ฉนวนหม้อแปลงคืออะไร?

ฉนวนหม้อแปลงคืออะไร?

เมื่อพูดถึงระบบไฟฟ้า เรามักนึกถึงประโยชน์มหาศาลจากการผลิตและความสะดวกสบายในชีวิต แต่ก็อดไม่ได้ที่จะให้ความสำคัญกับพลังงานและความปลอดภัย เพราะถึงอย่างไร ระบบไฟฟ้าก็ได้รับสมญานามว่า “เสือไฟฟ้า” ในการใช้งานหม้อแปลงไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน “ฉนวน” เกี่ยวข้องกับความปลอดภัย

แนวคิดพื้นฐาน

ฉนวนเป็นคำศัพท์ทางกายภาพ หมายถึง การใช้สารที่ไม่นำไฟฟ้าเพื่อแยกหรือหุ้มตัวที่มีประจุไฟฟ้า เพื่อป้องกันไฟฟ้าช็อต มาตรการด้านความปลอดภัย ฉนวนของหม้อแปลงไฟฟ้ามีไว้เพื่อป้องกันการเกิดการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าและการพังทลาย และเพื่อให้แน่ใจว่าหม้อแปลงมีความปลอดภัยและเชื่อถือได้ นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับฉนวนของขดลวดหม้อแปลง แกนเหล็ก และส่วนประกอบอื่นๆ ที่มีสายดิน ระหว่างขดลวดเฟสต่างๆ และระหว่างระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

ชนิดของฉนวน

ฉนวนของหม้อแปลงไฟฟ้าแบ่งออกเป็นฉนวนสมบูรณ์และฉนวนแบบไล่ระดับ ฉนวนสมบูรณ์คือฉนวนที่ขดลวดทั้งหมดถูกหุ้มด้วยฉนวนในระดับเดียวกันและเหมาะสำหรับหม้อแปลงขนาดเล็กและการใช้งานที่มีความจุต่ำ ฉนวนแบบไล่ระดับ (เรียกอีกอย่างว่าฉนวนกึ่ง) นั่นคือฉนวนหลักของขดลวดหม้อแปลงใกล้บริเวณจุดศูนย์กลางจะต่ำกว่าฉนวนหลักที่ด้านอินพุต หม้อแปลงสำหรับคลาสแรงดันไฟฟ้า 35KV และต่ำกว่านั้นมีฉนวนเต็ม หม้อแปลงฉนวนแบบไล่ระดับส่วนใหญ่ใช้ในระบบกราวด์กระแสสูงของกริดไฟฟ้า 110KV และระดับแรงดันไฟฟ้าบน เมื่อเปรียบเทียบกับฉนวนเต็ม ฉนวนแบบไล่ระดับสามารถลดขนาดของฉนวนภายในได้ ทำให้ขนาดของหม้อแปลงทั้งหมดลดลง ต้นทุนลดลง และประหยัดกว่า อย่างไรก็ตาม ฉนวนก็มีข้อเสียบางประการ เช่น ในแง่ของความปลอดภัย ฉนวนไม่ปลอดภัยเท่ากับฉนวนเต็ม

โครงสร้างฉนวน

ฉนวนหม้อแปลงจากมุมมองภายในและภายนอกสามารถแบ่งได้เป็นฉนวนภายนอกและฉนวนภายใน

ฉนวนภายในหมายถึงฉนวนระหว่างส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ในถังหม้อแปลง ซึ่งส่วนใหญ่ได้แก่ ฉนวนของขดลวด ฉนวนของตัวนำและฉนวนของตัวเปลี่ยนแทป โดยส่วนฉนวนเหล่านี้จะไม่ได้รับผลกระทบจากสภาวะภายนอก เช่น บรรยากาศ มลพิษ ความชื้น สิ่งแปลกปลอม เป็นต้น ฉนวนภายในแบ่งออกเป็นฉนวนหลักและฉนวนตามยาว ฉนวนหลักหมายถึงฉนวนระหว่างขดลวดกับกราวด์ ระหว่างเฟส และระหว่างขดลวดของเฟสเดียวกันและระดับแรงดันไฟฟ้าที่ต่างกัน ซึ่งเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของฉนวนในหม้อแปลง ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือในการใช้งานและต้นทุนผลิตภัณฑ์ของหม้อแปลง

ฉนวนภายนอกหมายถึงปลอกฉนวนและฉนวนอากาศภายนอกถังน้ำมันหม้อแปลง รวมถึงปลอกฉนวนเองและฉนวนระหว่างปลอกฉนวนและระยะห่างของช่องว่างอากาศระหว่างท่อฉนวนและส่วนกราวด์ ความเสถียรของฉนวนภายนอกได้รับผลกระทบอย่างมากจากสภาพแวดล้อม แต่มีความสามารถในการกู้คืนตามธรรมชาติในระดับหนึ่ง

วิธีการและวัสดุฉนวน

ฉนวนของหม้อแปลงไฟฟ้ามักใช้ฉนวนที่จุ่มในน้ำมัน ฉนวนแห้ง ฉนวนก๊าซ และวิธีการอื่น ๆ ฉนวนที่จุ่มในน้ำมันส่วนใหญ่ใช้สำหรับหม้อแปลงที่จุ่มในน้ำมัน ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าหม้อแปลงจะทำงานได้ตามปกติภายใต้สภาวะแรงดันไฟฟ้าสูง และมีคุณสมบัติในการป้องกันความชื้น การระบายความร้อน แรงกระแทก และการดับอาร์คที่ดี ฉนวนแห้งและฉนวนก๊าซส่วนใหญ่ใช้ในหม้อแปลงแห้ง ฉนวนแห้งมีข้อดีคือไม่ชื้นง่าย ไม่ง่ายที่จะติดไฟ ง่ายต่อการบำรุงรักษา แต่ไม่เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมแรงดันไฟฟ้าสูง ฉนวนก๊าซมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำและมีประสิทธิภาพในการดับอาร์คที่ดี แต่มีราคาแพงและยากต่อการขจัดก๊าซในเวลาอันสั้น

วัสดุฉนวนมีทั้งแบบแข็งและแบบเหลว วัสดุแข็ง เช่น กระดาษฉนวน กระดาษลูกฟูก กระดาษ Denison กระดาษ Nomex เป็นต้น วัสดุเหล่านี้มีเสถียรภาพทางความร้อนและทนต่อความชื้นได้ดี วัสดุเหลว เช่น น้ำมันฉนวน จำเป็นต้องได้รับการทดสอบและบำรุงรักษาคุณภาพเป็นประจำ

วัสดุฉนวนสามารถแบ่งตามเกรดทนความร้อนได้ เกรดทั่วไปคือ A, E, B, F, H ห้าเกรด โดยแต่ละเกรดจะมีอุณหภูมิการทำงานที่อนุญาตสูงสุดที่สอดคล้องกัน อุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตสำหรับฉนวนคลาส A คือ 105 องศา อุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตสำหรับฉนวนคลาส E คือ 120 องศา อุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตสำหรับฉนวนคลาส B คือ 130 องศา อุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตสำหรับฉนวนคลาส F คือ 155 องศา อุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตสำหรับฉนวนคลาส H คือ 180 องศา

ปัญหาฉนวนไฟฟ้าชำรุด

การเสื่อมสภาพของฉนวน

การเสื่อมสภาพของฉนวนหม้อแปลงเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและค่อยเป็นค่อยไป ซึ่งหมายถึงวัสดุฉนวนภายในหม้อแปลง ซึ่งในกระบวนการทำงานระยะยาว ได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ มากมาย ทำให้สูญเสียความแข็งแรงทางกลและความแข็งแรงของฉนวนไฟฟ้าเดิมไปทีละน้อย การเสื่อมสภาพของฉนวนหม้อแปลงส่วนใหญ่มักเกิดจากสาเหตุต่อไปนี้: ฉนวนกันความชื้นที่ไม่เหมาะสม การกัดกร่อนทางเคมี การทำงานเกินกำลังในระยะยาว ข้อต่อหม้อแปลงเสียหาย การเสื่อมสภาพของไฟฟ้า การเสื่อมสภาพของแรงดัน เป็นต้น ในการตอบสนองต่อการเสื่อมสภาพของฉนวนหม้อแปลง ควรดำเนินการทดสอบความต้านทานฉนวน ทดสอบปัจจัยการสูญเสียไดอิเล็กตริก ทำความสะอาดและแห้ง ตรวจสอบการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันเป็นประจำ และบำรุงรักษาระบบระบายความร้อนเป็นประจำ

ฉนวนกันความร้อน

ความชื้นในฉนวนของหม้อแปลงไฟฟ้านั้นสามารถทำให้หม้อแปลงเกิดการลัดวงจรระหว่างชั้นหรือระหว่างรอบได้ง่าย ซึ่งทำให้ระบบไฟฟ้าเสียหาย ความชื้นในฉนวนของหม้อแปลงไฟฟ้าได้รับผลกระทบจากสาเหตุหลักดังต่อไปนี้: (1) ฉนวนได้รับผลกระทบจากการปิดผนึกที่ไม่ดีของหม้อแปลง (2) ฉนวนได้รับผลกระทบจากปัญหาคุณภาพของหม้อแปลง (3) ฉนวนได้รับผลกระทบจากความชื้นระหว่างการขนส่งหม้อแปลง (4) การติดตั้งและการบำรุงรักษาหม้อแปลงที่เกิดจากฉนวนได้รับผลกระทบจากการเสื่อมสภาพของหม้อแปลงไฟฟ้า ดังนั้น เมื่อพิจารณาถึงปัญหาความชื้นในฉนวนของหม้อแปลงไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้น ควรซ่อมแซมวัสดุฉนวนของหม้อแปลงเป็นประจำ เช่น ตรวจพบความชื้นในเวลาที่ต้องเปลี่ยนใหม่ ในระหว่างการขนส่ง การบำรุงรักษา เพื่อหลีกเลี่ยงความชื้น น้ำมันรั่วไหล ให้ใส่ใจกับวิธีการใช้งานระหว่างการใช้งาน เพื่อหลีกเลี่ยงความชื้นในฉนวนที่เกิดจากการทำงานที่ไม่เหมาะสม