115KV TRANSFORMER TESTING FOR CONFIRM TRANSFORMER FAULT

หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์สำคัญในระบบจ่ายกำลังไฟฟ้า หากเกิดความผิดปกติภายในขดลวด อาจส่งผลต่อความมั่นคงและความปลอดภัยของระบบไฟฟ้า การตรวจสอบจึงจำเป็นต้องใช้ผลทดสอบหลายด้านประกอบกัน เพื่อวิเคราะห์ลักษณะความเสียหายและระบุสาเหตุได้อย่างเหมาะสม

กรณีศึกษานี้เป็นการตรวจสอบหม้อแปลง TR2 E0 ขนาด 15 MVA แรงดัน 115/6.6 kV โดยใช้ผลวิเคราะห์ก๊าซในน้ำมันหม้อแปลง (DGA) ข้อมูลจาก Fault Recorder และการทดสอบทางไฟฟ้า เพื่อยืนยันความผิดปกติที่เกิดขึ้นภายในหม้อแปลง

ผลการวิเคราะห์ก๊าซในน้ำมันหม้อแปลง (DGA)

ผลการทดสอบ Dissolved Gas Analysis (DGA) ตรวจพบก๊าซ Acetylene (C₂H₂) ในปริมาณสูง ซึ่งเป็นก๊าซที่สัมพันธ์กับการเกิด Arcing ภายในหม้อแปลง โดยรายงานระบุว่าคาดว่าเกิดจากการอาร์กระหว่างขดลวด ส่งผลให้เกิดก๊าซดังกล่าวสะสมในน้ำมัน

ข้อมูลในรายงานอ้างอิงมาตรฐาน ANSI/IEEE C57.104 โดยระบุช่วงค่า Acetylene ที่ยอมรับได้ไว้ที่ 15–70 ppm

การวิเคราะห์ข้อมูลทางไฟฟ้าจาก Fault Recorder

โดยปกติเมื่อจ่ายไฟเข้าหม้อแปลง จะเกิดกระแส Inrush Current ในช่วงเริ่มต้น ก่อนที่กระแสจะค่อย ๆ ลดลงเข้าสู่สภาวะปกติ (Steady State)

แต่จากข้อมูลการจ่ายไฟเข้าหม้อแปลง TR2 E0 พบว่า หลังจ่ายไฟประมาณ 5 วินาที Differential Relay สั่ง Trip พร้อมกับเกิด Buchholz Alarm โดยกระแสของเฟส R และ S มีทิศทางตรงกันข้าม และไม่ลดลงหลังผ่านช่วง Inrush Current แต่ยังคงอยู่ที่ประมาณ 60 A

สาเหตุที่ Differential Relay สั่ง Trip ล่าช้าเกี่ยวข้องกับฟังก์ชัน Second Harmonic Blocking ซึ่งตั้งค่าไว้ที่ 10% โดยค่า Second Harmonic ของเฟส R ลดลงจาก 26.93% เหลือ 8.90% ภายในเวลาประมาณ 5 วินาที จึงทำให้รีเลย์สามารถสั่ง Trip ได้

ส่วน Overcurrent Relay ไม่ทำงาน เนื่องจากกระแสขณะเกิด Fault อยู่ที่ประมาณ 60 A ซึ่งต่ำกว่าค่าตั้ง (Setting) ที่ 113 A

รายงานยังนำรูปคลื่นจากเอกสาร IEEE มาเปรียบเทียบ โดยพบว่าการเกิด Short Circuit Winding มีลักษณะกระแสในทิศทางตรงกันข้าม ซึ่งสอดคล้องกับลักษณะความผิดปกติที่ตรวจพบในกรณีศึกษานี้

ผลการทดสอบทางไฟฟ้าเพื่อยืนยันความผิดปกติ

เมื่อวันที่ 1 มีนาคม 2562 บริษัท SIMES ENGINEERING ได้ดำเนินการทดสอบหม้อแปลงก่อนจ่ายไฟ โดยค่อย ๆ เพิ่มแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่าย (Source) และตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของกระแสด้วย Fault Recorder

ผลการทดสอบพบว่า เมื่อเพิ่มแรงดันถึง 300 V ที่ขดลวดด้าน 115 kV กระแสยังไม่แสดงความผิดปกติอย่างชัดเจน แต่เมื่อเพิ่มแรงดันเป็น 600 V พบกระแสไหลผิดปกติในเฟส R และ S พร้อมได้ยินเสียง Arcing ภายในหม้อแปลงชั่วขณะ โดยรูปคลื่นกระแสของทั้งสองเฟสแสดงลักษณะผิดปกติและมีทิศทางตรงกันข้าม

ผลดังกล่าวบ่งชี้ถึงความผิดปกติแบบ Arc หรือ Short Turn ภายในขดลวดด้าน 115 kV

การทดสอบ Withstand Voltage

หลังตรวจพบความผิดปกติบริเวณขดลวด ได้ทำการทดสอบเพิ่มเติมโดยจ่ายแรงดันแบบ Line-Neutral เพื่อพิจารณาว่าหม้อแปลงมีความผิดปกติแบบ Single Line to Ground Fault หรือไม่

ผลการทดลองสามารถเพิ่มแรงดันได้ถึง 12.7 kV ทางด้านขดลวด 115 kV โดยไม่พบกระแสไหลผิดปกติ จึงสรุปได้ว่าไม่พบความผิดปกติแบบ Single Line to Ground Fault

อย่างไรก็ตาม รายงานระบุว่าการทดสอบ Withstand Voltage ตามแนวทางที่กำหนดไว้ที่ 1–2 เท่าของแรงดัน 115 kV เป็นเวลา 1 นาที ไม่สามารถดำเนินการได้ เนื่องจากสภาพพื้นที่ปฏิบัติงานไม่ปลอดภัย

สรุปผลการตรวจสอบและวิเคราะห์สาเหตุ

จากผลการตรวจสอบทั้งหมด พบว่าผล DGA และการทดสอบทางไฟฟ้าสอดคล้องกัน โดยบ่งชี้ว่าหม้อแปลงเกิด Arcing หรือ Short Turn ภายในขดลวดด้าน 115 kV ขณะที่ผลการทดสอบ Withstand Voltage และ Insulation Resistance ไม่พบความผิดปกติในลักษณะ Single Line to Ground Fault หรือความเสียหายของฉนวนระหว่างเฟสกับกราวด์

รายงานระบุสาเหตุที่อาจเกี่ยวข้องกับความเสียหายไว้ 2 ประเด็น ได้แก่

1. ความเสียหายของมอเตอร์ 6.6 kV: การเกิด Single Line to Ground Arcing Fault ที่ Stator และ Rotor ของมอเตอร์ อาจทำให้เกิดกระแสความถี่สูงในหม้อแปลง ส่งผลให้ฉนวนขดลวดเสื่อมสภาพและเกิด Short Turn
2. การทำTransformer Oil Regeneration: การเติมน้ำมันระหว่างกระบวนการฟื้นฟูสภาพน้ำมันอาจทำให้เกิดฟองอากาศและ Partial Discharge ส่งผลกระทบต่อฉนวนภายในหม้อแปลง

นอกจากนี้ รายงานยังอธิบายข้อจำกัดของการทดสอบบางประเภท ได้แก่ Turn Ratio Test ที่ใช้แรงดันต่ำกว่า 300 V, Winding Resistance ที่อาจไม่แสดงความแตกต่างจาก Short Turn ที่มีขนาดไม่มาก, Insulation Resistance ที่ไม่สามารถตรวจพบความเสียหายลักษณะ Short Turn และ Frequency Response Analysis ที่ไม่มีข้อมูล Fingerprint เดิมสำหรับเปรียบเทียบ

แนวทางป้องกันและข้อเสนอแนะ

จากผลการตรวจสอบ รายงานเสนอแนวทางป้องกันและลดความเสี่ยงต่อความเสียหายของหม้อแปลง ดังนี้

• ควรติดตั้ง Ground Fault Relay สำหรับมอเตอร์แรงดัน 6.6 kV
• ไม่ควรดำเนินการ Transformer Oil Regeneration ขณะจ่ายไฟฟ้า 115 kV
• ในการทำ Preventive Maintenance ควรบันทึกค่า Inrush Current ของหม้อแปลง 115 kV ทุกเครื่อง เพื่อจัดเก็บเป็นข้อมูล Fingerprint สำหรับใช้เปรียบเทียบในการตรวจสอบครั้งต่อไป

บทสรุป

กรณีศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าการตรวจสอบหม้อแปลงไม่ควรพิจารณาจากผลทดสอบเพียงรายการเดียว แต่ควรวิเคราะห์ผล DGA ข้อมูล Fault Recorder และการทดสอบทางไฟฟ้าร่วมกัน เพื่อให้สามารถตรวจพบความผิดปกติภายในขดลวดและประเมินความเสี่ยงก่อนนำหม้อแปลงกลับมาใช้งานได้อย่างเหมาะสม

อ่านเอกสารเพิ่มเติมได้ที่นี่

https://drive.google.com/file/d/1uF7b4pVlXFX4d7dGBK1gTsP5IATdDXq1/view?usp=sharing

อ่านเอกสารฉบับอังกฤษเพิ่มเติมเป็นได้ที่นี่

https://drive.google.com/file/d/1FZPLjeCYqji_PvPl3ugWtN_nz6fGTl38/view?usp=sharing

กลับหน้าหลัก