Apa itu Pengujian Tanpa Beban dan Beban pada Transformer dan Bagaimana Cara Mengujinya?
Mengapa perlu melakukan uji beban nol dan uji beban pada transformator?
Uji beban nol dan uji beban pada transformator dilakukan untuk menilai kinerja dan kondisi operasionalnya, memastikan bahwa transformator dapat beroperasi dengan aman, stabil, dan efisien dalam kondisi kerja aktual. Kedua pengujian ini berfokus pada kondisi operasi transformator yang berbeda, bertujuan untuk memahami parameter inti dan kinerjanya di bawah berbagai kondisi beban.
1. Uji Beban Nol
Uji beban nol, juga disebut "uji rugi beban nol" atau "uji arus eksitasi," dilakukan dengan memberikan tegangan pengenal pada belitan primer sementara belitan sekunder dibiarkan terbuka. Tujuan utamanya adalah untuk menilai kinerja inti, rugi beban nol, dan arus eksitasi transformator. Alasan spesifiknya meliputi:
Pengukuran Rugi Inti (Rugi Beban Nol): Dalam kondisi beban nol, rugi pada transformator terutama disebabkan oleh histeresis dan arus eddy di inti. Mengukur rugi ini membantu menilai kualitas material inti dan proses manufaktur.
Pengukuran Arus Eksitasi: Dengan mengukur arus eksitasi yang mengalir ke sisi primer selama operasi beban nol, dapat dipahami arus yang diperlukan untuk mempertahankan fluks magnetik dalam transformator. Hal ini membantu menganalisis sifat magnetik inti.
Evaluasi Kinerja Inti: Uji beban nol juga membantu mendeteksi kondisi saturasi inti dan karakteristik magnetisasinya di bawah berbagai tingkat tegangan, memastikan inti beroperasi dalam rentang yang dirancang.
2. Uji Beban
Uji beban dilakukan dengan menghubungkan beban ke sisi sekunder transformator untuk menilai kinerjanya dalam kondisi kerja aktual. Pengujian beban dapat dibagi lagi menjadi uji hubung singkat dan uji rugi beban. Alasan utamanya meliputi:
Pengukuran Rugi Tembaga (Rugi Beban): Rugi pada transformator dalam kondisi berbeban terutama disebabkan oleh arus di belitan, yang menghasilkan rugi tembaga. Uji beban dapat mengukur rugi beban transformator secara akurat, memungkinkan penilaian efisiensi energinya.
Evaluasi Efisiensi Transformator: Uji beban memungkinkan perhitungan efisiensi transformator di bawah berbagai kondisi beban, membantu memahami kehilangan energi dan kinerja di bawah beban yang berbeda.
Analisis Karakteristik Regulasi Tegangan: Uji beban juga mengevaluasi karakteristik regulasi tegangan transformator, yaitu perubahan tegangan sekunder saat beralih dari beban nol ke beban penuh. Hal ini sangat penting untuk menjaga stabilitas tegangan di jaringan listrik.
Impedansi Hubung Singkat dan Penurunan Tegangan: Uji beban mengukur impedansi hubung singkat dan penurunan tegangan transformator, yang membantu menilai responsnya dalam kondisi gangguan.
Uji beban nol transformator dilakukan dengan memberikan tegangan pengenal dari kumparan di satu sisi transformator, sementara kumparan lainnya dibiarkan terbuka. Ukur rugi beban nol dan arus beban nol transformator. Arus beban nol dinyatakan sebagai persentase dari arus pengenal.
1. Uji tanpa beban dilakukan untuk mengukur rugi tanpa beban dan arus tanpa beban pada tegangan pengenal. Selama pengujian, sisi tegangan tinggi dalam keadaan terbuka, sisi tegangan rendah diberi tekanan, tegangan uji adalah tegangan pengenal sisi tegangan rendah, tegangan uji rendah, dan arus uji adalah persentase dari arus pengenal, yaitu beberapa per seribu atau beberapa per sepuluh ribu.
2. Pemilihan kapasitas catu daya untuk uji tanpa beban transformator: pastikan distorsi gelombang catu daya tidak melebihi 5%, dan kapasitas tanpa beban transformator harus kurang dari 50% dari kapasitas catu daya; kapasitas tanpa beban harus kurang dari kapasitas regulator tegangan jika regulator tegangan digunakan untuk tekanan. Saat menggunakan set generator untuk pengujian, kapasitas tanpa beban harus kurang dari 25% dari kapasitas generator.
Tegangan uji dari uji tanpa beban adalah tegangan pengenal sisi tegangan rendah, dan uji tanpa beban transformator terutama mengukur rugi tanpa beban. Rugi tanpa beban terutama adalah rugi inti. Besarnya rugi inti dapat dianggap tidak bergantung pada ukuran beban, yaitu rugi inti pada beban kering seperti rugi pada kondisi tanpa beban, tetapi ini berlaku pada tegangan pengenal. Jika tegangan menyimpang dari nilai pengenal, karena induksi magnetik dalam inti transformator berada di bagian jenuh kurva magnetisasi, rugi tanpa beban dan arus tanpa beban akan berubah drastis. Oleh karena itu, uji tanpa beban harus dilakukan pada tegangan pengenal.
Catatan: Saat mengukur rugi tanpa beban atau rugi beban pada transformator besar, karena faktor daya sangat rendah, cosφ bisa kurang dari atau sama dengan 0,1, sehingga harus menggunakan wattmeter dengan faktor daya rendah.
3. Melalui uji tanpa beban, cacat berikut pada transformator dapat ditemukan:
a. Isolasi yang buruk antara lembaran baja silikon.
b. Hubung singkat dan terbakar sebagian antara kutub inti besi dan antara lembaran.
c. Komponen isolasi seperti baut inti atau sabuk pengikat baja, pelat tekanan, dan yoke atas rusak dan terhubung singkat.
d. Lembaran baja silikon dalam rangkaian magnetik longgar, bergeser, dan celah terlalu besar.
e. Inti besi terhubung ke tanah di beberapa titik, kumparan memiliki hubung singkat antar-lilitan atau antar-lapisan, atau jumlah lilitan cabang paralel tidak seimbang, menyebabkan ketidakseimbangan potensial magnetik, dll.
f. Penggunaan lembaran baja silikon berkualitas rendah dengan konsumsi tinggi atau kesalahan dalam perhitungan desain.
Hasil pengukuran pemisahan fase dinilai berdasarkan prinsip-prinsip berikut:
1) Karena rangkaian magnetik fase ab dan fase bc sepenuhnya simetris, rugi yang diukur P0ab dan P0bc pada fase ab dan fase bc harus sama, dan penyimpangan umumnya tidak boleh melebihi 3%.
2) Karena rangkaian magnetik fase ac lebih panjang daripada rangkaian magnetik fase ab atau bc, rugi yang diukur pada fase ac harus lebih besar daripada fase ab atau bc (untuk transformator 35kV ke bawah umumnya 30% hingga 40%, untuk transformator 110kV ke atas umumnya 40% hingga 50%).
Contoh 1: Sebuah transformator 90MVA, 220/121/38.5 kV, I0=0,23%.
Satu fase: pab=41,3kW=pa+pb, pa=28kW, pc=2,35pa=4,95pb
pac=93,8kW=pa+pc, pb=13kW
pbc=79,1kW=pb+pa, pc=65kW
Analisis menemukan bahwa lilitan pertama (ujung keluaran) dari belitan tegangan rendah fase C mengalami hubung singkat antar-untai, belitan tegangan rendah terdiri dari 10 kawat tembaga pipih 2,3×10,5 mm yang diparalel, dengan dua kawat di lapisan luar membentuk hubung singkat, dan sebagian kawat tempara meleleh. Ini merupakan kecelakaan besar.
Ilustrasi:
1) Meskipun korsleting antarlilitan telah berkembang hingga titik di mana kawat tembaga meleleh, I0 jauh lebih kecil dari nilai desain, dan ketidakseimbangan tiga fase tidak menonjol. 2) Korsleting antarlilitan mencakup korsleting antarpenghantar, antarlilitan, dan antarlapisan. Dibandingkan ketiganya, arus sirkulasi awal antar kawat adalah yang terkecil (dengan asumsi resistansi kontak yang sama pada titik korsleting). Ini menunjukkan bahwa uji rugi-rugi beban nol layak untuk menemukan titik korsleting.
Contoh 2: Data beban nol sebuah transformator adalah sebagai berikut:
Eksitasi ab, korsleting bc, p0ab=44,6kW
Eksitasi bc, korsleting ac, p0bc=44,6kW
Eksitasi ac, korsleting ab, p0ac=55,2kW
Saat itu, rugi-rugi beban nol satu fase dikonversi ke rugi-rugi beban nol tiga fase, yang konsisten dengan data pabrik, dan data dianggap normal. Aksi gas ringan terjadi setelah dioperasikan.
Analisis hubungan rugi-rugi beban nol setiap fase: p0ac/p0ab=p0ac/p0bc=1,26, data ini tidak normal. Pengalaman membuktikan bahwa untuk transformator sebesar ini, seharusnya normal jika lebih besar dari 1,4. Setelah mengeliminasi masalah belitan dan tap changer, diperkirakan gangguan mungkin berada di inti besi fase B, dan kemungkinan pelepasan sebagian tidak dapat dikesampingkan.
Hasil uji beban nol fase tegangan pengenal adalah sebagai berikut:
Eksitasi bc, korsleting ac p0bc=37,6kW, daya dinyalakan selama 20 menit tanpa gas, data rugi-rugi tidak berubah;
Eksitasi ac, korsleting ab p0ac=52,6kW, rugi-rugi stabil, tidak ada gas, setelah 14 menit, p0ac tiba-tiba naik menjadi 58,8kW, bersamaan, gas dihasilkan, dan gas mencapai 600ml dalam 50 detik;
Eksitasi ab, korsleting bc p0ab=37,2kW, setelah 2 menit, p0ab tiba-tiba naik menjadi 42,6kW, dan gas dihasilkan bersamaan. Dari uji di atas terlihat bahwa ketika fluks magnetik melewati fase A, rugi-rugi akan meningkat dan gas akan dihasilkan. Untuk menentukan apakah gangguan berada di fase A, ulangi uji beban nol eksitasi bc dan korsleting ac. Saat tegangan pengenal tercapai, setelah kontinu 30 menit, rugi-rugi p0ab tetap tidak berubah dan tidak ada gas yang dihasilkan.
Analisis:
1) Gangguan berada di sirkuit magnet fase A (termasuk yoke besi atas dan bawah antara AB);
2) Gangguan awal berada di fase B, dan sekarang di fase A, serta muncul dan hilang dari waktu ke waktu, membuktikan bahwa titik gangguan dapat bergerak, dan diperkirakan merupakan konduktor logam.
Setelah pemeriksaan, bantalan yoke besi bawah ditemukan terlepas, dan akhirnya titik gangguan ditemukan: terdapat sepotong baja silikon di bawah limb belitan penjepit bawah fase AB, yang menyebabkan korsleting yoke besi sepertiga bagian.
JYW6100 Penguji Faktor Daya Beban Nol dan Beban Transformator
Kingrun Transformer Instrument Co.,Ltd.
Silakan Cek Lebih Banyak Tester Transformator/Gardu Induk dari Kingrun:
