Bagaimana Kromatografi Gas Mendeteksi dan Mendiagnosis Kerosakan Transformator 500+ kV [Kajian Kasus]

0 Pengenalan
Analisis gas terlarut (DGA) dalam minyak isolasi adalah ujian penting untuk transformator daya besar yang direndam dalam minyak. Dengan menggunakan kromatografi gas, ia mungkin untuk mendeteksi penuaan atau perubahan dalam minyak isolasi dalaman peralatan elektrik berisi minyak, mengenal pasti cacat potensial seperti panas berlebihan atau peluruhan elektrik pada tahap awal, dan menilai dengan tepat keparahan, jenis, dan trend perkembangan cacat tersebut. Kromatografi gas telah menjadi kaedah penting untuk pemantauan dan memastikan operasi selamat dan stabil peralatan, dan ia telah dimasukkan ke dalam standard antarabangsa dan tempatan yang berkaitan [1,2].

1 Kajian Kasus
Transformator utama No. 1 di Substansi Hexin adalah model A0A/UTH-26700, dengan konfigurasi voltan 525/√3 / 230/√3 / 35 kV. Ia dibuat pada Mei 1988 dan dikeluarkan pada 30 Jun 1992. Pada 20 September 2006, sistem pemantauan komputer menunjukkan "operasi relay gas ringan pada transformator utama No. 1." Pemeriksaan seterusnya oleh kakitangan operasi mengungkapkan retakan dan kebocoran minyak yang serius pada kedua-dua bushing awal dan akhir Fasa B pada sisi 35 kV, serta hadirnya gas dalam relay gas, yang meminta permintaan penutupan segera. Sebelum insiden ini, ujian elektrik rutin dan ujian pemantauan minyak isolasi tidak menunjukkan aneh.

2 Analisis Kromatografi Gas dan Diagnosis Cacat
Sampel minyak dan gas dikumpulkan segera selepas penutupan untuk ujian kromatografi. Hasil ujian ditunjukkan dalam Jadual 1 dan 2. Hasil menunjukkan konsentrasi gas terlarut yang tidak normal dalam minyak transformator dan relay gas. Analisis menyeluruh dilakukan menggunakan data kromatografi dan kaedah kriteria kesetimbangan untuk menilai konsentrasi gas dalam sampel minyak dan gas.

Jadual 1 Rekod Kromatografi Minyak Isolasi dari Fasa B Transformator Utama No. 1 di Substansi Hexin (μL/L)

Jadual 2 Rekod Kromatografi Gas dari Relay Gas Fasa B Transformator Utama No. 1 di Substansi Hexin (μL/L)

Berdasarkan Standard Kualiti Minyak Transformator dalam Perkhidmatan, perhatian harus diberikan apabila mana-mana konsentrasi gas terlarut dalam minyak transformator 500 kV melebihi nilai yang ditentukan: hidrokarbon total: 150 μL/L; H₂: 150 μL/L; C₂H₂: 1 μL/L. Asetilena (C₂H₂) dikesan dalam minyak transformator dengan konsentrasi φ(C₂H₂) sebanyak 12.13 μL/L, melebihi ambang perhatian lebih daripada 12 kali. Berdasarkan kaedah analisis komponen melebihi [3], ditentukan secara awal bahawa ada cacat dalaman dalam transformator.

Analisis lanjutan berdasarkan gas ciri menunjukkan cacat pelepasan tenaga tinggi, kerana φ(C₂H₂) adalah penunjuk utama yang membezakan antara panas berlebihan dan peluruhan elektrik. Dengan menggunakan kaedah nisbah tiga IEC, nisbah yang dihitung adalah:
• φ(C₂H₂)/φ(C₂H₄) = 1.2,
• φ(CH₄)/φ(H₂) = 0.56,
• φ(C₂H₄)/φ(C₂H₆) = 6.6,
menghasilkan kod 102. Ini membawa kepada kesimpulan awal bahawa pelepasan tenaga tinggi (i.e., arcing) telah berlaku dalam transformator.

Menggunakan kaedah kriteria kesetimbangan [4] dan komposisi gas dalam relay gas, konsentrasi minyak teoretikal dihitung berdasarkan kelarutan gas yang berbeza dalam minyak. Nisbah αᵢ antara konsentrasi teoretikal dan terukur dalam minyak diturunkan (lihat Jadual 2). Berdasarkan pengalaman lapangan, dalam keadaan normal, nilai αᵢ bagi sebahagian besar komponen jatuh dalam lingkungan 0.5–2. Namun, semasa cacat tiba-tiba, gas ciri biasanya menunjukkan nilai αᵢ jauh lebih besar daripada 2. Dalam kasus ini, semua komponen gas dalam relay gas menunjukkan nilai αᵢ jauh lebih besar daripada 2, menunjukkan cacat dalaman tiba-tiba.

Hasil ujian elektrik menunjukkan bahawa rintangan kontak perubahan tap bawah beban, rintangan DC belitan, dan perbezaan fasa maksimum semua dalam had yang dapat diterima. Arus bocor antara belitan dan ke tanah, serta perbandingan sejarah mereka, tidak menunjukkan aneh. Parameter kehilangan dielektrik dan rintangan isolasi juga normal. Hasil ini mengecualikan masuknya kelembapan secara keseluruhan, penurunan isolasi utama, atau cacat isolasi yang meluas, mengesahkan bahawa sistem isolasi utama masih utuh.

Berdasarkan analisis menyeluruh hasil di atas, disimpulkan bahawa cacat arcing tiba-tiba telah berlaku di dalam transformator. Konsentrasi CO dan CO₂ dalam minyak tidak menunjukkan peningkatan yang signifikan, dan walaupun tahap hidrokarbon total meningkat, ia belum melebihi had. Ini menunjukkan bahawa keterlibatan isolasi padat berskala besar tidak mungkin. Namun, kerana nilai αᵢ yang tinggi untuk CO dan hidrokarbon total, ada kecurigaan tentang cacat pelepasan tiba-tiba yang melibatkan kerosakan lokal pada isolasi padat.

3 Pemeriksaan Dalaman dan Tindakan Pembetulan
Untuk menentukan penyebab utama, transformator dikosongkan dan diperiksa. Dua bushing 35 kV dan riser pada Fasa B dilepas untuk pemeriksaan, mengungkapkan bahawa jalur pengasingan voltan pada plat tekanan ujung koil telah hangus. Setelah menaikkan tutup tangki, didapati bahawa sokongan isolasi atas plat tekanan koil atas telah rusak akibat tekanan mekanikal jangka panjang, menyebabkan dua titik pengasingan. Ini menciptakan arus sirkulasi, menyebabkan arcing yang menghanguskan jalur pengasingan. Jumlah dan kadar gas yang dihasilkan yang besar menciptakan tekanan dalaman yang signifikan, menyebabkan retakan dan kebocoran minyak yang serius pada kedua-dua bushing 35 kV dekat titik pelepasan. Temuan pemeriksaan sepenuhnya sesuai dengan kesimpulan yang ditarik dari analisis kromatografi.

Tindakan Pembetulan:
• Gantikan komponen sokongan isolasi yang rosak;
• Lakukan degassing dan penyaringan minyak isolasi;
• Pulangkan transformator ke operasi normal setelah ujian penerimaan berhasil;
• Tingkatkan pemantauan operasional, dan resmi pengurusan rutin hanya setelah mengesahkan tiada isu lebih lanjut melalui pelacakan dan analisis berterusan.

4 Kesimpulan
(1) Kajian ini berhasil menerapkan kromatografi gas untuk mendiagnosis cacat arcing dalaman pada Fasa B transformator utama No. 1 di Substansi Hexin, memberikan pengalaman berharga untuk operasi dan diagnosis cacat transformator daya besar.

(2) Apabila relay gas transformator beroperasi, sampel minyak dan gas harus dikumpulkan untuk analisis kromatografi. Dengan menggabungkan hasil kromatografi, data sejarah, kaedah kriteria kesetimbangan, dan ujian isolasi, adalah mungkin untuk menentukan sama ada cacat itu dalaman atau berkaitan dengan komponen pembantu, dan mengenal pasti sifat, lokasi, atau komponen tertentu yang terlibat. Ini membolehkan pemeliharaan tepat waktu dan memastikan keselamatan peralatan.

(3) Analisis kromatografi minyak isolasi adalah salah satu langkah paling efektif untuk memantau operasi selamat peralatan elektrik berisi minyak. DGA rutin membolehkan deteksi awal dan pemantauan berterusan cacat dalaman dan keparahannya. Untuk memastikan operasi selamat transformator besar dan mengekalkan kesedaran tentang status kesihatannya, kromatografi gas harus dilakukan mengikut standard industri tenaga, dan frekuensi pengujian harus ditingkatkan jika perlu.