Sistem Pelepasan Tekanan Transformer dan Pengesanan Kerosakan

​​​​​​​

 

1. Pengenalan

 

Dalam minyak-transformer tenggelam, perubahan tekanan dalaman adalah bahagian operasi biasa. Apabila minyak pengubah memanaskan dan menyejukkan semasa kitaran pemuatan, ruang gas tertutup di dalam tangki mengembang dan mengecut, menyebabkan turun naik tekanan secara beransur-ansur dalam kepungan pengubah. Di bawah keadaan operasi biasa, perubahan tekanan ini berlaku secara perlahan dan terutamanya dikaitkan dengan variasi suhu ambien dan pemuatan transformer.

Walau bagaimanapun, kerosakan elektrik dalaman mencipta tingkah laku tekanan yang sama sekali berbeza. Peristiwa seperti kegagalan belitan atau arka dalaman boleh menguraikan minyak penebat menjadi gas dengan cepat, menghasilkan gelombang tekanan secara tiba-tiba di dalam tangki. Oleh kerana-kenaikan tekanan yang dijana kerosakan ini berlaku dalam milisaat, transformer memerlukan bukan sahaja peranti pelepasan tekanan, tetapi juga sistem pengesanan kerosakan khusus yang mampu mengenal pasti tingkah laku tekanan yang tidak normal sebelum kegagalan tangki bencana berlaku.

Atas sebab ini, sistem perlindungan pengubah moden secara amnya dibahagikan kepada dua kategori utama:

• Sistem pelepasan tekanan
• Sistem pengesanan kerosakan

Falsafah perlindungan berlapis ini dicerminkan secara meluas dalam piawaian IEEE C57 dan amalan reka bentuk pengubah IEC 60076.

 

2. Pelepasan Tekanan vs Pengesanan Kerosakan

 

Walaupun istilah "pelepasan tekanan" dan "pengesan kesalahan" kadangkala digunakan secara bergantian dalam industri pengubah, ia berfungsi pada asasnya fungsi yang berbeza.

Peranti pelepasan tekanan pengubah direka untuk melepaskan tekanan tangki yang berlebihan secara fizikal untuk mengelakkan ubah bentuk mekanikal atau pecah tangki pengubah. Peranti ini bertindak balas terutamanya kepada magnitud tekanan dan membentuk asas sistem perlindungan tekanan pengubah.

Peranti pengesan kerosakan, sebaliknya, memantau kelajuan atau ciri perubahan tekanan yang berkaitan dengan kerosakan elektrik dalaman. Daripada melepaskan tekanan, mereka menjana isyarat penggera atau perjalanan untuk mengasingkan pengubah daripada sistem kuasa.

Perbezaan ini menjadi semakin penting apabila saiz transformer dan tahap tenaga kerosakan meningkat.

 

Jadual 1 – Perbezaan Antara Pelega Tekanan dan Pengesanan Kerosakan

3. Peranti Pelega Tekanan Transformer

 

3.1 Injap Pelega Tekanan (PRV)​​​​​​​

Injap Pelepas Tekanan direka untuk melindungi tangki pengubah daripada tekanan berlebihan di dalam. Sebaik sahaja tekanan dalam tangki mencapai tekanan pelepasan, injap akan terbuka secara automatik untuk melepaskan gas sehingga tekanan turun ke tekanan selamat. Di samping itu, apabila perlu, pengguna dibenarkan untuk mengendalikan injap pelega tekanan secara manual dalam aplikasi pengubah dengan menarik gelang operasi untuk mengurangkan tekanan dalaman.

Di bawah amalan IEEE, tekanan keretakan biasa untuk reka bentuk pengubah PRV ialah kira-kira 10 PSIG ±2 PSIG, manakala aplikasi CSA sering menggunakan tetapan tekanan rendah. Selepas tekanan dilegakan, injap pelega tekanan dalam sistem pengubah menutup semula secara automatik untuk mengekalkan integriti tangki pengubah.

 

Oleh kerana pembinaannya yang mudah dan operasi yang boleh dipercayai, PRV digunakan secara meluas dalam:

• Pengubah-dilekapkan tiang
• Pad-transformer dipasang
• Pengubah pengedaran terendam minyak-
• Pencawang unit kecil

 

Berbanding dengan sistem PRD pengubah yang lebih besar, PRV biasanya lebih disukai untuk pengubah kVA yang lebih rendah di mana kenaikan tekanan agak sederhana dan boleh diramal. Dalam banyak aplikasi pengubah pengedaran, injap PRV dalam tangki pengubah kekal sebagai bentuk perlindungan tekanan mekanikal asas yang paling biasa.

3.2 Peranti Pelega Tekanan (PRD)

Peranti pelepas tekanan (PRD) berfungsi pada asasnya tujuan yang sama seperti injap pelega tekanan (PRV): ia melindungi tangki pengubah daripada tekanan dalaman yang berlebihan. Walau bagaimanapun, dalam amalan, PRD lebih kerap dikaitkan dengan penarafan kuasa yang lebih besar. Anda biasanya tidak melihat PRD dipasang pada transformer di bawah kira-kira 1,500 kVA, walaupun tidak ada yang salah dari segi teknikal menggunakan satu pada unit yang lebih kecil jika aplikasi memerlukannya.

Kebanyakan PRD dipasang pada bahagian atas tangki pengubah, di mana gas dalaman atau pembentukan tekanan boleh dilepaskan dengan cepat semasa keadaan rosak.

Istilah ini boleh mengelirukan kerana "peranti pelepasan tekanan" sering digunakan sebagai istilah industri umum untuk kedua-dua PRV dan PRD. Dalam kebanyakan kes, PRV digunakan pada transformer pengedaran yang lebih kecil, manakala PRD lebih biasa pada unit atau aplikasi yang lebih besar yang memerlukan tindak balas tekanan dan petunjuk kerosakan yang lebih cepat.

Peranti pelepasan tekanan pengubah melaksanakan fungsi asas yang sama seperti PRV - melegakan tekanan dalaman yang berlebihan - tetapi biasanya direka dengan keupayaan aliran yang lebih tinggi, masa tindak balas yang pantas, prestasi pengedap semula yang boleh dipercayai dan fungsi penggera atau pemantauan pilihan. Reka bentuk PRD lanjutan memberikan tekanan pembukaan yang tepat, masa operasi yang singkat, prestasi luar jangka-panjang yang boleh dipercayai dan pengedap yang berkesan terhadap kelembapan, habuk dan kemasukan udara, membantu mengekalkan tekanan tangki yang positif dan meningkatkan kebolehpercayaan operasi pengubah.

 

Satu kelebihan utama PRD yang dipasang pada penutup-adalah keupayaan memantau. Banyak pemasangan peranti pelepasan tekanan pengubah termasuk:

• Semaphore visual atau penunjuk operasi
• Kenalan penggera jauh
• SCADA-output pemantauan yang serasi

 

Ini menjadikan PRD amat sesuai untuk pencawang utiliti dan sistem kuasa industri di mana pemantauan jarak jauh diperlukan.

PRD biasanya digunakan dalam:

• Pengubah pencawang unit
• Transformer kuasa sederhana
• Transformer kuasa besar
• Transformer pencawang utiliti

 

Untuk aplikasi utiliti yang lebih besar, jurutera selalunya memilih susunan pengubah peranti pelepasan tekanan dan bukannya PRV yang lebih kecil kerana tenaga kerosakan dalaman yang lebih tinggi dan isipadu minyak.

3.3 Cakera Pecah

Cakera pecah biasanya digunakan sebagai peranti pelepasan tekanan kecemasan muktamad dalam-aplikasi pengubah tenaga tinggi.

Tidak seperti PRV atau PRD standard, cakera pecah ialah peranti tidak-boleh semula yang direka untuk pecah serta-merta apabila tekanan dalaman mencapai had kritikal. Tujuan utamanya ialah untuk menyediakan-pengeluaran kawasan penuh yang pantas semasa kejadian kerosakan dalaman yang dahsyat.

 

Kerana cakera pecah mesti diganti selepas operasi, ia biasanya dikhaskan untuk:

• Transformer kuasa besar
• Pengubah relau
• Transformer daya tarikan
• Sistem perindustrian tahap kesalahan tinggi-

Dalam amalan kejuruteraan, cakera pecah mewakili tahap tertinggi perlindungan tekanan mekanikal.

4. Peranti Pengesanan Kerosakan Transformer

 

4.1 Pengesan Kerosakan Dalaman (IFD)

Pengesan Kerosakan Dalaman (IFD) digunakan secara meluas pada pengubah-dilekapkan dan pad-sebagai peranti keselamatan medan yang mudah tetapi sangat berkesan.

IFD mengesan kenaikan tekanan dalaman secara tiba-tiba yang disebabkan oleh kerosakan arka di dalam tangki pengubah. Apabila diaktifkan, penunjuk visual berwarna terang muncul, membolehkan krew utiliti mengenal pasti dengan segera bahawa pengubah telah mengalami kerosakan dalaman dan tidak seharusnya-ditenagakan semula.

 

Satu kelebihan utama sistem IFD moden ialah banyak reka bentuk menyepadukan standard IEEE atau PRV yang mematuhi CSA dalam pemasangan pengubah ke dalam peranti yang sama, menggabungkan:

• Pelepasan tekanan
• Petunjuk kerosakan

menjadi struktur padat tunggal.

 

IFD biasanya digunakan dalam:

• Transformer dipasang-kutub fasa{1} tunggal
• Tiga-kutub fasa-dilekapkan transformer
• Pad-transformer dipasang
• Transformer pencawang kecil

Berbanding dengan sistem SPR, IFD adalah lebih mudah, lebih menjimatkan dan amat sesuai untuk aplikasi peringkat-pengedaran.

4.2 Geganti Tekanan Mengejut (SPR / RPR)

 

Sistem ini biasanya digunakan dalam:

• Transformer kuasa sederhana
• Transformer kuasa besar
• Transformer penerus
• Pengubah relau
• Transformer daya tarikan

 

Berbanding dengan IFD, sistem perlindungan geganti kenaikan tekanan pantas menyediakan penyepaduan elektrik yang lebih pantas dan lebih sesuai untuk kegunaan kritikal dan aplikasi industri.

4.3 Relay Buchholz

Geganti Buchholz ialah peranti pengesan kerosakan yang dikendalikan oleh- dan minyak-aliran-yang digunakan dalam pengubah jenis konservator-.

Tidak seperti sistem SPR dan IFD, yang bertindak balas terutamanya kepada perubahan tekanan, geganti Buchholz mengesan kerosakan dalaman melalui:

• Pengumpulan gas
• Pergerakan lonjakan minyak

 

Relay biasanya beroperasi dalam dua peringkat:

• Penggera untuk kerosakan baru
• Perjalanan untuk kerosakan dalaman yang teruk

 

Geganti Buchholz digunakan secara meluas dalam:

• Pencawang unit jenis Conservator-
• Transformer kuasa sederhana
• Transformer kuasa besar

 

Oleh kerana keupayaannya untuk mengesan kerosakan penebat yang perlahan-lahan berkembang, geganti Buchholz kekal sebagai salah satu peranti pengesan kerosakan yang paling penting dalam transformer-berisi minyak besar.

 

5​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​. Hierarki Perlindungan dalam Amalan Kejuruteraan

 

Dalam aplikasi pengubah sebenar, peranti ini tidak digunakan secara sama rata merentas semua kelas pengubah. Sebaliknya, sistem perlindungan menjadi semakin maju apabila saiz transformer dan tenaga kerosakan meningkat.

 

Jadual 2 – Aplikasi Peranti Perlindungan Biasa mengikut Kelas Transformer

Konfigurasi berlapis ini mencerminkan prinsip kejuruteraan bahawa perlindungan pengubah berkembang daripada pelepasan tekanan mekanikal asas ke arah sistem perlindungan kerosakan mekanikal dan elektrik bersepadu.

6. Kesimpulan

 

Reka bentuk keselamatan pengubah moden adalah berdasarkan penyelarasan pelepasan tekanan dan sistem pengesanan kerosakan dan bukannya pergantungan pada satu peranti.

PRV dan PRD menyediakan pelepasan tekanan mekanikal terkawal semasa keadaan operasi biasa dan tidak normal. Cakera pecah memberikan perlindungan kecemasan muktamad semasa kerosakan bencana. IFD dan sistem geganti tekanan mengejut mengesan kenaikan tekanan secara tiba-tiba yang disebabkan oleh kerosakan elektrik dalaman, manakala geganti Buchholz memantau penjanaan gas dan pergerakan minyak yang berkaitan dengan kegagalan penebat.

Bersama-sama, peranti ini membentuk seni bina perlindungan pengubah berbilang-lapisan yang meningkatkan kebolehpercayaan operasi, keselamatan kakitangan dan keupayaan pengasingan kerosakan merentas sistem pengedaran, perindustrian dan utiliti.