Kesalahan Umum pada Transformator Tenaga dan Teknologi Analisis & Diagnosis (2024)

Transformator daya merupakan peralatan listrik tegangan tinggi yang penting dan banyak digunakan dalam sistem kelistrikan. Jika terjadi kerusakan selama operasi, hal ini akan memengaruhi pasokan daya jaringan dan dapat menimbulkan kerugian ekonomi langsung yang lebih besar. Meskipun transformator saat ini dilengkapi dengan berbagai perlindungan, karena faktor internalnya sendiri, tingkat kegagalannya masih tinggi. Kingrun Instruments merangkum penyebab kerusakan transformator umum dan teknik diagnostik yang umum digunakan melalui analisis data lapangan kerusakan yang diumpan balik oleh pelanggan.

Dalam proses transmisi dan distribusi daya, transformator daya merupakan inti dari konversi dan penyaluran energi. Kecelakaan serius pada transformator tidak hanya menyebabkan kerusakan pada peralatan itu sendiri, tetapi juga mengakibatkan pemutusan pasokan listrik, yang menimbulkan kerugian ekonomi besar. Jenis kerusakan transformator beragam, dan tren kemunculan kerusakannya juga berbeda-beda. Hanya dengan memahami sepenuhnya kondisi operasi aktual transformator, menerapkan berbagai data online dan historis secara komprehensif, serta menggunakan berbagai teknik diagnostik, kerusakan tersembunyi dapat dideteksi tepat waktu dan potensi gangguan dapat dieliminasi pada tahap awal, sehingga menjamin operasi stabil sistem kelistrikan.

1 Analisis Kerusakan Umum pada Transformator Daya
1.1 Kerusakan Rangkaian Konduktif dan Saklar Pengatur Tegangan
Kerusakan pada rangkaian konduktif terutama disebabkan oleh kontak yang buruk pada penghantar, penyambungan kawat kumparan yang kurang baik, dan solderan yang tidak sempurna. Sambungan yang buruk akan menyebabkan panas bahkan terbakar, yang secara serius mempengaruhi operasi normal transformator dan pasokan daya aman jaringan; terminal penghantar transformator seluruhnya terbuat dari tembaga, dan konduktor aluminium tidak boleh disambungkan dengan baut ke terminal tembaga di tempat terbuka dan lembab. Ketika air yang mengandung garam terlarut, yaitu elektrolit, merembes di antara permukaan kontak tembaga dan aluminium, di bawah pengaruh kopling listrik, aluminium mengalami korosi listrik kuat, dan kontak cepat rusak, mengakibatkan panas bahkan kecelakaan besar.
Kerusakan saklar pengatur tegangan terutama disebabkan oleh kegagalan kontak utama saklar, kendur pada penghantar tap saklar, terbakarnya kontak saklar, dan tekanan kontak yang tidak memadai; kontak yang buruk pada saklar dalam saklar pengatur tegangan berbeban, serta kontak saklar yang terbakar.
1.2 Kerusakan Isolasi
Isolasi internal transformator daya besar adalah struktur komposit yang terdiri dari bahan isolasi seperti minyak, kertas, dan karton, yang terus menua di bawah tekanan listrik, panas, mekanis, dan lainnya. Terutama untuk transformator yang mendekati usia desain, bahan isolasinya mengalami penuaan dipercepat di bawah pengaruh atmosfer dan air, yang berdampak besar pada keamanan dan keandalan operasi transformator. Masuknya air ke transformator (termasuk masuknya air pada terminal bushing), kualitas minyak yang buruk (rugi dielektrik terlalu besar, adanya mikroorganisme, kadar air tinggi), dan panas berlebih lokal juga akan menyebabkan kerusakan isolasi dan dekomposisi termal bahan isolasi.
1.3 Kerusakan Produksi Gas
Kerusakan produksi gas umum meliputi pelepasan muatan dan panas berlebih. Berdasarkan kepadatan energi pelepasan, kerusakan pelepasan pada transformator sering dibagi menjadi tiga jenis: pelepasan parsial, pelepasan percikan, dan pelepasan energi tinggi. Kerusakan panas berlebih terutama disebabkan oleh kerusakan konduktor, kerusakan rangkaian magnetik, serta kontak dan sambungan yang buruk.
1.3.1 Pelepasan parsial terutama disebabkan oleh adanya gelembung udara dalam minyak atau rongga dalam bahan isolasi padat, yang cenderung menyebabkan pelepasan pertama di celah udara; pengaruh kondisi lingkungan eksternal. Jika penanganan minyak tidak sempurna, terbentuk gelembung udara dalam minyak, dll. Kualitas pembuatan yang buruk. Jika beberapa bagian memiliki sudut tajam, terjadi pelepasan. Pelepasan akibat kontak buruk antara bagian logam atau konduktor listrik. Meskipun kepadatan energi pelepasan parsial tidak besar, jika berkembang lebih lanjut, akan membentuk siklus pelepasan yang merugikan, yang akhirnya menyebabkan tembus atau rusaknya peralatan, dan menimbulkan kecelakaan serius.
1.3.2 Pelepasan percikan akibat potensi mengambang. Komponen pada potensi tanah, seperti pelindung magnetik pelat baja silikon dan berbagai baut logam pengencang, dll., terhubung longgar ke tanah dan lepas, mengakibatkan pelepasan potensi mengambang. Kontak buruk pada ujung bushing tegangan tinggi transformator juga akan membentuk potensi mengambang dan menyebabkan pelepasan percikan. Penyebab utama pelepasan percikan pada transformator adalah pengaruh kotoran dalam minyak. Pelepasan percikan dapat terjadi pada tegangan yang lebih rendah.
1.3.3 Pelepasan busur adalah pelepasan energi tinggi, yang sering disebabkan oleh tembus isolasi antar lilitan, diikuti putusnya penghantar atau flashover ke tanah dan busur pada saklar tap.
Kerusakan panas berlebih terutama disebabkan oleh kerusakan konduktor, kerusakan rangkaian magnetik, serta kontak dan sambungan yang buruk.
1.4 Kerusakan Kumparan
Kerusakan kumparan terutama meliputi penyambungan las, hubung singkat, hubung singkat antar fasa, kumparan ke tanah, hubung singkat antar lilitan, dll. Penyebab utamanya adalah (1) isolasi lokal transformator rusak selama perawatan dan pembuatan.
②Beban berlebih jangka panjang dan dissipasi panas yang buruk selama operasi transformator, benda asing masuk ke kumparan, mengakibatkan penuaan isolasi; ③Tekanan tidak ketat, proses pembuatan buruk, kekuatan mekanik transformator tidak tahan terhadap dampak hubung singkat, isolasi rusak, dan kumparan berubah bentuk; ④Kumparan lembab dan rusak. Hal ini akan menyebabkan isolasi mengembang dan menyumbat saluran minyak, mengakibatkan panas berlebih lokal pada transformator.
1.5 Kerusakan Kebocoran Minyak
Kebocoran minyak transformator tidak hanya membawa kerugian ekonomi besar dan polusi lingkungan bagi perusahaan listrik, tetapi juga mempengaruhi operasi aman transformator. Kebocoran terutama terjadi pada sambungan las tangki bahan bakar. Untuk rembesan pada sambungan datar, pengelasan dapat dilakukan langsung. Untuk rembesan pada sambungan sudut dan rusuk, sering sulit menemukan titik kebocoran secara akurat, atau setelah diperbaiki dengan las, bocor lagi karena tegangan internal. Untuk titik rembesan seperti itu, dapat ditambahkan pelat besi untuk perbaikan las, dan pelat besi dapat dipotong berbentuk spindel untuk perbaikan las pada sambungan di kedua sisi; pelat besi dapat dipotong segitiga untuk perbaikan las sesuai posisi sebenarnya sambungan tiga sisi.
Rembesan minyak dari dudukan menonjol atau flensa bushing tegangan tinggi. Bagian-bagian ini terutama disebabkan pemasangan gasket karet yang tidak tepat, dan flensa dapat direkat dan disegel selama operasi. Kebocoran pada bushing sisi tegangan rendah disebabkan oleh tarikan busbar dan penghantar keluar sisi rendah yang pendek, serta manik perekat tertekan pada ulir.
Kebocoran minyak pada pipa ledakan. Pipa ledakan adalah tindakan keamanan untuk menghindari pecahnya tangki transformator akibat kerusakan internal transformator yang mengakibatkan tekanan berlebih di dalam transformator. Namun, membran kaca pipa ledakan mudah pecah karena getaran selama operasi transformator, dan kaca tidak dapat diganti tepat waktu, sehingga kelembaban masuk ke tangki, membuat minyak isolasi lembab, tingkat isolasi menurun, dan keamanan peralatan terancam. Untuk itu, pipa ledakan dihilangkan dan katup pelepas tekanan dapat dimodifikasi.
1.6 Kerusakan Pentanahan Multipel
Inti besi transformator hanya boleh ditanahkan pada satu titik, dan pentanahan dua titik atau lebih adalah pentanahan multipel. Operasi pentanahan multipel inti transformator akan menyebabkan hubung singkat lokal dan panas berlebih pada inti di satu sisi. Di sisi lain, karena arus sirkulasi yang dihasilkan oleh kabel pentanahan normal inti, dapat terjadi panas berlebih lokal pada transformator, dan juga kerusakan pelepasan, yang membahayakan operasi aman transformator dan harus ditangani segera.

2 Metode Diagnosis Kerusakan dan Teknologi Pemantauan Daring Transformator Daya
2.1 Metode Analisis dan Diagnosis Kerusakan Transformator
Ada banyak metode analisis dan diagnosis kerusakan transformator, terutama meliputi metode inspeksi visual, metode uji pencegahan listrik, dan metode analisis gas terlarut dalam minyak.
2.1.1 Metode inspeksi visual. Untuk transformator yang beroperasi, beberapa sifat kerusakan yang jelas dapat didiagnosis langsung melalui inspeksi harian terhadap fenomena abnormal.
2.1.2 Metode uji pencegahan listrik. Metode uji ini adalah metode diagnostik utama untuk transformator, dan efektivitasnya adalah faktor penentu untuk akurasi hasil diagnosis. Mendapatkan hasil uji yang andal dan akurat melalui berbagai uji efektif adalah prasyarat dasar untuk diagnosis kerusakan transformator yang benar.
2.1.3 Analisis gas terlarut dalam minyak. Jenis gas terlarut dalam minyak memiliki hubungan korespondensi dengan sifat kerusakan internal transformator. Oleh karena itu, metode ini sangat efektif untuk mendiagnosis kerusakan internal transformator.
2.2 Teknologi Pemantauan Daring Transformator
Tujuan pemantauan daring transformator adalah untuk mengidentifikasi status transformator dengan mengumpulkan dan menganalisis sinyal karakteristik transformator, guna mendeteksi kerusakan awal transformator dan memantau tren perkembangan status kerusakan. Saat ini, pemantauan daring transformator daya adalah salah satu objek yang paling banyak diteliti di dunia, dan banyak metode berbeda telah diusulkan. Teknologi Analisis Gas Terlarut dalam Minyak. Karena kerusakan internal transformator yang berbeda akan menghasilkan gas yang berbeda, tujuan diagnosis isolasi transformator dapat dicapai dengan menganalisis komposisi, kandungan, laju produksi gas, dan persentase relatif gas dalam minyak.
Teknologi pemantauan daring pelepasan parsial. Pelepasan parsial (PD) dapat terjadi karena medan lokal yang berlebihan ketika transformator mengalami kerusakan internal atau beroperasi dalam kondisi keras. Perubahan nyata pada tingkat PD dan laju pertumbuhannya dapat menunjukkan perubahan yang terjadi di dalam transformator atau mencerminkan rongga, partikel logam, dan gelembung udara, dll., dari isolasi padat dalam isolasi karena kondisi cacat tertentu.
Metode analisis getaran. Analisis getaran adalah metode efektif yang banyak digunakan untuk memantau kerusakan transformator semacam itu. Dengan memantau dan menganalisis sinyal getaran transformator, tujuan memantau status transformator tercapai.
Teknologi pengukuran suhu inframerah. Teknologi pencitraan termal inframerah menggunakan detektor inframerah untuk menerima sinyal radiasi inframerah target yang diukur, memperkuatnya, mengonversinya menjadi sinyal video standar, dan kemudian menampilkan gambar termal inframerah melalui layar TV atau monitor. Ketika penghantar transformator kontak buruk, beroperasi kelebihan beban, dll., akan menyebabkan panas berlebih lokal pada rangkaian konduktif, dan pentanahan multipel inti besi juga akan menyebabkan

Metode analisis respons frekuensi. Analisis respons frekuensi adalah metode efektif untuk menilai apakah struktur kumparan atau penghantar transformator bergeser. Perpindahan mekanis kumparan akan menghasilkan perubahan kecil pada induktansi atau kapasitansi, dan metode respons frekuensi digunakan untuk memantau status kumparan transformator dengan mengukur perubahan kecil ini.
Indikator suhu kumparan. Indikator suhu kumparan digunakan untuk memantau suhu kumparan transformator, memberikan alarm keluar batas, dan memulai trip perlindungan saat diperlukan. Saat ini, telah dikembangkan teknologi baru untuk pemantauan suhu kumparan transformator besar, yaitu serat optik tertanam dalam kumparan transformator untuk mengukur suhu real-time kumparan secara langsung, sehingga meningkatkan teknologi pemodelan prediktif transformator dan mencapai tujuan memantau status suhu kumparan transformator secara real-time.
3 Kesimpulan

Dengan perkembangan pesat otomatisasi sistem tenaga, keandalan pasokan listrik semakin meningkat. Untuk memenuhi kebutuhan ini, sistem pemantauan daring yang lebih cerdas harus dikembangkan. Seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Sistem pemantauan cerdas daring ini mencakup sensor dari berbagai perangkat pemantauan kinerja dinamis transformator. Beberapa sinyal listrik yang dikumpulkan oleh berbagai sensor diproses oleh penguat dan rangkaian pengkondisi kemudian dihubungkan ke rangkaian konversi analog-ke-digital, dan beberapa diproses oleh kartu akuisisi analog-digital. Beberapa dihubungkan ke komputer industri setelah rangkaian antarmuka, data diproses oleh komputer depan, kemudian dikirim ke sistem diagnosis real-time kerusakan transformator unit pemroses pusat latar belakang untuk diagnosis dan analisis, dan hasil pemantauan diperoleh, serta kondisi abnormal transformator dipantau dan dialarmkan. Sistem pemantauan ini digabungkan secara organik dengan transformator itu sendiri untuk menganalisis dan mendiagnosis kerusakan transformator secara komprehensif, yang tidak hanya meningkatkan tingkat pemantauan real-time dan diagnosis berbantuan komputer kondisi operasi transformator, tetapi juga membantu pengguna mencapai tujuan operasi peralatan yang lebih andal dan ekonomis.

Kingrun Transformer Instrument Co.,Ltd.

Lebih Banyak Penguji Transformator dari Kingrun