Kerosakan Transformer Kuasa Besar: Diagnosis & Analisis (100 MVA, 132/22 kV) – Bahagian 3

1. Mengapa Kerosakan Transformer Penting dalam-Sistem Voltan Tinggi

 

 

Pengubah kuasa 100 MVA 132 kVtelah dihantar oleh Scotech Electrical ke Malaysia pada Disember 2025 untuk projek pusat data TikTok. Artikel ini, disediakan oleh Scotech, direka khusus untuk jurutera, pengendali dan pembuat keputusan-yang menangani kerosakan pengubah kuasa besar dalam peralatan kelas 100 MVA, memfokuskan pada-diagnosis kerosakan pengubah dunia sebenar, penyelesaian masalah pengubah, gelagat perlindungan dan analisis kegagalan pengubah. Rujukan berkaitan untuk konteks peringkat pemasangan:Panduan Senarai Semak Pra-Pemasangan

Pengubah kuasa besar, seperti unit 100 MVA 132/22 kV, adalah komponen infrastruktur yang kritikal. Kerosakan pengubah kuasa dalam sistem sedemikian boleh menyebabkan-akibat luas sistem, termasuk gangguan kuasa, masa henti pusat data dan kerosakan peralatan yang teruk. Dalam kes yang melampau, kegagalan mungkin melibatkan bahaya kebakaran, kerosakan elektrik, keadaan beban lampau haba, kerosakan penebat dan kecacatan mekanikal dalam bahagian aktif pengubah.

Artikel ini menerangkan cara mengenal pasti, menganalisis dan bertindak balas kepada mod kegagalan pengubah biasa berdasarkan isyarat perlindungan sebenar dan amalan operasi medan.

2. Jenis Biasa Kerosakan Transformer

 

Kegagalan pengubah boleh dikumpulkan kepada empat domain teknikal utama untuk analisis kegagalan pengubah dan pengesanan kerosakan pengubah.

2.1 Kerosakan Elektrik Dalaman

Kerosakan ini biasanya teruk dan memerlukan penyelesaian masalah pengubah segera.

Penyebab biasa termasuk:

• Litar pintas penggulungan (antara-pusing atau fasa-ke-fasa)
• Kesalahan pembumian teras
• Pelepasan separa di dalam sistem penebat

Ini berkait rapat dengan punca kegagalan pengubah kuasa dan sering dikesan oleh sistem perlindungan pembezaan.

2.2 Kerosakan Terma

2.3 Kegagalan Penebat

Degradasi penebat ialah salah satu mekanisme kegagalan-jangka panjang yang paling biasa dalam diagnosis kerosakan pengubah.

Penyebab biasa:

• Penuaan kertas-minyak
• Kemasukan lembapan
• Pengumpulan tekanan elektrik

Keadaan ini selalunya membawa kepada penggera pengesanan kerosakan pengubah melalui sistem DGA.

2.4 Kerosakan Mekanikal dan Struktur

Isu mekanikal selalunya disebabkan oleh pengangkutan, getaran atau operasi jangka-panjang.

Contoh:

• Anjakan berliku
• Pengapitan melonggarkan
• Keabnormalan getaran struktur

Ini juga merupakan sebahagian daripada mod kegagalan pengubah yang diperhatikan dalam penyelesaian masalah pengubah medan.

3. Perlindungan-Diagnosis Kerosakan Transformer Berdasarkan

 

Sistem perlindungan ialah lapisan pertahanan pertama dan paling kritikal dalam diagnosis kerosakan transformer. Apabila isyarat perlindungan berlaku, jurutera mesti menentukan sama ada ia adalah kerosakan dalaman atau luaran.

3.1 Operasi Perlindungan Berbeza

Apabila perlindungan pembezaan pengubah beroperasi, ia secara amnya dianggap sebagai-tanda kerosakan dalaman berkeyakinan tinggi.

Penyebab biasa termasuk:

• Antara-putaran atau fasa-ke-kesalahan belitan fasa
• Kerosakan penebat yang teruk di dalam tangki pengubah
• Pembumian teras atau arus peredaran teras yang tidak normal

Dalam kebanyakan pengubah kuasa besar (seperti 100 unit MVA yang digunakan dalam pencawang pusat data), operasi perlindungan pembezaan dianggap sebagai keadaan penutupan kritikal.

 

Logik tindak balas medan:

• Sahkan ketekalan isyarat perlindungan (geganti + sistem pemantauan)
• Semak bukti litar pintas-luar (untuk mengecualikan salah koordinasi)
• Periksa kebocoran minyak, ubah bentuk atau bunyi yang tidak normal
• Semak rekod kesalahan dan data bentuk gelombang

Dalam kebanyakan kes, pengasingan pengubah segera diperlukan.

3.2 Geganti Buchholz (Geganti Gas)

Geganti Buchholz ialah peranti perlindungan utama untuk-transformer tenggelam minyak, direka untuk mengesan kerosakan dalaman pada peringkat awal melalui pengumpulan gas dan gelagat aliran minyak.

Untuk keadaan penggera gas ringan, tindakan diagnostik medan biasanya termasuk mengumpul sampel gas untuk analisis komposisi, melakukan analisis gas terlarut (DGA) dan menyemak aliran minyak dan suhu untuk menilai sama ada keadaan abnormal itu berkembang atau stabil.

 

Untuk keadaan perjalanan gas berat, penutupan segera pengubah adalah amat disyorkan. Selepas pengasingan, DGA terperinci perlu dijalankan, ruang geganti harus diperiksa untuk pengumpulan gas atau kelakuan mekanikal yang tidak normal, dan komposisi gas kerosakan harus dianalisis dengan teliti untuk menentukan jenis dan keterukan kerosakan dalaman.

 

3.3 Peranti Pelega Tekanan (PRD)

Peranti Pelega Tekanan beroperasi apabila tekanan tangki dalaman meningkat dengan cepat melebihi had reka bentuk yang selamat. Keadaan ini biasanya dikaitkan dengan kerosakan dalaman-bertenaga tinggi, seperti kerosakan arka dalaman, litar pintas penggulungan atau plumbum atau penguraian minyak pantas yang menghasilkan jumlah gas yang besar.

Dari perspektif kejuruteraan, operasi PRD biasanya merupakan petunjuk kuat kegagalan pengubah dalaman yang teruk, terutamanya dalam unit MVA yang besar di mana pelepasan tenaga kerosakan adalah penting.

 

Dalam amalan lapangan, acara itu harus dianggap sebagai potensi kegagalan kritikal. Adalah perlu untuk mengesahkan sama ada sistem perlindungan lain seperti perlindungan pembezaan atau geganti Buchholz, juga telah beroperasi, dan untuk memeriksa pengubah untuk tanda-tanda pelepasan minyak, ubah bentuk tangki atau tekanan mekanikal. Penutupan serta-merta dan pengasingan elektrik perlu disediakan untuk mengelakkan kerosakan atau risiko keselamatan selanjutnya.

4. Senario Kesalahan Biasa dan Penyelesaian Masalah Medan

 

4.1 Insiden Kebakaran Transformer

Kebakaran transformer adalah salah satu keadaan kecemasan yang paling kritikal dalam sistem kuasa. Ia mungkin dicetuskan oleh kerosakan litar pintas-dalaman dengan pencucuhan arka, pencucuhan luaran minyak penebat bocor atau kegagalan sesendal dan terminal yang teruk yang membawa kepada pengarkaan yang berterusan.

Dalam amalan, peristiwa kebakaran pengubah mesti dianggap sebagai-kecemasan sistem penuh. Pengasingan segera semua bahagian pengubah diperlukan, diikuti dengan pemotongan bekalan kuasa tambahan kepada sistem penyejukan. Sistem penindasan kebakaran seperti semburan atau suntikan nitrogen, harus diaktifkan tanpa berlengah-lengah untuk mengawal penyebaran nyalaan. Perhatian khusus mesti diberikan untuk mencegah penyebaran api ke peralatan bersebelahan. Dalam kes yang teruk, saliran minyak terkawal boleh dinilai bergantung pada lokasi kebakaran dan risiko struktur.

 

4.2 Kegagalan Sesendal atau Letupan

 

4.3 Kegagalan Sistem Penyejukan

Kegagalan sistem penyejukan secara langsung menjejaskan kestabilan terma belitan pengubah dan minyak penebat. Apabila prestasi penyejukan dikurangkan atau hilang, suhu minyak meningkat dengan cepat, penuaan penebat mempercepatkan, dan dalam keadaan beban tinggi, pelarian haba mungkin berlaku.

Maklum balas medan hendaklah terlebih dahulu mengesahkan bekalan kuasa sistem penyejukan dan status redundansi, kemudian mengesahkan operasi kipas dan pam, dan terus memantau aliran suhu penggulungan. Jika kedua-dua sistem penyejukan gagal semasa beban kekal tinggi, pemindahan atau penutupan beban serta-merta harus dipertimbangkan untuk mengelakkan pengubah terlalu panas.

 

4.4 Bunyi Luar Biasa

Tingkah laku akustik pengubah ialah penunjuk diagnostik bukan{0}}invasif yang penting. Perubahan dalam corak bunyi selalunya mencerminkan keabnormalan elektrik atau mekanikal dalaman.

Peningkatan berterusan dalam hum biasanya dikaitkan dengan beban lampau atau turun naik voltan. Bunyi berderak atau meletus mungkin menunjukkan aktiviti nyahcas separa, manakala bunyi-seperti mendidih selalunya berkaitan dengan penebat terlalu panas atau pencemaran lembapan. Bunyi mekanikal yang tidak teratur mungkin mencadangkan kelonggaran teras atau masalah getaran struktur.

Pemantauan akustik digunakan secara meluas dalam diagnosis kerosakan transformer sebagai kaedah amaran awal sebelum kegagalan elektrik berlaku.

 

4.5 Suhu Minyak Kenaikan Tidak Normal

Aliran suhu minyak mesti sentiasa dianalisis bersama-sama dengan keadaan beban, suhu ambien dan prestasi sistem penyejukan. Peningkatan suhu secara beransur-ansur biasanya menunjukkan kelebihan beban atau kecekapan penyejukan yang berkurangan, manakala kenaikan suhu yang cepat mungkin mencadangkan aktiviti kerosakan dalaman atau kegagalan sistem penyejukan yang teruk.

Pemantauan berterusan dan perbandingan arah aliran adalah penting dalam amalan penyelesaian masalah pengubah untuk membezakan antara tekanan operasi dan keadaan kerosakan yang berkembang.

 

4.6 Keabnormalan Paras Minyak

 

4.7 Kebocoran Sesendal dan Pelepasan Separa

Nyahcas separa ialah prekursor tipikal kemerosotan penebat dalam sistem-voltan tinggi dan berkait rapat dengan mekanisme kegagalan sesendal. Ia mungkin kelihatan sebagai korona permukaan, bunyi nyahcas yang boleh didengar atau isyarat pengesanan UV.

Selain itu, analisis gas terlarut (DGA) selalunya menunjukkan arah aliran tidak normal semasa-peringkat degradasi penebat awal.

Penunjuk sokongan biasa termasuk:

• Isyarat pengesanan UV atau inframerah
• Peningkatan dalam gas DGA utama
• Pemanasan setempat atau kesan pelepasan permukaan

Keadaan ini menunjukkan kegagalan penebat yang progresif dan mungkin berubah menjadi kerosakan penuh jika tidak diurus dengan betul.

 

5. Analisis Gas Terlarut (DGA) untuk Diagnosis Kerosakan

 

Analisis Gas Terlarut (DGA) adalah salah satu alat terpenting dalam pengesanan kerosakan transformer dan analisis kegagalan transformer. Ia memberikan pandangan tentang jenis kerosakan elektrik dan haba dalaman berdasarkan komposisi gas dalam minyak penebat.

Gas utama dan tafsiran

Analisis arah aliran DGA adalah lebih penting daripada pengukuran titik- tunggal, kerana kadar pertumbuhan gas yang pesat selalunya menunjukkan perkembangan kerosakan aktif.

 

6. Keadaan yang Memerlukan Penutupan Segera

 

Sebuah transformer mesti segera dikeluarkan daripada perkhidmatan jika mana-mana keadaan berikut berlaku:

Keadaan ini menunjukkan kebarangkalian tinggi kegagalan dalaman yang serius dan memerlukan pengasingan segera sistem pengubah.

 

7. Pertimbangan Pemeriksaan dan Penyelenggaraan Transformer

 

Di bawah keadaan kerosakan yang teruk, pemeriksaan dalaman mungkin diperlukan untuk menentukan punca. Proses ini mesti dijalankan di bawah keadaan persekitaran terkawal, termasuk kelembapan terhad, persekitaran kerja yang bersih dan prosedur pembumian yang ketat.

Pemeriksaan biasanya termasuk penilaian anjakan belitan, keadaan teras, ukuran rintangan penebat, dan pengenalpastian objek asing atau ubah bentuk mekanikal di dalam tangki.

 

8. Pertimbangan Alam Sekitar dan Kitaran Hayat

 

Sepanjang kitaran hayat pengubah, penyelenggaraan tetap memainkan peranan penting dalam memastikan kestabilan operasi. Bunyi, pelepasan dan minyak penebat mesti mematuhi keperluan kawal selia, manakala-pengubah hayat-penghujung harus dikitar semula dengan betul melalui proses yang diperakui untuk mengelakkan kesan alam sekitar.

 

9. Kemajuan Pemasangan Projek

 

10. Kesimpulan: Daripada Pengesanan Kesalahan kepada Kebolehpercayaan Sistem

 

Kesalahan pengubah tidak boleh dihapuskan sepenuhnya, tetapi ia boleh dikawal dengan berkesan melalui tafsiran sistem perlindungan yang betul, pemantauan DGA, analisis haba dan strategi penyelenggaraan berstruktur.

Untuk aplikasi-voltan tinggi dan pusat data, kebolehpercayaan transformer secara langsung menentukan kesinambungan sistem, membuat diagnosis kerosakan dan komponen penting penyelenggaraan pencegahan keselamatan operasi.