Dalam sistem kuasa, transformer berfungsi sebagai peralatan teras untuk penukaran dan penghantaran tenaga, dan prestasi penebatnya secara langsung menentukan kestabilan operasi grid kuasa. Nyahcas Separa (PD) ialah "isyarat amaran awal" untuk kemerosotan penebat pengubah-jenis nyahcas arka tempatan yang tidak menembusi penebat akan menghakis bahan penebat secara beransur-ansur dan akhirnya boleh mengakibatkan kemalangan serius seperti kerosakan penebat dan peralatan terputus.
Transformer dengan struktur penebat yang berbeza mempunyai perbezaan yang ketara dalam mekanisme penjanaan dan faktor pendorong utama nyahcas separa. Artikel ini memfokuskan pada-transformer terendam minyak dan-transformer jenis kering (diwakili oleh resin epoksi-jenis tuangan), menggabungkan amalan industri dan prinsip teknikal untuk menganalisis secara mendalam punca utama pelepasan separa, menyediakan rujukan profesional untuk pemilihan peralatan, operasi dan ujian penyelenggaraan.
I. Pengubah Jenis-Kering (Resin Epoksi-Jenis Tuang): Kecacatan Penebat dan Kawalan Proses Adalah Faktor Pengaruh Teras
Pengubah jenis kering-mengambil resin epoksi dan bahan penebat pepejal lain sebagai teras, dan digunakan secara meluas dalam-bangunan bertingkat tinggi, pusat data dan senario lain kerana kelebihannya seperti rintangan api, operasi percuma-penyelenggaraan dan saiz kecil. Masalah nyahcas separa mereka tertumpu terutamanya dalam dua dimensi: kecacatan bahan penebat dan proses penuangan/penggulungan.
Bahan penebat teras pengubah jenis-kering termasuk resin epoksi, kertas Nomex, kadbod penebat, dsb. Jika pengeluaran atau pemilihan bahan tidak betul, ia mudah dicampur dengan buih, kekotoran atau menghasilkan retakan mikro:
- Buih Mendorong Kepekatan Medan Elektrik:Gelembung sisa dalam bahan penebat pepejal mempunyai pemalar dielektrik jauh lebih rendah daripada medium penebat asas (cth, pemalar dielektrik resin epoksi adalah kira-kira 3.5, manakala pemalar udara hanya 1.0). Medan elektrik akan sangat tertumpu di dalam buih. Apabila kekuatan medan elektrik melebihi ambang toleransi bahan, nyahcas separa akan dicetuskan. Pelepasan jangka panjang-akan mengembangkan volum gelembung secara beransur-ansur, membentuk bahaya penebat;
- Kekotoran yang Menyebabkan Herotan Medan Elektrik:Serpihan logam, habuk dan kekotoran lain yang bercampur dalam bahan penebat akan membentuk struktur yang serupa dengan "elektrod hujung", mengganggu pengagihan seragam medan elektrik dan membentuk kawasan kekuatan medan tinggi tempatan di hujung kekotoran, mendorong pelepasan korona;
- Bahaya Penebat Retak Mikro:Jika pelepasan tegasan tidak sekata semasa pengawetan bahan, atau kesan mekanikal ditemui semasa pengangkutan dan pemasangan, retakan mikro yang tidak dapat dilihat dengan mata kasar akan terhasil. Kesan kepekatan medan elektrik pada retakan juga akan mencetuskan nyahcas separa, dan retakan akan terus memanjang dengan nyahcas, mempercepatkan penuaan penebat.
Kawalan proses ialah kunci untuk menghalang nyahcas separa dalam pengubah jenis-kering. Kecuaian dalam sebarang pautan seperti penggulungan, pembalut, tuang dan pengawetan boleh meninggalkan bahaya tersembunyi:
- Pembalutan Penggulungan Penebat Lemah:Pembalut penebat longgar antara lapisan berliku dan belokan, dengan celah atau kedutan. Jurang ini akan membentuk kawasan pemalar dielektrik rendah tempatan, menjadi "kawasan-berisiko tinggi" untuk kepekatan medan elektrik; pada masa yang sama, kedutan yang dihasilkan semasa pembalut akan membawa kepada ketebalan penebat yang tidak sekata, memburukkan lagi herotan medan elektrik;
- Kecacatan dalam Pemprosesan Konduktor:Burr yang tidak dialihkan, bucu tajam atau calar pada permukaan konduktor. Di bawah-keadaan pengendalian voltan tinggi, kekuatan medan elektrik di hujungnya akan meningkat dengan mendadak (selaras dengan prinsip "nyahcas korona"), secara langsung mendorong nyahcas korona. Pelepasan secara beransur-ansur akan menghakis lapisan penebat konduktor, mengembangkan julat kecacatan;
- Rawatan Penyamaan Voltan Tidak Mencukupi:Pengagihan medan elektrik pada penghujung belitan transformer secara semula jadi tidak sekata. Jika tiada cincin penyamaan voltan atau plat penyamaan voltan dipasang, atau reka bentuk struktur penyamaan voltan tidak munasabah, kekuatan medan elektrik pada penghujungnya akan melebihi had toleransi penebat, yang membawa kepada pelepasan separa yang berlebihan. Ini juga merupakan dorongan biasa untuk nyahcas separa pada penghujung pengubah jenis-kering;
- Proses Tuangan dan Pengawetan yang Tidak Betul:Kecacatan proses teras pengubah tuang resin epoksi-ditumpu pada dua pautan: "penyahgas" dan "pengawetan". Penyahgasan yang tidak lengkap akan menyebabkan sisa gas dalam campuran epoksi tidak dapat dinyahcas, membentuk buih dalaman selepas pengawetan (ini adalah punca-kekerapan tinggi bagi nyahcas separa yang berlebihan dalam pengubah jenis-kering); manakala suhu pengawetan yang terlalu tinggi/rendah atau masa pengawetan yang terlalu lama/pendek akan membawa kepada pengawetan penebat yang tidak lengkap (sisa monomer epoksi tidak bertindak balas) atau kepekatan tegasan, yang seterusnya menghasilkan retakan mikro dan merosakkan integriti penebat.
II. Minyak-Pengubah Terendam: Keadaan Minyak Penebat dan Kecacatan Antara Muka Adalah Titik Risiko Utama
Transformer tenggelam minyak{0}}mengguna pakai sistem penebat gabungan minyak penebat dan penebat pepejal (kadbod,{1}}kertas impregnasi minyak), dan telah lama menduduki pasaran pengubah utama dalam sistem kuasa kerana kelebihannya seperti kekuatan penebat yang tinggi dan pelesapan haba yang baik. Masalah nyahcas separa mereka berkait rapat dengan keadaan minyak penebat dan ciri-ciri antara muka kertas-minyak, dengan faktor dorongan teras termasuk tiga kategori berikut:
Minyak penebat bukan sahaja berfungsi sebagai medium penebat tetapi juga menjalankan fungsi pelesapan haba. Ketulenan dan keadaannya secara langsung mempengaruhi risiko pelepasan separa:
- Kelembapan dan Kandungan Gas Berlebihan:Jika pengubah terendam minyak-tidak ditutup rapat, lembapan di udara akan menembusi ke dalam minyak penebat, yang akan mengurangkan voltan pecah minyak dengan ketara; pada masa yang sama, jika gas terlarut dalam minyak (seperti oksigen, hidrogen, metana) tidak dikeluarkan tepat pada masanya, gelembung kecil akan terbentuk dalam minyak. Gelembung ini terdedah kepada pelepasan di bawah tindakan medan elektrik, dan gas yang dihasilkan oleh pelepasan akan meningkatkan lagi kandungan gas dalam minyak, membentuk kitaran ganas;
- Pencemaran kekotoran:Jika minyak penebat bercampur dengan zarah logam, kekotoran gentian, dsb. semasa pengeluaran, pengangkutan atau operasi dan penyelenggaraan, ia akan membentuk prototaip "saluran konduktif" dalam-kekotoran minyak akan menyerap cas, bergerak mengikut arah di bawah tindakan medan elektrik, terkumpul di antara muka antara minyak dan penebat pepejal, dan mendorong pelepasan separa;
- Penuaan dan Kemerosotan Kualiti Minyak:Selepas operasi-panjang, minyak penebat akan mengalami tindak balas pengoksidaan di bawah tindakan suhu tinggi dan medan elektrik, menghasilkan produk penuaan seperti asid, koloid dan enap cemar. Bahan-bahan ini akan mengurangkan prestasi penebat minyak, dan pada masa yang sama bertindak balas secara kimia dengan bahan penebat pepejal, merosakkan integriti penebat antara muka kertas-minyak dan menyediakan keadaan untuk nyahcas separa.
Sistem penebat minyak-transformer terendam terdiri daripada "minyak penebat + kadbod pepejal", dan keadaan antara muka antara kedua-duanya ialah kawasan sensitif utama untuk nyahcas separa:
- Buih dan Jurang Antara Muka:Jika penyahgasan tidak lengkap semasa pengisian minyak pengubah, atau minyak penebat mengembang apabila dipanaskan dan mengecut apabila disejukkan semasa operasi, celah atau buih kecil akan terbentuk di antara muka antara minyak dan kadbod. Kesan kepekatan medan elektrik di kawasan ini berkemungkinan besar mencetuskan nyahcas separa;
- Kelembapan dan Penuaan Kadbod:Sebagai bahan penebat pepejal, jika kadbod menyerap lembapan (seperti penyusupan air hujan akibat kegagalan pengedap), prestasi penebatnya akan berkurangan dengan ketara. Pada masa yang sama, kelembapan akan menggalakkan penuaan dan degradasi kadbod, menghasilkan retakan mikro dan serpihan gentian. Kecacatan ini akan menyebabkan nyahcas pada antara muka, dan nyahcas akan mempercepatkan pengkarbonan kadbod, membentuk saluran konduktif.
Selain masalah minyak penebat dan antara muka, reka bentuk dan proses struktur yang tidak betul juga boleh menyebabkan nyahcas separa dalam minyak-transformer tenggelam:
- Penetapan Penggulungan Longgar:Jika belitan diikat dengan longgar, getaran elektromagnet semasa operasi pengubah akan menyebabkan anjakan belitan, mengakibatkan jurang dalam penebat antara lapisan dan lilitan, dan mendorong kepekatan medan elektrik;
- Petua Menonjol Komponen Logam:Jika terdapat sudut tajam, burr pada kurungan logam, plumbum dan komponen lain di dalam pengubah, atau kedudukannya diimbangi semasa pemasangan, kawasan kekuatan medan tinggi tempatan akan terbentuk di bawah voltan tinggi, mendorong pelepasan korona;
- Pengedap tangki yang lemah:Kegagalan pengedap tangki bukan sahaja akan membawa kepada penyusupan lembapan dan kekotoran tetapi juga membenarkan udara memasuki tangki, membentuk lapisan gelembung pada permukaan minyak. Buih-buih ini adalah sumber penting bagi pelepasan separa.
III. Perbezaan Teras dan Pencegahan Teras Pelepasan Separa Antara Dua Jenis Transformer
| Dimensi Perbandingan | Pengubah Jenis-Kering (Resin Epoksi-Jenis Tuang) | Minyak-Pengubah Terendam |
| Medium Penebat Teras | Penebat pepejal seperti resin epoksi, kertas Nomex | Minyak penebat + minyak-penebat komposit kertas |
| Faktor Pengaruh Pelepasan Utama | Gelembung dalaman dalam bahan, kecacatan proses (pemutus/penggulungan) | Kemerosotan minyak penebat, kecacatan antara muka kertas-minyak |
| Kawasan Sensitif | Hujung penggulungan, di dalam badan tuangan, hujung konduktor | Antara muka kertas minyak-, buih dalam minyak, celah udara di bahagian atas tangki |
| Teras Pencegahan | Kawalan ketulenan bahan, proses halus (penyahgas/pengawetan/pembalut), pengoptimuman struktur penyamaan voltan | Penulenan minyak penebat (penyahgasan/penyahhidratan/penyingkiran kekotoran), perlindungan pengedap, pemantauan keadaan antara muka |
IV. Wawasan Industri: Pengesanan Awal dan Cadangan Operasi dan Penyelenggaraan untuk Pelepasan Separa
Bahaya nyahcas separa terletak pada "penyembunyian"nya-keamatan nyahcas awal adalah rendah, tanpa ciri luaran yang jelas, tetapi pengumpulan jangka-panjang akan membawa kepada degradasi penebat yang tidak dapat dipulihkan. Oleh itu, kedua-dua pengubah jenis-rendam dan kering-minyak hendaklah mementingkan pengesanan awal serta kawalan pengendalian dan penyelenggaraan:
- Pengujian Biasa: Gunakan sistem pemantauan pelepasan separa dalam talian (seperti ujian ultrasonik, ujian ultra-berkerapan tinggi) untuk menangkap isyarat nyahcas dalam masa nyata dan mengesan kedudukan kecacatan dengan tepat;
- Kawalan Bahan dan Proses: Utamakan pengilang dengan kelayakan lengkap dan proses matang apabila memilih produk, memfokuskan pada ketulenan bahan penebat dan laporan ujian proses;
- Perlindungan Pengendalian dan Penyelenggaraan: Untuk-transformer terendam minyak, kerap menguji penunjuk seperti kelembapan, kandungan gas dan kehilangan dielektrik minyak penebat, dan lakukan penapisan dan penulenan tepat pada masanya; untuk pengubah jenis-kering, elakkan hentaman mekanikal, bersihkan habuk permukaan secara kerap dan elakkan rayapan permukaan penebat;
- Kawalan Alam Sekitar: Elakkan mengendalikan transformer dalam persekitaran yang mempunyai kelembapan tinggi, habuk berlebihan dan gas menghakis. Pengubah jenis kering{1}}harus memastikan pengudaraan yang baik dan pelesapan haba untuk mengelakkan penebat terlalu panas dan penuaan.
Kesimpulan: Pelepasan separa adalah "pembunuh tidak kelihatan" sistem penebat transformer, dan puncanya berkait rapat dengan jenis peralatan, struktur penebat dan tahap proses. Menguasai ciri nyahcas separa pengubah jenis-rendam dan kering-minyak, dan melalui pemilihan produk saintifik, kawalan proses yang diperhalusi dan ujian tetap, boleh mengurangkan risiko nyahcas daripada sumber dan memastikan operasi sistem kuasa yang selamat dan stabil.
