Apa yang terjadi ketika transformator daya gagal?

Ketika transformator daya gagal, situasinya bisa sangat serius, dengan konsekuensi mulai dari kerusakan pada peralatan itu sendiri hingga kelumpuhan seluruh jaringan listrik, bahkan insiden keselamatan seperti kebakaran atau ledakan. Apa yang sebenarnya terjadi tergantung pada jenis kerusakan, keparahannya, desain transformator, dan seberapa cepat perangkat pelindung dapat beroperasi.

Berikut adalah beberapa skenario yang mungkin terjadi:

Gejala abnormal (tanda-tanda yang dapat diamati):

Pemanasan berlebih: Sejumlah besar panas dihasilkan secara lokal pada titik kerusakan, menyebabkan suhu oli atau suhu belitan naik tajam. Termometer atau pencitra termal akan berbunyi.

Suara abnormal: Suara "berdengung", "berderak", "meledak" atau bahkan "menggeram" yang kuat terdengar di dalam. Hal ini disebabkan oleh getaran elektromagnetik yang kuat yang disebabkan oleh pelepasan busur, pecahnya bahan isolasi, inti yang longgar atau arus berlebih yang parah.

Perubahan level oli yang tidak normal: Gas yang dihasilkan oleh kerusakan internal atau sejumlah besar gas yang dihasilkan oleh dekomposisi suhu tinggi oli isolasi oleh busur dapat menyebabkan peningkatan level oli yang tidak normal (peningkatan tekanan) atau penurunan (kebocoran).

Semprotan oli atau kebocoran oli: Peningkatan tajam tekanan internal dapat menyebabkan katup pelepas tekanan menyemprotkan oli, atau tangki oli, pipa, radiator, dan bagian lainnya dapat pecah dan bocor oli karena panas berlebih, tekanan, atau tekanan mekanis.

Asap dan api: Suhu tinggi dan busur dapat menyulut oli isolasi atau bahan isolasi padat, menyebabkan transformator berasap atau bahkan terbakar.

Pembentukan gas: Oli isolasi terurai di bawah suhu tinggi dan busur untuk menghasilkan gas seperti hidrogen, metana, etana, etilena, asetilena, karbon monoksida, karbon dioksida, dll. (Analisis gas terlarut/DGA adalah metode diagnosis kerusakan yang penting). Penumpukan gas dalam jumlah besar dapat menyebabkan peningkatan tekanan yang tiba-tiba.

Deformasi atau pecahnya cangkang: Dalam kasus ekstrem, tekanan internal yang besar atau energi busur dapat menyebabkan tangki transformator membengkak, berubah bentuk, atau bahkan meledak.

Kerusakan internal:

Kerusakan belitan:

Hubungan singkat antar-lilitan: Isolasi antara lilitan yang berdekatan dalam belitan yang sama rusak, membentuk loop hubungan singkat dan menyebabkan pemanasan lokal.

Hubungan singkat antar-lapisan: Isolasi antara lapisan belitan rusak.

Hubungan singkat antar-fasa: Isolasi antara belitan fasa yang berbeda rusak.

Hubungan singkat belitan ke tanah: Isolasi antara belitan dan inti atau tangki (tanah) rusak.

Sirkuit terbuka belitan: Kawat putus atau titik sambungan tidak tersolder.

Deformasi/perpindahan belitan: Gaya gerak listrik hubungan singkat yang besar menyebabkan belitan berubah bentuk secara mekanis, mengendur, atau bahkan runtuh.

Kerusakan inti:

Pembumian multi-titik inti: Inti harus dirancang hanya memiliki satu titik pembumian yang andal. Jika ada titik pembumian tambahan, arus sirkulasi akan terbentuk, menyebabkan pemanasan lokal atau bahkan peleburan inti.

Hubungan singkat antar-potongan inti: Kerusakan pada cat isolasi menyebabkan hubungan singkat antar-potongan, mengakibatkan peningkatan kerugian arus eddy dan pemanasan berlebih.

Kerusakan sistem isolasi:

Penuaan, kelembaban, dan kerusakan isolasi padat (karton, penyangga, dll.).

Penuaan, kelembaban, kontaminasi, pengkarbonan, dan penurunan kekuatan tembus oli isolasi.

Kerusakan sakelar keran: Kontak buruk, erosi kontak, kerusakan isolasi, kemacetan mekanis, atau kegagalan mekanisme penggerak.

Kerusakan bushing: Flashover, pelepasan kotor, kelembaban internal atau retak yang menyebabkan kerusakan, atau kegagalan segel dan kebocoran oli.

Kerusakan sistem pendingin: Penyumbatan radiator, penghentian kipas/pompa oli, kebocoran saluran pendingin, mengakibatkan pembuangan panas yang buruk, peningkatan suhu, penuaan atau kegagalan isolasi yang dipercepat.

Dampak pada sistem kelistrikan:

Aksi proteksi relai: Transformator dilengkapi dengan beberapa proteksi (proteksi diferensial, proteksi gas, proteksi arus lebih, proteksi pelepas tekanan, proteksi suhu, dll.). Ketika terjadi kerusakan, perangkat proteksi yang relevan akan dengan cepat mendeteksi kelainan (ketidakseimbangan arus, pembentukan gas, peningkatan tekanan, suhu berlebihan) dan bertindak:

Trip: Putuskan pemutus sirkuit yang terhubung ke transformator dan isolasi transformator yang rusak dari jaringan listrik. Ini adalah tautan yang paling kritis, bertujuan untuk mencegah kecelakaan meluas.

Alarm: Kirimkan sinyal suara dan cahaya atau informasi alarm jarak jauh.

Fluktuasi atau penurunan tegangan: Kerusakan itu sendiri atau trip proteksi akan menyebabkan tegangan bus yang terhubung ke transformator turun atau berfluktuasi seketika, memengaruhi kualitas pasokan daya pengguna hilir.

Gangguan pasokan daya: Jika transformator yang rusak adalah simpul kunci dalam rantai pasokan daya, tripnya akan menyebabkan pemadaman listrik skala besar di area yang memasok daya.

Masalah stabilitas sistem: Trip dari kerusakan transformator utama yang besar dapat mengganggu keseimbangan daya dan stabilitas jaringan listrik, dan dalam kasus yang parah dapat menyebabkan pemadaman listrik skala yang lebih besar atau bahkan keruntuhan sistem (kegagalan berjenjang).

Kejutan arus hubungan singkat: Kerusakan hubungan singkat di dalam transformator akan menghasilkan arus hubungan singkat yang sangat besar, yang tidak hanya akan menyebabkan kerusakan yang menghancurkan pada transformator itu sendiri, tetapi juga menyebabkan gaya gerak listrik yang besar dan kejutan tegangan termal pada busbar, switchgear, saluran, dll. yang terhubung dengannya.

Risiko keselamatan:

Kebakaran dan ledakan: Oli isolasi yang mudah terbakar bersuhu tinggi yang disemprotkan sangat mungkin menyebabkan kebakaran ketika bersentuhan dengan udara atau busur listrik. Di ruang terbatas, campuran oli-gas dapat meledak. Ini adalah situasi yang paling berbahaya.

Pelepasan zat beracun: Pembakaran oli isolasi dan bahan isolasi akan melepaskan asap dan gas beracun.

Percikan kerusakan peralatan: Ledakan atau pecahnya tangki oli dapat menyebabkan oli bersuhu tinggi, puing-puing, dan bagian-bagian terpercik, menyebabkan bahaya bagi personel dan peralatan di dekatnya.

Pencemaran lingkungan: Kebocoran oli isolasi dalam jumlah besar akan mencemari tanah dan sumber air.