เครื่องทดสอบแรงดันทะลุของน้ำมันฉนวน หรือที่รู้จักกันในชื่อ เครื่องทดสอบความทนทานทางไดอิเล็กตริกของน้ำมันฉนวน, เครื่องทดสอบแรงดันทนของน้ำมันหม้อแปลง ฯลฯ เป็นเครื่องมือสำหรับวัดความแข็งแรงทางไดอิเล็กตริกของน้ำมันฉนวน ในการวิเคราะห์ผลการทดสอบจากเครื่องทดสอบแรงดันทนของน้ำมัน ควรเริ่มจากกลไกการเกิดการทะลุของน้ำมันฉนวน:
ด้วยอุปกรณ์ทำความสะอาดในปัจจุบัน หลังจากบำบัดน้ำมันฉนวนหลายครั้ง ปริมาณน้ำในน้ำมันมักจะมากกว่า 2 มก./กก. และจำนวนอนุภาคสิ่งเจือปนขนาดยาวกว่า 5 ไมครอน ต่อน้ำมัน 100 มล. มักไม่น้อยกว่าหลายพันอนุภาค นอกจากนี้ ในระหว่างกระบวนการเก็บตัวอย่างและการวัด ตัวอย่างน้ำมันย่อมสัมผัสกับบรรยากาศโดยรอบอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ความชื้นและฝุ่นในอากาศจึงแทรกซึมเข้าไปในน้ำมัน สิ่งเจือปนเหล่านี้ในน้ำมันรวมถึงโมเลกุลของน้ำที่ละลายอยู่ ซึ่งจับตัวกันอย่างแน่นหนากับโมเลกุลของน้ำมัน ในสภาพของโมเลกุลน้ำมันบริสุทธิ์ ก่อนที่จะเกิดโพลาไรเซชันและไอออไนเซชันระหว่างขั้วไฟฟ้าเป็นเวลานาน อนุภาคเหล่านี้จะจัดเรียงตัวและรวมกลุ่มตามแนวความแรงของสนามไฟฟ้า จากนั้นเกิดไอออไนเซชันกลายเป็นเส้นทางขนาดเล็ก หรือที่เรียกว่า "สะพานเล็ก" (small bridges) เส้นทางเล็กๆ เหล่านี้เชื่อมต่อระหว่างสองขั้วไฟฟ้า ส่งผลให้เกิดการทะลุของน้ำมันอย่างรวดเร็ว ยิ่งมีสิ่งเจือปนในน้ำมันมากเท่าใด การเกิดสะพานเล็กก็ยิ่งง่ายขึ้น และแรงดันทะลุก็จะต่ำลง การวัดแรงดันทะลุของน้ำมันฉนวน จึงเท่ากับเป็นการวัดปริมาณสิ่งเจือปนในน้ำมันฉนวน นั่นคือ การประเมินระดับการปนเปื้อนของน้ำมันฉนวน
กระบวนการทะลุของน้ำมันนั้นเกิดขึ้นแบบสุ่ม และสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสถานะชั่วขณะของสนามไฟฟ้าระหว่างช่องว่างน้ำมัน ความไม่สม่ำเสมอของการกระจายตัวของสิ่งเจือปนในน้ำมันและการเคลื่อนที่ของอนุภาคสิ่งเจือปน ทำให้การกระจายตัวของอนุภาคสิ่งเจือปนในช่องว่างน้ำมันเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา ดังนั้นตำแหน่งของสะพานในสนามไฟฟ้าจึงทำนายได้ยาก โดยเฉพาะกับขั้วไฟฟ้ารูปแผ่นมีมุมลบ (flat chamfered electrodes) สนามไฟฟ้าที่ค่อนข้างสม่ำเสมอจะครอบคลุมปริมาตรพื้นที่ที่ใหญ่กว่าสนามไฟฟ้าความเข้มเท่ากันที่เกิดจากขั้วไฟฟ้ารูปทรงกลมและทรงกลมมีฝาปิดมาก ทำให้ตำแหน่งของสะพานเล็กคาดเดาได้ยากกว่าและความน่าจะเป็นในการเกิดก็สูงกว่ามาก นี่คือเหตุผลพื้นฐานที่ทำให้ค่าแรงดันทะลุของน้ำมันที่วัดด้วยขั้วไฟฟ้าแผ่นมีมุมลบ ต่ำกว่าที่วัดด้วยขั้วไฟฟ้าอีกสองแบบ
จากกลไกการทะลุข้างต้น เราสามารถทราบได้ว่า แม้การทะลุของช่องว่างน้ำมันจะเกิดขึ้นในชั่วเวลาสั้นๆ แต่กระบวนการนั้นซับซ้อน แม้จะเป็นตัวอย่างน้ำมันถ้วยเดียวกัน ค่าที่วัดได้จากการทดสอบการทะลุหลายครั้งก็มีความกระจายตัวสูง ดังนั้นมาตรฐานการทดสอบต่างๆ จึงกำหนดให้นำค่าเฉลี่ยจากการทดสอบ 6 ครั้ง มาใช้เป็นผลการทดสอบ
การวิเคราะห์และประเมินผลการทดสอบจากเครื่องทดสอบแรงดันทนของน้ำมัน:
1. ความกระจายตัวของข้อมูลการทดสอบ
ความกระจายตัวของค่าที่วัดได้จากการทดสอบแรงดันทะลุ 6 ครั้ง ของตัวอย่างน้ำมันฉนวนหนึ่งๆ มีค่าสูง สาเหตุพื้นฐานมาจากสถานะการกระจายตัวของสนามไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้งสอง และสถานะการกระจายตัวของสิ่งเจือปนในน้ำมันฉนวน ณ ขณะเกิดการทะลุนั้น เป็นไปแบบสุ่ม ในการประมวลผลข้อมูล แนะนำให้เก็บตัวอย่างใหม่และทำการวัดใหม่ หากค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของข้อมูล 6 ค่า S ≥ 10 kV (ระยะห่างขั้วไฟฟ้า 2.5 มม.) พูดให้ถูกต้องแม่นยำกว่า ค่าแรงดันทะลุที่เราวัดได้ บ่งชี้เพียงความน่าจะเป็นของการเกิดการทะลุทางไฟฟ้าของน้ำมันฉนวนที่ใกล้เคียงกับค่าเฉลี่ยนั้น ส่วนความน่าจะเป็นของการทะลุที่ค่าสูงหรือต่ำเกินไปซึ่งเบี่ยงเบนจากจุดนี้จะต่ำกว่า ไม่ได้หมายความว่าน้ำมันฉนวนจะต้องทะลุที่จุดนี้เสมอไป การเลือกช่วงที่ค่าการทะลุมีความหนาแน่นมากกว่า และหาค่าเฉลี่ยจากค่าที่วัดได้ไม่น้อยกว่า 6 ค่า มาเป็นผลการวัด จะสมเหตุสมผลกว่า และสามารถสะท้อนระดับการปนเปื้อนโดยเฉลี่ยของน้ำมันฉนวนได้อย่างแท้จริงมากขึ้น
2. ความแม่นยำของข้อมูลการทดสอบ
การได้มาซึ่งค่าแรงดันทะลุของน้ำมันฉนวนที่แม่นยำและเชื่อถือได้ คือเป้าหมายสูงสุดของการทดสอบแรงดันทะลุ หากมีข้อสงสัยเกี่ยวกับผลการทดสอบ แนะนำให้ดำเนินการตามวิธีต่อไปนี้:
2.1 ตรวจสอบรูปคลื่นและแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าขาออกของอุปกรณ์เพิ่มแรงดัน งานนี้โดยทั่วไปผู้ผลิตได้ทำไว้แล้ว และความเป็นไปได้ที่จะมีการเปลี่ยนแปลงในการใช้งานปกติมีไม่มาก และข้อผิดพลาดที่เกิดจากการใช้งานโดยไม่มีความเสียหายชัดเจนมีค่าน้อยมาก
2.2 เมื่อผลการวัดอยู่ระหว่างเกณฑ์ผ่านกับไม่ผ่าน ให้ใช้วิธีการทดสอบเปรียบเทียบเพื่อตรวจสอบอิทธิพลของถ้วยน้ำมันและอิเล็กโทรดต่อผลลัพธ์ นั่นคือ ในเวลาเดียวกันแต่ต่างห้องปฏิบัติการกัน ใช้อิเล็กโทรดและถ้วยน้ำมันที่ต่างกันเพื่อหาค่าน้ำมันตัวอย่างเดียวกัน โดยภายใต้เงื่อนไขที่รับประกันว่าระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสองคู่คือ (2.5±0.1) มม. ค่าที่วัดได้สูงกว่าควรจะใกล้เคียงกับค่าจริงมากกว่า เนื่องจากมีเพียงระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดที่มากเกินไปเท่านั้นที่จะทำให้เกิดข้อผิดพลาดแบบบวก (ค่าสูงกว่าความเป็นจริง) ในการวัดแรงดันไฟฟ้าทะลุฉนวนของน้ำมัน ส่วนปัจจัยที่มีอิทธิพลอื่นๆ ที่เหลือ รวมถึงรูปร่างของอิเล็กโทรด ความแม่นยำในการผลิตและสภาพพื้นผิว วัสดุและรูปร่างของถ้วยน้ำมัน ฯลฯ จะทำให้ค่าที่วัดได้มีข้อผิดพลาดแบบลบ (ค่าต่ำกว่าความเป็นจริง) นั่นคือผลการวัดจะน้อยกว่าค่าจริง
จากการวิเคราะห์ ปัจจัยหลักที่มีผลต่อผลการทดสอบของเครื่องทดสอบแรงดันไฟฟ้าทะลุฉนวนน้ำมันมีดังนี้:
1. อิทธิพลจากสิ่งแวดล้อม
ฝุ่นละอองและไอน้ำในบรรยากาศจะแทรกซึมเข้าไปในตัวอย่างน้ำมันที่กำลังทดสอบอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ทำให้ค่าที่วัดได้ต่ำกว่าความเป็นจริง ดังนั้นมาตรฐานจึงมีการระบุถึงการใช้ฝาครอบป้องกันฝุ่นสำหรับถ้วยน้ำมันและให้ทำการวัดให้เสร็จโดยเร็วที่สุด หากเป็นไปได้ ควรทำการวัดในห้องปฏิบัติการที่มีเครื่องปรับอากาศ สะอาด และแห้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงฤดูฝนชื้นทางภาคใต้ของประเทศเรา และช่วงฤดูที่มีพายุฝุ่นทางภาคเหนือ เพื่อป้องกันไม่ให้สภาพแวดล้อมมีผลกระทบต่อผลการวัด
2. อิทธิพลจากเครื่องมือทดสอบ
เครื่องทดสอบแรงดันไฟฟ้าทะลุฉนวนน้ำมันประกอบด้วยอุปกรณ์เพิ่มแรงดัน (แบบมือหรืออัตโนมัติ) ถ้วยน้ำมันและอิเล็กโทรด อุปกรณ์กวน (แบบมือหรืออัตโนมัติ) อุปกรณ์แสดงผลข้อมูล (มาตรวัดแบบอนาล็อกหรือจอแสดงผลดิจิทัล/เครื่องพิมพ์) อุปกรณ์จับเวลา ฯลฯ ความผิดปกติของแต่ละส่วนจะทำให้ผลการวัดคลาดเคลื่อน เครื่องมืออัตโนมัติจะดีกว่า เนื่องจากในกระบวนการวัดจะขจัดอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ ที่ต้องพิจารณาได้เป็นส่วนใหญ่
2.1 ถ้วยน้ำมันและอิเล็กโทรด
รูปร่างของอิเล็กโทรดที่ต่างกัน สนามไฟฟ้าในบริเวณรอบๆ อิเล็กโทรดก็จะแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง สนามไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดแบบแผ่นที่มีมุมลบคมสามารถพิจารณาโดยประมาณว่าเป็นสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ ในขณะที่สนามไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดแบบทรงกลมและแบบทรงกลมมีฝาครอบเป็นสนามไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอ และน้ำมันฉนวนจะแสดงพฤติกรรมที่แตกต่างกันเกือบจะสมบูรณ์ในสนามไฟฟ้าที่ต่างกัน ความจุของถ้วยน้ำมันและความลึกของการจุ่มอิเล็กโทรดในน้ำมันฉนวนจะส่งผลต่อผลการวัด ซึ่งมีระบุไว้อย่างชัดเจนในมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง การปฏิบัติพิสูจน์แล้วว่าระดับการผลิตและการประกอบของอิเล็กโทรด รูปร่างและวัสดุของถ้วยน้ำมัน และความแตกต่างอื่นๆ จะทำให้ผลการวัดแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด
2.2 อุปกรณ์เพิ่มแรงดัน
ไม่ว่ารูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าขาออกของอุปกรณ์เพิ่มแรงดันจะคล้ายคลื่นไซน์หรือไม่ และไม่ว่าแรงดันไฟฟ้าขาออกจะแสดงผลสอดคล้องกับการส่งออกหรือไม่ มีผลกระทบอย่างมากต่อความแม่นยำของผลลัพธ์ และประสิทธิภาพของอุปกรณ์เพิ่มแรงดันในเครื่องมือทดสอบต่างๆ ต้องได้รับการรับรองว่าเป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐาน ประสิทธิภาพในส่วนนี้ของอุปกรณ์เพิ่มแรงดันควรได้รับการรับประกันจากผู้ผลิตในการออกแบบและผลิตเครื่องมือ
เครื่องทดสอบแรงดันทะลุของน้ำมันฉนวนรุ่น Kingrun JY6611 (oil BDV tester, oil dielectric strength tester) มีให้เลือกทั้งแบบ 80KV และ 100KV ออกแบบด้วยแนวคิดความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นไปตามมาตรฐาน IEC 156, ASTM D877, ASTMD1816, VDE0370
จุดเด่นเฉพาะของเครื่องมือนี้คือระบบเพิ่มแรงดันไฟฟ้าภายในแบบอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งทำให้ข้อมูลที่วัดได้มีความ
แม่นยำและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ใช้วัสดุฉนวนคุณภาพสูงและระบบระบายความร้อนในตัว เพื่อปกป้องความปลอดภัยของ
ผู้ปฏิบัติงานและยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือ
บริษัท คิงรัน ทรานสฟอร์เมอร์ อินสตรูเมนท์ จำกัด
