Trafo-terendam oli, sebagai peralatan utama dalam sistem distribusi daya untuk perusahaan industri dan pertambangan serta bangunan sipil, melakukan tugas penting untuk mengurangi tegangan jaringan tegangan tinggi 10(6)kV atau 35kV-menjadi tegangan bus 230/400V untuk memenuhi kebutuhan daya pengguna. Jenis transformator ini cocok untuk catu daya AC 50(60)Hz, dengan kapasitas pengenal tiga-fasa maksimum sebesar 2500kVA dan kapasitas pengenal-fasa tunggal maksimum sebesar 833kVA (tetapi transformator-fasa tunggal umumnya tidak disarankan). Dapat digunakan di dalam ruangan atau dipasang di luar ruangan. Untuk trafo berkapasitas 315kVA ke bawah bahkan bisa langsung dipasang di tiang. Selain itu, mempunyai persyaratan tertentu mengenai kondisi lingkungan, antara lain kisaran suhu lingkungan, suhu rata-rata harian maksimum, suhu rata-rata tahunan maksimum, kelembaban relatif, dan ketinggian. Jika kondisi penggunaan sebenarnya tidak sesuai dengan peraturan ini, penyesuaian kuota yang sesuai harus dilakukan sesuai dengan standar GB6450-86.
1. Transformator terendam-Oli Pembeda Fasa dapat dibagi menjadi transformator-tiga fasa dan transformator-fasa tunggal. Dalam sistem tenaga-fasa tiga, transformator-fasa adalah pilihan konvensional. Namun, bila kapasitasnya terlalu besar atau kondisi transportasi terbatas, tiga transformator-fasa tunggal dapat digunakan untuk membentuk bank transformator guna memenuhi permintaan.
2. Klasifikasi Belitan
Transformator dapat diklasifikasikan menjadi dua-transformator belitan dan tiga-transformator belitan berdasarkan jumlah belitan. Dua-transformator belitan adalah tipe yang umum, dengan dua belitan pada intinya: satu sebagai belitan primer dan yang lainnya sebagai belitan sekunder. Tiga-trafo belitan biasanya cocok untuk kapasitas yang lebih besar (lebih dari 5600 kVA), dan trafo ini dapat dihubungkan ke tiga jalur transmisi tegangan berbeda. Selain itu, dalam beberapa aplikasi khusus, bahkan transformator Saton dengan belitan lebih banyak digunakan.
3. Klasifikasi Struktural
Trafo dapat diklasifikasikan menjadi trafo tipe-inti dan trafo tipe cangkang-berdasarkan karakteristik strukturnya. Pada transformator tipe-inti, belitan biasanya melingkari bagian luar inti, sedangkan pada transformator tipe-kulit, inti terletak di sekeliling belitan. Kedua jenis trafo ini memiliki sedikit perbedaan struktur, namun prinsip kerjanya tidak berbeda secara mendasar. Dalam praktiknya, sebagian besar transformator yang umum digunakan dalam sistem tenaga listrik adalah tipe-inti.
Selain itu, trafo juga mengandung komponen-komponen penting lainnya, seperti inti, belitan, tangki minyak, konservator minyak, bushing isolasi, tap changer, dan relay gas, yang bersama-sama merupakan struktur lengkap dari transformator.
4. Inti Sebagai inti rangkaian magnet transformator, inti mempunyai peranan yang sangat penting. Selama pengoperasian transformator, inti menghasilkan panas akibat histeresis dan rugi-rugi arus eddy. Untuk mengurangi kehilangan panas ini secara efektif dan meminimalkan ukuran dan berat transformator, lembaran baja silikon berorientasi-butir canai dingin-dengan permeabilitas tinggi dan ketebalan kurang dari 0,35 mm biasanya digunakan untuk membuat inti. Selanjutnya, berdasarkan susunan belitan di dalam inti, transformator dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis: tipe-inti dan tipe-kerang.
Pada transformator-berkapasitas besar, untuk memastikan bahwa panas yang dihasilkan oleh rugi-rugi inti secara efektif dibawa oleh oli isolasi selama sirkulasi, sehingga mencapai pendinginan yang baik, inti biasanya dirancang dengan saluran oli pendingin khusus.
5. Gulungan Gulungan adalah komponen kunci transformator, yang bertanggung jawab untuk mengubah energi listrik menjadi energi magnet dan kemudian kembali menjadi energi listrik. Pada transformator, belitan biasanya dibuat dari kawat tembaga atau aluminium berinsulasi untuk mengurangi rugi-rugi konduktif. Pada saat yang sama, bahan insulasi digunakan untuk membungkus dan mengisolasi belitan untuk memastikan kinerja insulasi dan pembuangan panas. Berdasarkan susunan belitan di dalam inti, transformator dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis: tipe-inti dan tipe-kerang.
Belitan dan inti bersama-sama merupakan komponen inti transformator. Selama pengoperasian transformator, belitan menghasilkan panas karena hambatannya sendiri atau hambatan kontak pada sambungan; fenomena ini dapat dijelaskan dengan hukum Joule.
Gulungan adalah komponen penting dalam transformator, dan pengoperasiannya yang benar sangat penting untuk kinerja transformator. Namun, belitan mungkin mengalami berbagai masalah selama pengoperasian. Pertama, panas dihasilkan karena hambatan belitan itu sendiri atau hambatan kontak pada sambungan, sebuah fenomena fisik yang diungkapkan oleh hukum Joule. Oleh karena itu, belitan harus menghindari arus yang melebihi arus pengenalnya dalam waktu lama untuk mencegah panas berlebih. Selain itu, ketika arus hubung singkat melewatinya, hal ini menghasilkan gaya elektromagnetik yang signifikan pada belitan, yang berpotensi menyebabkan kerusakan serius pada transformator.
Ada berbagai jenis belitan trafo, yang paling mendasar adalah belitan konsentris dan interleaved. Gangguan utama yang mungkin dihadapi belitan ini meliputi hubung singkat antar belitan dan hubung singkat pada casing. Hubungan pendek antar-belokan dapat disebabkan oleh penuaan insulasi, pengoperasian beban berlebih, atau kerusakan mekanis selama-hubungan pendek sirkuit. Hubungan pendek antar belitan juga dapat terjadi ketika level oli pada trafo turun, sehingga menyebabkan bagian belitan terekspos di atas permukaan oli. Secara bersamaan, arus lebih selama hubung singkat hubung singkat dapat merusak bentuk belitan, sehingga semakin merusak isolasi dan memicu hubung singkat antar belitan.
Bila terjadi hubung singkat antar-belitan, arus pada-belitan hubung pendek dapat melebihi nilai pengenal, namun arus seluruh belitan mungkin masih dalam batas. Dalam kasus ini, perangkat proteksi gas dapat aktif, dan dalam kasus yang parah, perangkat proteksi diferensial juga dapat melakukan intervensi. Hubungan pendek pada casing juga dapat disebabkan oleh penuaan isolasi, kelembapan oli, penurunan level oli, atau petir dan tegangan lebih operasional. Selain itu, arus lebih selama hubung singkat -melalui hubung singkat juga dapat menyebabkan deformasi belitan, sehingga mengakibatkan hubung singkat pada casing. Hubungan pendek jenis ini biasanya memicu pengoperasian perangkat proteksi gas dan perangkat proteksi grounding.
6. Tangki Minyak Komponen inti minyak-transformator terendam-belitan dan inti-ditempatkan dalam tangki minyak yang diisi dengan minyak transformator. Tangki oli jenis ini biasanya dilas dari pelat baja dan dirancang untuk memberikan perlindungan mekanis yang kuat dan pendinginan yang sangat baik. Untuk trafo berukuran sedang dan kecil, tangki biasanya terdiri dari dua bagian: cangkang tangki dan penutup tangki. Badan trafo ditempatkan di dalam cangkang, sedangkan bukaan penutup tangki memudahkan pemeriksaan dan pemeliharaan badan.
Selain itu, transformator dapat dibagi menjadi dua kategori utama berdasarkan metode isolasi dan pendinginannya: tipe-terendam minyak dan-kering. Pada transformator terendam minyak, inti dan belitan direndam bersama dalam minyak transformator, sehingga meningkatkan kinerja isolasi dan mengoptimalkan kondisi pendinginan. Meskipun demikian, trafo tipe-kering juga digunakan dalam aplikasi spesifik tertentu, seperti penerangan jalan dan penerangan tambang.
1. Trafo terendam-minyak yang tidak tertutup, seperti seri S8, S9, dan S10, biasanya digunakan di perusahaan industri dan pertambangan, pertanian, dan konstruksi sipil.
2. Trafo terendam minyak-tertutup, termasuk model seperti S9, S9-M, dan S10-M, sangat cocok untuk lingkungan kompleks dengan tingkat minyak dan zat kimia yang tinggi, seperti di industri minyak bumi dan kimia.
3. Trafo terendam minyak-seperti seri BS9, S9-, S10-, S11-MR, SH, dan SH12-M, banyak digunakan untuk distribusi listrik di berbagai lokasi, termasuk perusahaan industri dan pertambangan, pertanian, dan bangunan sipil.
Selain itu, terdapat trafo yang dirancang untuk tujuan tertentu, seperti trafo-tegangan tinggi untuk pengujian, trafo untuk tungku listrik, trafo untuk pengelasan, dan trafo yang digunakan dalam rangkaian thyristor. Trafo tegangan dan trafo arus untuk alat ukur juga sangat diperlukan.
A. Gulungan-tegangan rendah dari transformator terendam-oli, kecuali menggunakan konduktor tembaga dalam model berkapasitas-kecil, biasanya menggunakan desain silinder dengan belitan foil tembaga. Gulungan tegangan-tinggi menggunakan struktur silinder multi-lapisan. Desain ini membantu mempertahankan distribusi putaran ampere yang seimbang, mengurangi fluks kebocoran, dan meningkatkan kekuatan mekanis serta kemampuan menahan arus pendek.
B. Untuk memastikan stabilitas, inti dan belitan diamankan dengan-mur pengunci otomatis agar tahan terhadap benturan selama pengangkutan. Selain itu, struktur tanpa inti memungkinkan transformator menahan guncangan transportasi yang lebih besar.
C. Selama produksi, kumparan dan inti mengalami pengeringan vakum, dan proses filtrasi dan injeksi oli vakum digunakan untuk memastikan tingkat kelembapan internal diminimalkan.
D. Tangki oli memiliki desain cerdik dengan lembaran bergelombang, yang memiliki fungsi pernapasan untuk mengkompensasi perubahan volume oli yang disebabkan oleh variasi suhu, sehingga menghilangkan kebutuhan akan konservator oli dan mengurangi ketinggian transformator.
e. Karena penggunaan lembaran bergelombang, minyak transformator diisolasi dari udara luar, secara efektif mencegah intrusi oksigen dan kelembapan, sehingga mempertahankan kinerja insulasi yang sangat baik.
F. Singkatnya, fitur desain ini secara kolektif memastikan bahwa-transformator terendam oli tidak memerlukan penggantian oli dalam kondisi beban normal, sehingga mengurangi biaya pemeliharaan secara signifikan dan memperpanjang masa pakainya secara signifikan.
Dalam situasi dengan sejumlah besar beban primer atau sekunder, disarankan untuk mengkonfigurasi dua atau lebih transformator. Dengan cara ini, meskipun salah satu trafo terputus, kapasitas trafo yang tersisa dapat memenuhi kebutuhan daya beban primer dan sekunder. Secara bersamaan, beban primer dan sekunder harus dikonsentrasikan semaksimal mungkin untuk menghindari dispersi yang berlebihan.
Ketika kapasitas beban musiman besar, disarankan menggunakan trafo khusus. Contohnya termasuk beban pendingin AC dan beban pemanas listrik pada bangunan sipil besar. Dalam aplikasi dengan beban terkonsentrasi tinggi, transformator khusus direkomendasikan. Ini termasuk peralatan pemanas besar, mesin sinar X-besar, dan tungku busur listrik.
Jika beban penerangannya besar, atau jika penggunaan trafo secara bersamaan untuk daya dan penerangan berdampak signifikan terhadap kualitas penerangan dan masa pakai bohlam, maka trafo penerangan khusus dapat dipasang. Biasanya, daya dan penerangan berbagi satu trafo.
7. Lingkungan Operasi:
Dalam kondisi lingkungan normal, trafo tipe-terendam minyak dan kering-adalah pilihan yang tepat. Trafo ini cocok untuk perusahaan industri dan pertambangan, gardu induk mandiri atau terpasang di bidang pertanian, dan gardu induk mandiri di kawasan pemukiman. Model trafo yang tersedia antara lain S8, S9, S10, SC(B)9, dan SC(B)10. Selain itu, dampak suhu pada pemilihan trafo harus dipertimbangkan.
① Transformator ini dapat mempertahankan operasi stabil-jangka panjang pada suhu 220 derajat .
② Mereka dapat dengan mudah menahan-guncangan suhu tinggi-jangka pendek sebesar 350 derajat .
③ Transformator ini mempertahankan kinerja yang sangat baik terlepas dari variasi suhu atau fluktuasi kelembapan yang luas.
④ Pada suhu 250 derajat, bahan tersebut tidak akan meleleh, mengalir, atau mendukung pembakaran.
⑤ Yang lebih hebatnya lagi, trafo ini tidak akan mengeluarkan gas beracun atau korosif bahkan pada suhu ekstrem hingga 750 derajat.
Selain itu, trafo ini memiliki kapasitas beban yang sangat baik, mampu memenuhi kebutuhan daya dalam berbagai kondisi pengoperasian yang kompleks.
Saat menentukan kapasitas trafo distribusi, kapasitas berbagai peralatan listrik harus dipertimbangkan secara komprehensif, dan bebannya harus dihitung (biasanya tidak termasuk beban proteksi kebakaran). Kapasitas semu yang dikompensasi adalah dasar utama untuk memilih kapasitas dan jumlah transformator. Biasanya, faktor beban transformator dipertahankan sekitar 85%. Metode ini relatif sederhana dan cocok untuk estimasi kapasitas.
Menurut rekomendasi GB/T17468-1998 "Pedoman Pemilihan Transformator Daya", pemilihan kapasitas transformator distribusi harus digabungkan dengan GB/T15164-94 "Pedoman Beban untuk Transformator Daya Terendam Minyak" atau GB/T17211-1998 "Pedoman Beban untuk Transformator Daya Tipe Kering", dan ditentukan berdasarkan beban yang dihitung. Kedua pedoman yang disebutkan di atas menyediakan program komputer dan diagram beban siklus normal untuk menentukan kapasitas trafo distribusi dengan lebih akurat.
Minyak transformator disukai karena insulasi dan konduktivitas termalnya yang sangat baik, serta harganya yang relatif terjangkau.
Oli trafo secara efektif memecahkan masalah pembuangan panas dan isolasi-tegangan tinggi pada trafo-berkapasitas besar.
Namun, ia juga mempunyai beberapa kelemahan:
Minyak transformator mudah terbakar; kontak dengan api berpotensi menyebabkan pembakaran atau bahkan ledakan sehingga memerlukan penanganan yang hati-hati.
Minyak ini berpotensi menimbulkan bahaya kesehatan sehingga memerlukan tindakan perlindungan yang tepat selama pengoperasian.
Oli transformator memerlukan pemeriksaan profesional rutin untuk memastikan kinerjanya stabil dan aman.
Trafo-yang terendam oli memiliki karakteristik kinerja penyegelan yang buruk dan rentan terhadap penuaan, yang dapat menyebabkan kebocoran oli serius di lokasi pengoperasian. Hal ini tidak hanya mempengaruhi pengoperasian normal peralatan tetapi juga dapat menimbulkan dampak buruk terhadap lingkungan sekitar.
Trafo-terendam oli memiliki kelas insulasi yang relatif rendah, biasanya dirancang dan diproduksi sesuai dengan standar insulasi Kelas A. Oleh karena itu, perhatian khusus harus diberikan pada penilaian umurnya selama pemilihan dan penggunaan.
Tingkat polimerisasi (DP) bahan isolasi transformator merupakan indikator kunci untuk mengukur tingkat penuaan isolasi, dan keakuratan serta keandalannya diakui secara luas. Untuk menentukan tingkat penuaan transformator, kami biasanya menggunakan tingkat rata-rata polimerisasi (DP) kertas karton isolasi sebagai standar. Berikut kriteria kami: Rata-rata DP kurang dari 450 menunjukkan tingkat umur; rata-rata DP kurang dari 250 menunjukkan tingkat berbahaya.
1) Standar Kekuatan Tarik untuk Umur dan Tingkat Bahaya
Pada tingkat masa pakai, kertas isolasi mempertahankan 60% kekuatan tarik maksimum awalnya dalam kondisi-hubungan pendek eksternal. Setelah tingkat berbahaya tercapai, kekuatan sisa ini turun menjadi 15%.
2) Standar Probabilitas Kegagalan DP untuk Serat Kertas Isolasi Jepang
Jika nilai DP lebih besar atau sama dengan 450, kemungkinan kegagalan serat kertas isolasi adalah 0; bila nilai DP antara 450 dan 250, kemungkinan kegagalan berbanding terbalik dengan nilai DP, khususnya (450 - DP) / 200; dan bila nilai DP kurang dari 250, probabilitas kegagalannya adalah 1.
3) Rumus untuk memperkirakan sisa umur transformator menggunakan DP rata-rata
Kita dapat memperkirakan sisa umur transformator menggunakan nilai rata-rata DP awal (n0), rata-rata DP setelah L tahun (nL), dan jumlah tahun L. Rumus spesifiknya adalah: Sisa umur (nL/n0)=(1 - r)L, dimana r adalah laju penurunan rata-rata DP.
Selama pengoperasian transformator daya terendam oli-, panas yang dihasilkan oleh belitan dan inti ditransfer terlebih dahulu ke oli transformator, lalu melalui oli ke media pendingin. Tergantung pada kapasitas trafo, ada beberapa metode pendinginan:
1. Pendinginan sirkulasi oli alami, yaitu oli-pendinginan otomatis terendam.
2. Pendinginan udara sirkulasi oli alami, yaitu oli-pendingin udara terendam.
3. Pendinginan air sirkulasi oli paksa.
4. Pendinginan udara sirkulasi oli paksa.
Ini adalah metode pendinginan umum untuk-transformator daya terendam oli. Memilih metode pendinginan yang tepat berdasarkan penggunaan sebenarnya sangatlah penting.
1. Ruang lingkup yang berlaku: Cocok untuk ketinggian tidak melebihi 1000 meter, penggunaan di dalam atau di luar ruangan.
2. Kondisi Lingkungan: Pengoperasian yang stabil pada kondisi suhu lingkungan maksimum +40 derajat dan suhu rata-rata harian maksimum +30 derajat.
3. Kisaran Suhu: Suhu rata-rata tahunan +20 derajat, suhu minimum -25 derajat.
4. Kustomisasi: Solusi transformator untuk kondisi pengoperasian khusus dapat disediakan sesuai kebutuhan pengguna.
Selanjutnya, kita akan mempelajari analisis kesalahan metode pendinginan ini dalam penerapan praktis.
Transformator mungkin mengalami berbagai gangguan selama pengoperasian, termasuk gangguan pada belitan, busing, pengubah keran, dan aksesori seperti inti dan tangki. Gangguan belitan terutama bermanifestasi sebagai hubung pendek antar-belokan, pembumian belitan, hubung singkat-fasa ke-fasa, sirkuit terbuka, dan kegagalan pengelasan. Kesalahan bushing biasanya disebabkan oleh penumpukan kerak, yang dapat dengan mudah memicu flashover saat kabut tebal atau hujan ringan, yang menyebabkan grounding-fase tunggal atau hubung singkat-fase-fasa pada sisi-tegangan tinggi transformator. Selain itu, kebocoran parah juga merupakan masalah yang signifikan, yang dapat disebabkan oleh retakan las, kegagalan seal, getaran selama pengoperasian, benturan eksternal pada tangki, dan kerusakan akibat korosi. Jika kebocoran terdeteksi, trafo harus segera dimatikan untuk perbaikan dan pelumasan. Pada saat yang sama, malfungsi tap changer juga perlu diawasi secara ketat.