อะไรทำให้เกิดความร้อนเกินของหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย?

ในฐานะผู้ให้บริการหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย ฉันพบคำถามมากมายเกี่ยวกับปัญหาความร้อนเกินของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่สำคัญเหล่านี้ การให้ความร้อนมากเกินไปในหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายถือเป็นข้อกังวลที่สำคัญ เนื่องจากสามารถนำไปสู่ประสิทธิภาพที่ลดลง การเสื่อมสภาพก่อนวัยอันควร และแม้กระทั่งความล้มเหลวร้ายแรง ในบล็อกนี้ ฉันจะสำรวจปัจจัยต่างๆ ที่ทำให้หม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายมีความร้อนสูงเกินไป

1. การโอเวอร์โหลด

สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดประการหนึ่งของความร้อนเกินในหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายคือการโอเวอร์โหลด เมื่อหม้อแปลงต้องรับภาระที่เกินความจุที่กำหนด จะต้องทำงานหนักขึ้นเพื่อถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้า ปริมาณงานที่เพิ่มขึ้นนี้ส่งผลให้กระแสไหลผ่านขดลวดสูงขึ้น ตามกฎของจูล กำลังที่กระจายไปเมื่อความร้อนในตัวนำจะได้มาจาก (P = I^{2}R) โดยที่ (I) คือกระแส และ (R) คือความต้านทานของตัวนำ เมื่อกระแส (I) เพิ่มขึ้นเนื่องจากการโอเวอร์โหลด ความร้อนที่เกิดขึ้น (P) จะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ

ตัวอย่างเช่น หากหม้อแปลงได้รับการจัดอันดับสำหรับโหลดสูงสุด 1,000 kVA และถูกโหลดอย่างกะทันหัน 1,200 kVA กระแสในขดลวดจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ความร้อนที่เพิ่มขึ้นนี้อาจทำให้อุณหภูมิของหม้อแปลงเพิ่มสูงขึ้นเกินช่วงการทำงานปกติ เมื่อเวลาผ่านไป การโอเวอร์โหลดอย่างต่อเนื่องอาจทำให้ฉนวนของขดลวดเสียหาย ทำให้เกิดการลัดวงจร และท้ายที่สุดคือความล้มเหลวของหม้อแปลง

2. ระบบระบายความร้อนไม่ดี

ระบบระบายความร้อนของหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายมีความสำคัญต่อการรักษาอุณหภูมิให้อยู่ในขอบเขตที่ปลอดภัย ระบบทำความเย็นมีหลายประเภท เช่น ระบบทำความเย็นแบบแช่น้ำมัน และระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ หากระบบทำความเย็นทำงานไม่ถูกต้อง ความร้อนที่เกิดขึ้นในหม้อแปลงไฟฟ้าจะไม่สามารถกระจายออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้เกิดความร้อนเกิน

ในหม้อแปลงไฟฟ้าแบบจุ่มน้ำมัน น้ำมันจะทำหน้าที่เป็นสารหล่อเย็นและอิเล็กทริก หากระดับน้ำมันต่ำก็อาจไม่สามารถระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ หากน้ำมันมีการปนเปื้อนหรือเสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไป คุณสมบัติการทำความเย็นของน้ำมันอาจได้รับผลกระทบอย่างรุนแรง ตัวอย่างเช่น การมีความชื้นในน้ำมันสามารถลดความเป็นฉนวนและความสามารถในการถ่ายเทความร้อนได้

ในหม้อแปลงระบายความร้อนด้วยอากาศ ช่องระบายอากาศที่อุดตัน หรือพัดลมที่ทำงานผิดปกติ สามารถป้องกันการไหลเวียนของอากาศที่เหมาะสมได้ หากอากาศไม่สามารถไหลรอบๆ หม้อแปลงได้อย่างอิสระ ความร้อนจะสะสม ส่งผลให้อุณหภูมิสูงขึ้น การบำรุงรักษาระบบทำความเย็นเป็นประจำ รวมถึงการตรวจสอบระดับน้ำมัน คุณภาพ และการทำงานของพัดลมและช่องระบายอากาศ ถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อป้องกันความร้อนเกิน

3. ฉนวนชำรุด

ฉนวนในหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายใช้เพื่อแยกตัวนำไฟฟ้าและป้องกันการลัดวงจร อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป ฉนวนอาจเสื่อมสภาพเนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิสูง ความชื้น และความเครียดทางไฟฟ้า เมื่อฉนวนเสื่อมสภาพอาจทำให้เกิดการคายประจุบางส่วนได้

การปล่อยประจุบางส่วนคือการปล่อยประจุไฟฟ้าขนาดเล็กที่เกิดขึ้นภายในวัสดุฉนวน การปล่อยประจุเหล่านี้ทำให้เกิดความร้อน ซึ่งสามารถเร่งการเสื่อมสภาพของฉนวนได้มากขึ้น เนื่องจากฉนวนยังคงพังทลายลง ความเสี่ยงที่ไฟฟ้าจะเสียและไฟฟ้าลัดวงจรจะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้ไม่เพียงทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไป แต่ยังก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัยอย่างร้ายแรงอีกด้วย

ตัวอย่างเช่น หากฉนวนระหว่างขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงเสียหาย อาจมีกระแสรั่วไหลผ่านฉนวนได้ กระแสรั่วไหลนี้ทำให้เกิดความร้อน ซึ่งส่งผลให้หม้อแปลงเกิดความร้อนเกินโดยรวม

4. อุณหภูมิแวดล้อมสูง

อุณหภูมิโดยรอบที่หม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายทำงานมีบทบาทสำคัญในการเพิ่มอุณหภูมิ หากติดตั้งหม้อแปลงไฟฟ้าในบริเวณที่มีอุณหภูมิแวดล้อมสูง เช่น ในสภาพอากาศร้อนหรือใกล้แหล่งกำเนิดความร้อน จะทำให้กระจายความร้อนได้ยากขึ้น

อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของหม้อแปลงคำนวณตามอุณหภูมิแวดล้อมมาตรฐาน (ปกติคือ 40°C) เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมจริงสูงกว่ามาตรฐานนี้ ความสามารถของหม้อแปลงไฟฟ้าในการถ่ายเทความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมโดยรอบจะลดลง ตัวอย่างเช่น หากหม้อแปลงไฟฟ้าได้รับการออกแบบให้ทำงานโดยมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นสูงสุด 60°C เหนืออุณหภูมิแวดล้อม 40°C ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิแวดล้อม 50°C หม้อแปลงอาจถึงอุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตได้เร็วกว่า

5. การสูญเสียหลัก

แกนของหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายทำจากวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก เช่น เหล็กซิลิกอน เมื่อกระแสสลับไหลผ่านขดลวดปฐมภูมิ จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กในแกนกลาง สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไปนี้ทำให้เกิดกระแสเอ็ดดี้และการสูญเสียฮิสเทรีซิสในแกนกลาง

กระแสเอ็ดดี้เป็นกระแสหมุนเวียนที่เกิดขึ้นในวัสดุแกนกลาง กระแสน้ำเหล่านี้ไหลผ่านความต้านทานของแกนกลาง ทำให้เกิดความร้อนตามกฎของจูล การสูญเสียฮิสเทรีซิสเกิดขึ้นเนื่องจากการดึงดูดแม่เหล็กและการลดอำนาจแม่เหล็กซ้ำของวัสดุแกนกลางเมื่อสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลง พลังงานที่จำเป็นในการกลับทิศทางของการดึงดูดแม่เหล็กจะกระจายไปเป็นความร้อน

หากวัสดุแกนกลางมีคุณภาพไม่ดีหรือแกนเสียหาย การสูญเสียแกนอาจสูงกว่าปกติอย่างมาก การสร้างความร้อนที่เพิ่มขึ้นนี้สามารถส่งผลให้หม้อแปลงร้อนเกินไปได้

6. การเชื่อมต่อที่หลวม

การเชื่อมต่อที่หลวมในหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายอาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินได้ เมื่อการเชื่อมต่อระหว่างขดลวด บัสบาร์ หรือส่วนประกอบอื่นๆ หลวม ความต้านทานการสัมผัสที่จุดเหล่านี้จะเพิ่มขึ้น ตามกฎของจูล ((P = I^{2}R)) ความต้านทานที่สูงกว่าที่จุดเชื่อมต่อจะส่งผลให้เกิดความร้อนมากขึ้นเมื่อกระแสไหลผ่านจุดเชื่อมต่อนั้น

ตัวอย่างเช่น หากการเชื่อมต่อระหว่างขดลวดปฐมภูมิและขั้วต่ออินพุตหลวม ความต้านทานที่เพิ่มขึ้น ณ จุดนี้อาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปเฉพาะจุดได้ เมื่อเวลาผ่านไป ความร้อนอาจทำให้การเชื่อมต่อคลายตัวลง ทำให้เกิดวงจรที่เลวร้ายซึ่งอาจทำให้การเชื่อมต่อล้มเหลวโดยสิ้นเชิง และอาจทำให้หม้อแปลงเสียหายได้

วิธีการ บรรเทาภาวะ Over-heating

เพื่อป้องกันความร้อนเกินในหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย สามารถดำเนินการได้หลายมาตรการ ประการแรก การจัดการโหลดที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญ ลูกค้าควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าโหลดบนหม้อแปลงไม่เกินความจุที่กำหนด การตรวจสอบโหลดเป็นประจำสามารถช่วยตรวจจับสถานการณ์การโอเวอร์โหลดที่อาจเกิดขึ้นได้ตั้งแต่เนิ่นๆ

ประการที่สอง ควรบำรุงรักษาระบบทำความเย็นอย่างสม่ำเสมอ สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าแบบจุ่มน้ำมัน ควรทดสอบน้ำมันเป็นระยะๆ เพื่อดูปริมาณความชื้น ความคงทนของไดอิเล็กทริก และคุณสมบัติอื่นๆ ควรตรวจสอบระดับน้ำมันและเติมหากจำเป็น ในหม้อแปลงระบายความร้อนด้วยอากาศ ควรทำความสะอาดและตรวจสอบพัดลมและช่องระบายอากาศอย่างสม่ำเสมอ

ประการที่สาม ควรตรวจสอบฉนวนของหม้อแปลงไฟฟ้า สามารถใช้เทคนิคต่างๆ เช่น การทดสอบความต้านทานของฉนวนและการทดสอบการคายประจุบางส่วน เพื่อตรวจจับสัญญาณเริ่มต้นของการเสื่อมสภาพของฉนวน หากตรวจพบปัญหาใดๆ ควรซ่อมแซมหรือเปลี่ยนฉนวนทันที

สุดท้ายควรติดตั้งหม้อแปลงไฟฟ้าในตำแหน่งที่เหมาะสมโดยมีการระบายอากาศที่เหมาะสม และอยู่ห่างจากแหล่งสร้างความร้อน ควรตรวจสอบอุณหภูมิโดยรอบ และหากจำเป็น สามารถติดตั้งมาตรการทำความเย็นเพิ่มเติม เช่น เครื่องปรับอากาศหรือแผงระบายความร้อนได้

ที่บริษัทของเรา เรามีหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายคุณภาพสูงหลากหลายประเภท รวมถึง50 - 2500kVA/10kV หม้อแปลงแช่น้ำมันแบบสูญเสียต่ำสุด-YB หม้อแปลงไฟฟ้าพลังงานลม, และหม้อแปลงขดลวดคู่แบบจุ่มน้ำมันขนาด 50 - 2500kVA/35kV- หม้อแปลงไฟฟ้าของเราได้รับการออกแบบด้วยเทคโนโลยีขั้นสูงเพื่อลดการสูญเสียและรับประกันการทำงานที่มีประสิทธิภาพ

หากคุณสนใจที่จะซื้อหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายหรือมีคำถามเกี่ยวกับปัญหาความร้อนเกิน โปรดติดต่อเราเพื่อขอหารือเพิ่มเติมและเจรจาจัดซื้อจัดจ้าง เรามุ่งมั่นที่จะมอบโซลูชั่นที่ดีที่สุดสำหรับความต้องการพลังงานไฟฟ้าของคุณ

อ้างอิง

• วิศวกรรมสถานีไฟฟ้าย่อยโดย Turan Gonen
• วิศวกรรมหม้อแปลงไฟฟ้า: การออกแบบ เทคโนโลยี และการวินิจฉัย โดย George Karady และ Gurbux Singh