การคายประจุบางส่วนของหม้อแปลงคืออะไร?

การคายประจุบางส่วน (Partial Discharge: PD) ในหม้อแปลงไฟฟ้าหมายถึงปรากฏการณ์ที่การพังทลายของฉนวนไฟฟ้าเกิดขึ้นเฉพาะที่ในส่วนเล็กๆ ของระบบฉนวนไฟฟ้าภายใต้แรงกดแรงดันไฟฟ้าสูง การคายประจุเหล่านี้ไม่ได้เชื่อมกับอิเล็กโทรด แต่เกิดขึ้นเฉพาะในบริเวณที่ฉนวนไฟฟ้าไม่แข็งแรงเท่านั้น โดยทั่วไปแล้ว PD จะอ่อนมาก และไม่สามารถตรวจจับได้ด้วยประสาทสัมผัสของมนุษย์ จึงจำเป็นต้องใช้เครื่องมือวัดพิเศษ

สาเหตุของการคายประจุบางส่วนในหม้อแปลง

สาเหตุของการคายประจุบางส่วนในหม้อแปลงมีหลายแง่มุม ครอบคลุมหลายประเด็นดังนี้:

1. วัสดุและโครงสร้างฉนวน:

ข้อบกพร่อง เช่น ฟองอากาศ สิ่งเจือปน และรอยแตก:ข้อบกพร่องเหล่านี้ทำให้ประสิทธิภาพการป้องกันความร้อนของวัสดุลดลง ส่งผลให้เกิดการคายประจุบางส่วน

ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำของฟองอากาศ:ฟองอากาศจะทนต่อความแรงของสนามไฟฟ้าที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับวัสดุฉนวนที่อยู่ติดกัน ทำให้มีแนวโน้มที่จะพังและถูกคายประจุได้ง่ายกว่า

การออกแบบโครงสร้างฉนวนที่ไม่เหมาะสม:ความเข้มของอินเตอร์เลเยอร์หรือสนามหมุนที่มากเกินไปในหม้อแปลงชนิดแห้งเนื่องจากการออกแบบที่ไม่ดีอาจทำให้เกิดการคายประจุบางส่วนได้

ขอบคมและมีเสี้ยน:ส่วนประกอบที่เป็นฉนวนหรือโลหะที่มีขอบคมหรือมีรอยคมอาจทำให้เกิดความเข้มข้นของสนามไฟฟ้าในบริเวณนั้น ทำให้เกิดการคายประจุบางส่วน

2. ปัจจัยการดำเนินงาน:

การทำงานระยะยาวและการเปลี่ยนแปลงโหลด:ปัจจัยเหล่านี้ทำให้วัสดุฉนวนภายในหม้อแปลงเสื่อมสภาพและสึกหรอ ส่งผลให้คุณสมบัติในการเป็นฉนวนลดลง และเกิดการคายประจุบางส่วน

แรงดันไฟเกิน:แรงดันไฟเกินในระบบไฟฟ้า ซึ่งเกิดจากปัจจัยภายนอก (เช่น ฟ้าผ่า) หรือปัจจัยภายใน (เช่น การทำงานของสวิตชิ่ง) อาจทำให้แรงดันไฟเกินระดับพังทลายของวัสดุ ส่งผลให้เกิดการคายประจุบางส่วน

3. ปัจจัยการติดตั้งและกระบวนการ:

กระบวนการผลิตที่ไม่เพียงพอ:การควบคุมสูญญากาศที่ไม่ดีในระหว่างการอบแห้ง เวลาในการอบแห้งที่ไม่เพียงพอ และความต้องการอุณหภูมิสามารถทิ้งก๊าซที่เหลืออยู่ในคอยล์ได้

ความเสียหายจากการติดตั้ง:ฉนวนอาจได้รับความเสียหายระหว่างการติดตั้ง หรือช่วงเวลาที่ไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานานอาจทำให้ความชื้นในวัสดุฉนวนเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลต่อระดับการระบายออก

กระบวนการม้วนและประกอบที่ไม่เหมาะสม:ปัญหาต่างๆ เช่น รอยขีดข่วนบนสายแรงดันไฟฟ้าสูงและต่ำหรือระยะห่างที่ไม่เหมาะสมในระหว่างการประกอบอาจส่งผลต่อระดับการปล่อยประจุบางส่วน

อันตรายจากการระบายของเหลวบางส่วน

แม้ว่าการคายประจุบางส่วนในหม้อแปลงจะเกิดขึ้นเฉพาะที่และอ่อนแอ แต่ก็ก่อให้เกิดอันตรายในระยะยาว โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านความเสียหายต่อวัสดุฉนวน:

1. ความเสียหายโดยตรงต่อฉนวน:การคายประจุบางส่วนอย่างต่อเนื่องจะกัดกร่อนฉนวนทีละน้อย ซึ่งอาจนำไปสู่การเสื่อมสภาพอย่างสมบูรณ์ในที่สุด ผลกระทบทางเคมีไฟฟ้าทำให้เกิดก๊าซที่มีปฏิกิริยา เช่น โอโซนและไนตริกออกไซด์ ส่งผลให้ฉนวนกัดกร่อนมากขึ้น

2. ระบบทำความร้อนในท้องถิ่น:การคายประจุบางส่วนจะก่อให้เกิดความร้อน ซึ่งสามารถเพิ่มอุณหภูมิในบริเวณไดอิเล็กตริกได้ ทำให้เกิดการคาร์บอนไนเซชันด้วย

วิธีการตรวจจับการระบายประจุบางส่วน

วิธีการตรวจจับการคายประจุบางส่วนโดยทั่วไปได้แก่ เทคนิคทางไฟฟ้า อัลตราโซนิก และเคมี:

1. วิธีการทางไฟฟ้า:การใช้เครื่องตรวจวัดสัญญาณออสซิลโลสโคป เครื่องตรวจจับการคายประจุบางส่วน หรือเครื่องวัดการรบกวนวิทยุ เพื่อสังเกตรูปคลื่นการคายประจุหรือระดับการรบกวนวิทยุ

2. วิธีการอัลตราโซนิก:ตรวจจับคลื่นอัลตราโซนิกที่เกิดจากการคายประจุและแปลงคลื่นเหล่านี้เป็นสัญญาณไฟฟ้าเพื่อการวิเคราะห์

3. วิธีการทางเคมี:การวิเคราะห์เนื้อหาและรูปแบบการเปลี่ยนแปลงของก๊าซต่างๆ ที่ละลายในน้ำมัน ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า "การวิเคราะห์โครมาโทกราฟี"

มาตรการป้องกันการระบายของเสียบางส่วน

เพื่อหลีกเลี่ยงอันตรายจากการระบายออกบางส่วน อาจมีมาตรการป้องกันหลายประการ:

1.การเลือกใช้วัสดุฉนวนที่มีคุณภาพสูง.

2. การตรวจสอบและบำรุงรักษาตามกำหนด:การเปลี่ยนชิ้นส่วนที่เก่าและสึกหรอมากอย่างทันท่วงที

3. การติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟเกิน:เพื่อตรวจจับและปราบปรามสภาวะแรงดันไฟฟ้าเกิน

4. การติดตั้งอุปกรณ์ตรวจวัดอุณหภูมิ:ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิบนพื้นผิวหม้อแปลงเป็นประจำ

มาตรการเหล่านี้สามารถป้องกันและลดการเกิดการคายประจุบางส่วนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้หม้อแปลงทำงานได้อย่างปลอดภัยและมีเสถียรภาพ