วัตถุประสงค์ของการทดสอบความต้านทานขดลวดกระแสตรงของหม้อแปลงหรือขดลวà¸

ความต้านทานกระแสตรงของหม้อแปลงหรือมอเตอร์ หมายถึง ค่าความต้านทานกระแสตรงของขดลวดแต่ละเฟส จุดประสงค์ของการวัดความต้านทานกระแสตรงคือเพื่อตรวจสอบว่ามีการลัดวงจรระหว่างรอบในขดลวดสามเฟสหรือไม่ เนื่องจากหากเกิดการลัดวงจรระหว่างเฟสภายในหม้อแปลง ค่ากระแสลัดวงจรจะสูงมาก ทำให้หม้อแปลงหรือมอเตอร์ไหม้ได้ง่าย ปรากฏการณ์ของความผิดปกตินั้นชัดเจน และสามารถประเมินได้จากภายนอก อย่างไรก็ตาม หากเกิดการลัดวงจรระหว่างรอบของขดลวดในเฟสใดเฟสหนึ่ง ค่ากระแสลัดวงจรจะน้อยกว่า การป้องกันแก๊สของหม้อแปลงจะตัดวงจร แต่ยากที่จะมองเห็นว่าหม้อแปลงเองมีข้อบกพร่องจากลักษณะภายนอกของหม้อแปลง

โดยการวัดความต้านทานกระแสตรงของแต่ละเฟส ทำให้สามารถตัดสินได้ง่ายว่ามีการลัดวงจรระหว่างรอบภายในหรือไม่ ผ่านการเปรียบเทียบค่าความต้านทานสามเฟส: หากค่าความต้านทานแตกต่างกันมาก โอกาสเกิดข้อบกพร่องจากการลัดวงจรระหว่างรอบก็สูงมาก หากค่าคล้ายกันมาก ก็สามารถตัดประเด็นนี้ออกไปได้
เนื่องจากตามโครงสร้างของหม้อแปลง ขดลวดส่วนใหญ่ถูกหุ้มฉนวนด้วยวัสดุฉนวนของสายไฟเอง หากการจัดการฉนวนมีข้อบกพร่อง และหม้อแปลงมีโหลดมาก ฉนวนที่อ่อนแอมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการลัดวงจรระหว่างรอบ ดังนั้น จุดประสงค์ของการวัดความต้านทานกระแสตรงคือเพื่อตัดสินว่าหม้อแปลงมีการลัดวงจรระหว่างรอบหรือไม่ ซึ่งช่วยในการแก้ไขปัญหาได้ง่ายขึ้น

จุดประสงค์ของการวัดความต้านทานขดลวดกระแสตรงของขดลวดหม้อแปลงหรือขดลวดมอเตอร์คือเพื่อตรวจสอบคุณภาพการเชื่อมต่อของข้อต่อขดลวด และว่าขดลวดมีการลัดวงจรระหว่างขดลวดหรือไม่ ตำแหน่งสัมผัสของสวิตช์แต็ปแรงดันไฟฟ้าอยู่ในสภาพดีหรือไม่ และตำแหน่งจริงของแต็ปตรงกันหรือไม่ สายนำมีรอยขาดหรือไม่ ลวดเกลียวและขดลวดมีเส้นขาดหรือไม่ เมื่อหม้อแปลงได้รับการซ่อมบำรุงหรือหลังจากเปลี่ยนตำแหน่งแต็ป หรือหลังจากที่เกิดข้อผิดพลาดที่ทางออกลัดวงจร จำเป็นต้องวัดความต้านทานขดลวดกระแสตรงของขดลวดพร้อมกับปลอกหุ้ม

6 กรณีของการลัดวงจรหม้อแปลงที่ค้นพบโดยการทดสอบความต้านทานกระแสตรง

ดังนั้น การลัดวงจรของขดลวดหม้อแปลงเป็นความผิดปกติทั่วไป ซึ่งจะนำไปสู่ปัญหาต่างๆ เช่น กระแสไฟฟ้าไม่เสถียร หม้อแปลงร้อน และอุปกรณ์เสียหาย การตรวจจับการลัดวงจรในขดลวดหม้อแปลงด้วยเครื่องมือวัดความต้านทานกระแสตรงเป็นวิธีทั่วไป ต่อไปนี้เป็นกรณีศึกษาจริงของการใช้เครื่องมือวัดความต้านทานกระแสตรงเพื่อค้นหาการลัดวงจรในขดลวดหม้อแปลงที่มีข้อบกพร่อง:

กรณีที่ 1: หม้อแปลงขนาด 16000kVA, 6.3kV อัตราส่วนความไม่สมดุลสามเฟสของขดลวดแรงดันต่ำก่อนการแก้ไขคือ 2.82% แยกวัดความต้านทานตรงของขดลวดทุติยภูมิแยกเฟส พบว่าเฟส B สูงกว่าเฟส A และ C อยู่ 7.8% จากการตรวจพบว่าสายนำออกของขดลวดเฟส B มีการบัดกรีไม่ดี ลวดทองแดงแบนหนึ่งในสามเส้นขาด และผ้าพันสีขาวที่พันไว้ 7-8 ชั้นไหม้ดำ หลังการแก้ไขใหม่ ความต้านทานตรงกลับมาเป็นปกติ และอัตราความไม่สมดุลสามเฟสลดลงเหลือ 0.005%

กรณีที่ 2: หม้อแปลงขนาด 31500kVA, 10kV อัตราส่วนความไม่สมดุลความต้านทานตรงจากโรงงานคือ 3.6%, ก่อนใช้งาน 2.5%, ขณะทดสอบล่วงหน้า 2.7% หลังเกิดลัดวงจรกะทันหัน วัดอัตราความไม่สมดุลได้ 3% หลังปิดสวิตช์กระชาก 5 ครั้ง วัดอัตราส่วนความไม่สมดุลความต้านทานตรงได้ 42.8% จากการตรวจพบว่า:
1) มีการลัดวงจรระหว่างรอบที่สองที่จุดออกด้านล่างของขดลวดแรงดันต่ำเฟส A หนึ่งขด ฉนวนและตัวกั้นไหม้เสียหาย
2) ขดลวดที่ลัดวงจรมีการเคลื่อนที่ตามแนวแกนและแนวรัศมีประมาณ 20 มม.

กรณีที่ 3: หม้อแปลงขนาด 120,000kVA, 220kV ใช้งานมา 25 ปี ในปี 1991 พบว่าความต้านทานตรงผิดปกติ และอัตราความไม่สมดุลสูงถึง 4.2%

เมื่อวัดความต้านทานสัมผัสที่จุดต่อปลายสายออกของขดลวดแรงดันต่ำ พบว่าที่ขั้ว B และ C เพิ่มขึ้นจาก 10uΩ เป็น 300uΩ จากการตรวจพบว่าแม่ปืนและสกรูบนข้อต่อสองจุดของสายนำขดลวดแรงดันต่ำเฟส B และ C หลอมละลาย แม่ปืนและแหวนรองมีรอยไหม้และจุดหลอมเหลว

กรณีที่ 4: หม้อแปลงขนาด 2000kVA, 63kV ผลการทดสอบความต้านทานตรงแสดงว่าในตำแหน่งแตปที่ 9 ค่าความต้านทานตรงเบี่ยงเบน 9.8% จากการตรวจพบว่าแรงกดสปริงของตัวเปลี่ยนแตปภายใต้ภาระไม่เพียงพอ สกรูไม่ได้ขันแน่น และสวิตช์กลของตัวสับเปลี่ยนไม่เข้าที่ สวิตช์ขั้วมีการสัมผัสไม่จริงกับจุดร่วม K และหน้าสัมผัสมีรอยไหม้จากอาร์ก หลังการแก้ไข ความต้านทานตรงกลับมาสมดุล

กรณีที่ 5: หม้อแปลง SFPSL-120000/220 ใช้งานมา 18 ปี ผลการทดสอบทั้งหมดก่อนหน้านี้รวมถึงความต้านทานตรงเป็นปกติ หลังเกิดอุบัติเหตุเฟลชโอเวอร์ที่ผิวของ CT ด้าน 110kV หม้อแปลงตัดและเกิดไฟไหม้ จากการวิเคราะห์ผลทดสอบความต้านทานตรง พบว่าอัตราความไม่สมดุลของความต้านทานแต่ละเฟสเป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานเต็ม ในผลทดสอบช่วงแรกของอุบัติเหตุ แม้ความต้านทานตรงสามเฟสด้านแรงดันกลางจะสมดุล แต่แตกต่างจากปีก่อนๆ ที่อุณหภูมิเดียวกัน เมื่อเทียบกับค่าเฉลี่ยการทดสอบ แต่ละเฟสเพิ่มขึ้นประมาณ 8.15% (ทั้งแรงสูงและแรงต่ำไม่เกิน 2%) บ่งชี้ว่าบุชชิงจุดนิวทรัลด้านแรงดันกลางมีข้อบกพร่องการสัมผัสไม่ดี แต่หลังการทดสอบไม่ได้ทำการวิเคราะห์ และในการทำงานปกติไม่มีกระแสไหลผ่าน โครมาโตแกรมจึงไม่สามารถสะท้อนได้จนเกิดอุบัติเหตุ

กรณีที่ 6: หม้อแปลงขนาด 120MVA, 220kV ถูกตัดกะทันหันระหว่างการป้องกันไฟเกินโหลดเบาและหนักและการป้องกันดิฟเฟอเรนเชียล ฉีดน้ำมัน และวิเคราะห์โครมาโตกราฟีน้ำมันเป็นการคายประจุแบบอาร์ก ซึ่งมีลักษณะเกี่ยวข้องกับฉนวนแข็ง ความต้านทานตรงสามเฟสของขดลวดแรงสูงไม่สมดุล โดยเฟส A สูงกว่าเฟส B และ C ประมาณ 12% หลังยกฝาครอบหม้อแปลง พบว่าขดลวดแรงสูง I เฟส A เกิดลัดวงจรระหว่างรอบที่ส่วนที่ 5 จากบนลงล่าง และสายขาด ทำไมความต้านทานตรงของขดลวดจึงเพิ่มขึ้นเพียง 12% หลังลัดวงจรระหว่างรอบและสายขาด? นี่ถูกกำหนดโดยโครงสร้างขดลวด ขดลวดของหม้อแปลงนี้มีโครงสร้างสูง-ต่ำ-สูง นั่นคือชั้นนอกสุดเป็นขดลวดแรงสูง I ชั้นกลางเป็นขดลวดแรงต่ำ และชั้นในสุดเป็นขดลวดแรงสูง II แรงสูง I และแรงสูง II ต่ออนุกรมกันเป็นขดลวดแรงสูงรวม จากนั้นต่ออนุกรมกับแรงสูง II

จำนวนรอบของ A1O1 หรือ A2O2 เท่ากัน คิดเป็นประมาณ 1/4 ของจำนวนรอบของ AO1

สมมติว่าความต้านทานของแต่ละส่วนมีความสัมพันธ์ดังนี้:
RAO1=RAO2=4RA2O2=2RO1O=4RAA1/3
ภายใต้สภาวะปกติ:
R(HV)=RO1O+RAO1/2=RAO1
หลังเกิดอุบัติเหตุสายขาดที่ A1O1
R (HV) = RO1O+RAA1/2+RA2O2
นั่นคือหลังอุบัติเหตุ ความต้านทานของขดลวดแรงสูงมากกว่าภายใต้สภาวะปกติประมาณ 12.5%

ในทำนองเดียวกัน จะเห็นได้ว่าหากเกิดลัดวงจรระหว่างรอบในขดลวดแรงสูง I และสายขาด ความต้านทานของขดลวดแรงสูงจะเพิ่มขึ้นประมาณ 27% สำหรับหม้อแปลงโครงสร้างสูง-ต่ำทั่วไป หากเกิดลัดวงจรระหว่างรอบและสายขาดในพื้นที่แรงสูง ความต้านทานของขดลวดแรงสูงจะเพิ่มขึ้นประมาณ 80% จากประสบการณ์และการคำนวณข้างต้น ตามการเปลี่ยนแปลงความต้านทาน สามารถประเมินพื้นที่ขัดข้องได้คร่าวๆ แน่นอน มีกรณีที่หายากมากที่สายไม่ขาดสมบูรณ์หลังลัดวงจรระหว่างรอบ และความต้านทานตรงของขดลวดไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ

จากผลการทดสอบ วิศวกรไฟฟ้ายืนยันปัญหาขดลวดหม้อแปลงลัดวงจรและดำเนินการซ่อมแซมได้ทันเวลา ในที่สุดหม้อแปลงก็สามารถกลับมาทำงานได้ตามปกติ เพื่อรับประกันการจ่ายไฟฟ้าที่มีเสถียรภาพของระบบไฟฟ้า

วิธีการวัดมีดังนี้:

(1) วิธีมิเตอร์กระแสและแรงดันไฟฟ้า หรือที่รู้จักกันในชื่อวิธีแรงดันตก หลักการคือให้กระแสตรงไหลผ่านความต้านทานที่ต้องการวัด วัดค่าแรงดันตกคร่อมความต้านทานนั้น แล้วคำนวณหาค่าความต้านทานที่วัดได้ตามกฎของโอห์ม เนื่องจากความต้านทานภายในของแอมมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์อาจส่งผลต่อผลการวัด จึงควรพิจารณาวิธีการเชื่อมต่อเข้ากับวงจรวัดอย่างรอบคอบ

(2) วิธีบริดจ์สมดุล เป็นวิธีการวัดความต้านทานดีซีของขดลวดโดยใช้หลักการสมดุลของบริดจ์ บริดจ์สมดุลที่ใช้ทั่วไปมีสองประเภทคือ บริดจ์อาร์มเดี่ยวและบริดจ์อาร์มคู่ การวัดความต้านทานดีซีของขดลวดหม้อแปลง ควรทำหลังจากที่หม้อแปลงถูกตัดไฟและถอดสายนำแรงดันสูงออกแล้ว สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังขนาดใหญ่ที่มีความจุสูง ค่าคงที่เวลาการประจุ τ ของวงจรอนุกรมจะมีค่ามากมาก ทำให้การวัดแต่ละครั้งต้องใช้เวลารอนานเพื่อให้กระแสและค่าแรงดันบนมิเตอร์คงที่ ดังนั้นประสิทธิภาพการทำงานจึงต่ำมาก และมักจะใช้อุปกรณ์พิเศษ (เช่น แหล่งจ่ายไฟกระแสคงที่) แทนแหล่งจ่ายไฟในการทดสอบ ซึ่งสามารถลดเวลาทดสอบลงได้อย่างมาก

มาตรฐานการวัดความต้านทานดีซีของขดลวดหม้อแปลงคือ: สำหรับหม้อแปลงขนาดตั้งแต่ 1600 KVA ขึ้นไป ความแตกต่างของความต้านทานระหว่างขดลวดแต่ละเฟสไม่ควรเกิน 2% ของค่าเฉลี่ยสามเฟส และสำหรับขดลวดที่ไม่มีสายนำจุดนิวทรัลออกมา ความแตกต่างระหว่างสายเฟสไม่ควรเกิน 1% ของค่าเฉลี่ยสามเฟส สำหรับหม้อแปลงขนาด 1600kva และต่ำกว่า ความแตกต่างระหว่างเฟสมักจะไม่เกิน 4% ของค่าเฉลี่ยสามเฟส ความแตกต่างระหว่างสายเฟสมักจะไม่เกิน 2% ของค่าเฉลี่ยสามเฟส เมื่อเปรียบเทียบกับค่าที่วัดได้ก่อนหน้านี้ การเปลี่ยนแปลงไม่ควรเกิน 2%

บทความอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง:

ชุดเวกเตอร์กรุ๊ปของหม้อแปลงที่สมบูรณ์ที่สุด พร้อมแผนภาพการต่อขดลวด
ความต้านทานดีซีของขดลวดหม้อแปลงสำคัญอย่างไร?
6 อันดับเครื่องทดสอบความต้านทานขดลวดหม้อแปลงชั้นนำของโลก (รวมราคา)
ควรทดสอบความต้านทานขดลวดบน CT และ PT แตกต่างกันอย่างไร?
ความต้านทานดีซีและความต้านทานฉนวนแตกต่างกันอย่างไร และทดสอบอย่างไร?
8 เคล็ดลับเพื่อเพิ่มความแม่นยำในการวัดความต้านทานดีซี
ทำไมความต้านทานขดลวดที่ทดสอบได้จึงไม่แม่นยำเสมอ? คุณอาจมองข้าม 6 จุดสำคัญเหล่านี้ไป

บริษัท คิงรัน ทรานสฟอร์เมอร์ อินสตรูเมนท์ จำกัด

เครื่องทดสอบหม้อแปลงเพิ่มเติมจากคิงรัน