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

Sa mabilis na pag-unlad ng ekonomiya ng China, 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 ipaliwanag ang apat na aspeto: konstruksyon ng transformer, pagprotekta ng transformer laban sa kidlat, mga suliraning nakaugnay sa transformer, at ingay ng transformer.

Ang isang transformer ay isang karaniwang gamit na elektrikal na may kakayahan na mag-convert ng enerhiyang elektrikal na AC. Ito ay maaaring i-transform ang isang anyo ng enerhiyang elektrikal (alternating current at voltage) sa ibang anyo ng enerhiyang elektrikal (na may parehong frequency ng alternating current at voltage). Sa praktikal na aplikasyon, ang pangunahing tungkulin ng transformer ay palitan ang antas ng voltage upang mas mapadali ang paghahatid ng kuryente. 

Ayon sa ratio ng output voltage sa input voltage, ang mga transformer ay nakaklasipiko 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, na ang pangunahing tungkulin ay sumupply ng kinakailangang voltages para sa iba't ibang mga aparato ng kuryente, at siguraduhin na ang mga user ay makakatanggap ng tamang voltage. Ang isang transformer na may voltage ratio na mas mataas sa 1 ay tinatawag na step-up transformer, na pangunahing ginagamit upang bawasan ang mga gastos sa paghahatid ng kuryente, minimina ang mga pagkawala ng kuryente sa panahon ng paghahatid, at palawakin ang layo ng paghahatid.

Konstruksyon ng Transformer
Sa mga medium at malaking kapasidad na power transformers, isinasagawa ang sealed oil tank, na puno ng transformer oil. Ang mga winding at core ng transformer ay naliligo sa langis upang makamit ang mas mahusay na pagdissipate ng init. Ginagamit ang insulating bushings upang ilimbag ang mga winding at konektado 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 esensyal 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 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 gumagawa ng tunog ang mga transformer sa panahon ng operasyon, pangunahin dahil sa electromagnetic forces na nagdudulot ng pagbibigwas ng main body at magnetostriction sa silicon steel sheets sa ilalim ng magnetic fields, pati na rin ang ingay na gawa ng mga fan at cooling system blowers. Ang sistema ng pandinig ng tao ay maaaring matanggap ang tunog lamang sa loob ng tiyak na vibration frequencies; 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 ang infrasound na nasa ibaba nito ay hindi maaaring matanggap. 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 mabawasan ang ingay sa pamamagitan ng pagbawas ng magnetic flux density at minimina ang magnetostriction sa core silicon steel sheets. Gayunpaman, ang pagbawas ng flux density ay nagdudulot ng paglaki ng laki ng core at bilang ng silicon steel sheets, na nagdudulot ng pagtaas ng gastos. Upang mabawasan ang ingay nang walang pagtaas ng gastos, ang pagdaragdag ng damping components ay epektibo. 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 cushioning. Ang damping structure na ito ay tumutulong sa pagbawas ng ingay sa panahon ng pagpapalaganap nito.

Pagprotekta ng Transformer Laban sa Kidlat
Sa China, napakaraming transformers ang nasinsaktan taun-taon dahil sa kidlat. Ayon sa mga awtoridad, sa mga nasinsaktang 10 kV distribution transformers, 4%–10% ay nasinsaktan dahil sa kidlat. Ang hindi tamang koneksyon ng grounding lead at maling pag-install ng lightning arresters ng transformer ay ang pangunahing sanhi ng pinsala na 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; wala ring 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 arresters.

Mga Suliranin ng 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 nagdulot ng brownout dahil sa aksidente o naranasan ang mga bagay tulad ng outlet short circuit, ngunit hindi pa ito nadisassemble; ang mga abnormal na phenomena ay nangyari sa panahon ng operasyon, na pumilit sa mga operator na i-shutdown ang transformer para sa pagsusuri o testing; sa panahon ng preventive testing, maintenance acceptance, o commissioning sa normal na kondisyong walang kuryente, ang isa o higit pang mga halaga ng parameter ay lumampas sa standard limits. Kung anumang sa mga nabanggit na sitwasyon ay nangyari sa aktwal na paggamit, dapat na agad na dumaan ang transformer sa mga susing pagsusuri at test upang siguraduhin na ito ay maaaring mag-operate nang normal.

Mga Hakbang upang Matukoy ang Presence ng Fault:

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

• Pangalawa, matukoy ang kalikasan 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, kalubhang, trend ng pag-unlad, hot spot temperature, at gas saturation level sa langis ay karaniwang indikador para matukoy ang presence ng fault.

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

Ang iba't ibang sanhi ay maaaring magresulta sa mga suliranin ng transformer, at 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 ng 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 transformer kadalasang nangangailangan ng pagpalit ng naapektuang winding; sa mga malubhang kaso, maaaring kailanganin ang pagpalit ng lahat ng windings, 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, modelo SFS2E8-31500/110) ay naranasan ang isang short-circuit accident, kasama ang tripping ng tatlong-side switches ng main transformer at activation ng heavy gas protection.

Pagkatapos ibalik ang transformer sa factory para sa repair, ang pagsusuri sa panahon ng hood lifting ay nagpakita: ang rust sa base at upper core (dahil sa ulan sa panahon ng aksidente); severe deformation ng medium-voltage winding sa phase C, collapse ng high-voltage winding sa phase C, at short circuit sa pagitan ng low- at medium-voltage windings dahil sa displacement ng clamping plates; severe deformation ng medium- at low-voltage windings sa phase B; ang low-voltage winding sa phase C ay nabuslot sa dalawang bahagi; at maraming fine copper particles at copper beads sa pagitan ng mga winding turns. Ang pangunahing sanhi ay kasama: insufficient insulation strength ng insulation structure; misaligned clamping strips, missing pads, at loose displacement; at loose windings.

Ang discharge ay pangunahing nagdudulot ng pinsala sa insulation ng transformer, na ipinakikita sa dalawang aspeto: Una, ang active gases na gawa ng discharge—tulad ng chlorine oxides, ozone, at heat—ay nagdudulot ng chemical reactions sa ilang 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 bumabaril 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 times the voltage, kasama ang audible discharge sounds at discharge levels na umabot sa 4000–5000 pC. Kapag ang inter-turn test voltage ay inabot sa 1.0 times at ang line-end test method ay binago sa 1.5 times voltage support, walang nangyaring discharge sound at ang discharge level ay biglaang bumaba sa ilalim ng 1000 pC. Sa panahon ng disassembly at pagsusuri, natuklasan ang tree-like discharge traces sa end insulation corner rings, pangunahin dahil sa substandard na insulation material.

Kapag nangyari ang partial discharge sa ibabaw ng solid insulation, lalo na kapag ang normal at tangential components ng electric field strength ay naroon, ang resulta ng aksidente ay pinakamalubha. Ang mga partial discharge faults ay maaaring mangyari sa anumang lugar na may mahinang 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 malawakang ginagamit na mga aparato sa elektronikong circuit at power systems. Bilang key equipment sa paggamit, distribusyon, at paghahatid ng kuryente, ang mga transformer ay may hindi maaaring palitan na papel. Kaya, dapat na mas maraming atensyon ang ibigay sa mga transformer sa praktikal na aplikasyon.