjadikan penyaluran tenaga lebih mudah.

Berdasarkan nisbah voltan keluaran terhadap voltan input, transformator diklasifikasikan sebagai transformator penurun atau transformator penaik. Transformator dengan nisbah voltan kurang dari 1 disebut transformator penurun, fungsinya utama adalah untuk menyediakan voltan yang diperlukan bagi pelbagai peralatan elektrik, memastikan pengguna menerima voltan yang sesuai. Transformator dengan nisbah voltan lebih besar daripada 1 disebut transformator penaik, yang berfungsi utama untuk mengurangkan kos penyaluran tenaga, mengurangkan kerugian tenaga semasa penyaluran, dan memanjangkan jarak penyaluran.

Struktur Transformator
Dalam transformator tenaga berskala sederhana hingga besar, tangki minyak tertutup disediakan, diisi dengan minyak transformator. Kumparan dan inti transformator direndam dalam minyak untuk mencapai pembuang haba yang lebih baik. Penyambung insulasi digunakan untuk mengeluarkan kumparan dan menyambungkannya ke litar luar. Transformator terdiri dari komponen-komponen berikut: peranti penyesuaian voltan, badan utama, peranti terminal keluar, tangki minyak, peranti pelindung, dan peranti pendingin. Peranti penyesuaian voltan dibahagikan kepada perubahan tap bawa beban dan tanpa beban, pada dasarnya adalah sejenis switch tap; badan utama terdiri dari kabel, inti, struktur insulasi, dan kumparan; peranti terminal keluar termasuk penyambung tegangan rendah dan tinggi; tangki minyak merangkumi aksesori (termasuk klep sampel minyak, plat nama, klep pembuangan, bolt grounding, dan roda) dan badan tangki utama (termasuk dasar tangki, dinding, dan tutup); peranti pelindung termasuk pemadam udara, relai gas, tangki pelembapan, relai float minyak, indikator paras minyak, sensor suhu, dan ventilasi keselamatan; peranti pendingin terdiri dari pendingin dan radiator.

Bunyi Transformator dan Langkah-langkah Pengurangan
Transformator sering menghasilkan bunyi semasa operasi, terutamanya disebabkan oleh daya elektromagnetik yang menyebabkan getaran badan utama dan magnetostriction pada lembaran besi silikon di bawah medan magnet, serta bunyi yang dihasilkan oleh kipas dan blower sistem pendingin. Sistem pendengaran manusia hanya dapat merasakan bunyi dalam frekuensi getaran tertentu; apabila frekuensi berada antara 16 Hz hingga 2000 Hz, ia dapat didengar. Ultrasonik di atas julat ini dan infrasonik di bawahnya tidak dapat dirasakan. Bunyi tersebar dari inti ke udara, kumparan, dan struktur klip—ini adalah laluan utama penyebaran bunyi transformator tenaga. Bunyi dapat dikurangkan dengan menurunkan ketumpatan fluks magnet dan mengurangkan magnetostriction pada lembaran besi silikon inti. Walau bagaimanapun, menurunkan ketumpatan fluks akan meningkatkan saiz inti dan jumlah lembaran besi silikon, meningkatkan kos. Untuk mengurangkan bunyi tanpa meningkatkan kos, penambahan komponen redaman adalah efektif. Sebagai contoh, meletakkan spes ruang karet antara kumparan tegangan rendah dan inti dapat mengencangkan kumparan dan memberikan bantalan. Struktur redaman ini membantu mengurangkan bunyi semasa penyebarannya.

Perlindungan Petir Transformator
Dalam China, banyak transformator rosak setiap tahun akibat sambaran petir. Menurut pihak berkenaan, di antara transformator distribusi 10 kV yang rosak, 4%–10% disebabkan oleh sambaran petir. Sambungan lead grounding yang tidak tepat dan pemasangan arrester petir transformator yang salah adalah penyebab utama kerusakan akibat petir. Isu-isu utama termasuk: grounding terpisah untuk arrester sisi tegangan tinggi dan rendah serta titik neutral transformator; lead yang terlalu panjang dan luas konduktor grounding yang terlalu kecil; ketiadaan arrester pada sisi tegangan rendah; menggunakan struktur sokongan sebagai konduktor grounding untuk arrester sisi tegangan tinggi; dan gagal melakukan ujian pencegahan pada arrester.

Gangguan Transformator
Semasa mana-mana perubahan berikut berlaku pada transformator, analisis gangguan boleh dilakukan berdasarkan keadaan operasi sebenarnya: transformator menyebabkan pemadaman kuasa akibat kemalangan atau mengalami fenomena seperti hubungan pendek outlet, tetapi belum terjadi pemecahan; fenomena abnormal berlaku semasa operasi, memaksa operator untuk mematikan transformator untuk pemeriksaan atau ujian; semasa ujian pencegahan, penerimaan penyelenggaraan, atau pemasangan di bawah keadaan pemadaman normal, satu atau lebih nilai parameter melebihi had standard. Jika mana-mana situasi di atas berlaku semasa penggunaan sebenar, transformator harus segera menjalani pemeriksaan dan ujian yang berkaitan untuk memastikan ia dapat beroperasi dengan normal.

Langkah-langkah untuk Menentukan Kehadiran Gangguan:

• Pertama, tentukan kemungkinan gangguan, dan sama ada ia adalah gangguan yang jelas (terlihat) atau tersembunyi (laten).

• Kedua, kenali sifat gangguan—sama ada ia adalah gangguan berkaitan minyak atau gangguan isolasi padat, gangguan thermal atau gangguan elektrik.

• Ketiga, faktor-faktor seperti kuasa gangguan, masa aktivasi relai akibat kejenuhan, tahap keparahan, trend perkembangan, suhu titik panas, dan tahap kejenuhan gas dalam minyak adalah penunjuk biasa untuk menentukan kehadiran gangguan.

• Keempat, cari kaedah yang sesuai untuk menangani insiden. Jika transformator masih dapat beroperasi selepas insiden, tentukan semasa operasi sama ada langkah-langkah keselamatan dan kaedah pemantauan perlu diubah, dan sama ada pemeriksaan dalaman atau penyelenggaraan diperlukan.

Pelbagai sebab dapat menyebabkan gangguan transformator, yang dapat diklasifikasikan dalam beberapa cara. Sebagai contoh, berdasarkan jenis litar, mereka dapat dikategorikan sebagai gangguan litar minyak, gangguan litar magnet, dan gangguan litar elektrik. Saat ini, gangguan transformator yang paling sering dan parah adalah hubungan pendek outlet, yang juga dapat memicu gangguan pelepasan. Hubungan pendek pada transformator biasanya merujuk pada hubungan pendek antara fasa di dalam transformator, hubungan pendek ke tanah pada kabel atau kumparan, dan hubungan pendek outlet.

Banyak kemalangan berlaku akibat gangguan tersebut. Sebagai contoh, hubungan pendek pada outlet tegangan rendah transformator sering memerlukan penggantian kumparan yang terpengaruh; dalam kasus yang parah, semua kumparan mungkin perlu digantikan, menyebabkan kerugian ekonomi dan akibat yang signifikan. Hubungan pendek transformator patut diberi perhatian serius. Sebagai contoh, sebuah transformator (110 kV, 31.5 MVA, model SFS2E8-31500/110) mengalami kemalangan hubungan pendek, disertai dengan pemutusan tiga sisi switch utama transformator dan aktivasikan perlindungan gas berat.

Setelah transformator dikirim kembali ke kilang untuk diperbaiki, pemeriksaan semasa pengangkatan tudung menunjukkan: karat pada kedua-dua dasar dan inti atas (disebabkan oleh hujan semasa kemalangan); deformasi serius pada kumparan tegangan menengah fasa C, runtuhnya kumparan tegangan tinggi fasa C, dan hubungan pendek antara kumparan tegangan rendah dan menengah akibat pergeseran plat klip; deformasi serius pada kumparan tegangan menengah dan rendah fasa B; kumparan tegangan rendah fasa C terbakar pada dua bahagian; dan banyak partikel tembaga halus dan manik tembaga di antara putaran kumparan. Penyebab utama termasuk: kekuatan isolasi struktur isolasi yang tidak mencukupi; strip klip yang tidak selaras, bantalan yang hilang, dan pergeseran yang longgar; dan kumparan yang longgar.

Pelepasan utamanya merosakkan isolasi transformator, ditunjukkan dalam dua aspek: Pertama, gas aktif yang dihasilkan oleh pelepasan—seperti oksida klorin, ozon, dan panas—menyebabkan reaksi kimia dalam keadaan tertentu, mengakibatkan korosi isolasi tempatan, peningkatan kehilangan dielektrik, dan akhirnya pecah panas. Kedua, partikel pelepasan secara langsung menyerang isolasi, menyebabkan kerusakan isolasi tempatan yang perlahan-lahan membesar dan akhirnya pecah.

Sebagai contoh, sebuah transformator (63 MVA, 220 kV) mengalami pelepasan pada 1.5 kali voltan, disertai dengan bunyi pelepasan yang terdengar dan tahap pelepasan sebanyak 4000–5000 pC. Apabila voltan ujian antara putaran diturunkan menjadi 1.0 kali dan kaedah ujian ujung baris diubah menjadi sokongan 1.5 kali voltan, tidak ada bunyi pelepasan dan tahap pelepasan turun drastis ke bawah 1000 pC. Setelah dibongkar dan diperiksa, jejak pelepasan berbentuk pohon ditemukan sepanjang cincin sudut isolasi ujung, terutamanya disebabkan oleh bahan isolasi yang tidak memenuhi standard.

Apabila pelepasan separa berlaku di permukaan isolasi padat, terutamanya apabila komponen normal dan tangensial kekuatan medan elektrik hadir, insiden yang berlaku paling parah. Gangguan pelepasan separa dapat berlaku di mana-mana lokasi dengan bahan isolasi yang buruk atau medan elektrik yang terkonsentrasi, seperti antara putaran kumparan, pada kabel sisi tinggi shield elektrostatik, antara penghalang fasa, dan pada kabel sisi tinggi.

Transformator adalah peralatan elektrik yang luas digunakan dalam litar elektronik dan sistem tenaga. Sebagai peralatan utama dalam penggunaan, pengedaran, dan penyaluran tenaga, transformator memainkan peranan yang tidak tergantikan. Oleh itu, perhatian lebih harus diberikan kepada transformator dalam aplikasi praktikal.