Measure Station Co.,ltd

13/04/2025

สุขสันต์วันสงกรานต์ 2568

13/04/2024

23/03/2024

■ ผู้ดูแลหม้อแปลงไฟฟ้ามักคุ้นเคยเกี่ยวกับการวัดปริมาณน้ำที่ละลายปนอยู่ในน้ำมันหม้อแปลงในรูปแบบ ppm.
■ โดยมากแล้วขอบเขตที่ถูกใช้อ้างอิง คือ ปริมาณน้ำควรอยู่ในขอบเขต 30ppm-35ppm.
■ อย่างไรก็ตาม ขอบเขตอ้างอิงของค่าปริมาณน้ำดังกล่าวนี้ก็ยังคงมีข้อจำกัดในการวิเคราะห์สภาพของหม้อแปลงไฟฟ้า ทั้งนี้ จำเป็นต้องมีเรื่องของอุณหภูมิของน้ำมันหม้อแปลง อายุของน้ำมันหม้อแปลง ค่าสัมประสิทธิ์ เข้ามาเกี่ยวข้องด้วย.
■ นั่นจึงเป็นที่มาของการนำค่า ความอิ่มตัวสัมพัทธ์ในรูปแบบเปอร์เซนต์ (% Relative Saturation, %RS) มาใช้ในช่วงกลางปี พ.ศ. 2483 โดยมีการรับรองโดย Frank Doble และ %RS ดังกล่าวได้ถูกนำมาเสนออีกครั้งราวปี พ.ศ. 2530.
■ ความอิ่มตัวสัมพัทธ์ คือ ตัวบ่งชี้ที่ดีที่บอกให้เรารู้ถึงสภาพของน้ำมันหม้อแปลงว่าใกล้อิ่มตัวแล้วหรือยัง หรือพูดอีกนัยหนึ่งก็คือ ตัวบ่งชี้ว่าน้ำมันหม้อแปลงสามารถรองรับปริมาณน้ำได้มากน้อยเพียงใด ก่อนที่ปริมาณน้ำที่ละลายปนอยู่ในน้ำมันหม้อแปลงนั้นๆจะหลุดลอดออกมาเป็นน้ำใสๆหรือคล้ายๆกับน้ำกะทิใสๆ และหากเกิดการอิ่มตัวขึ้นแล้ว มันสุ่มเสี่ยงที่จะส่งผลเสียอย่างรุนแรงกับชิ้นส่วนภายในของหม้อแปลงไฟฟ้านั้นๆ
■ Lance Lewand จาก Doble Engineering เขียนบทความเรื่อง “Understanding Water in Transformer Systems, The Relationship Between Relative Saturation and Parts per Million (ppm)” ไว้ใน นิตยสาร NETA WORLD ช่วงฤดูใบไม้ผลิ ในปี พ.ศ. 2545 ไว้อย่างน่าสนใจว่า “เป็นที่รู้กันอยู่แล้วว่า ปริมาณน้ำเป็นสาเหตุหลักของปัญหาที่เกิดขึ้นในหม้อแปลงไฟฟ้าและทำให้เกิดข้อจำกัดในการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งคือ ปัญหาเรื่องการมีปริมาณน้ำที่มากเกินไป”.
■ การตรวจจับปริมาณน้ำที่อยู่ในน้ำมันหม้อแปลงที่ทำในห้องแล็บโดยมากแล้วถูกทำโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า Karl Fischer titration ตามวิธีที่ระบุไว้ในมาตรฐาน ASTM D-1533 หรือ IEC 60814. โดยทั้งสองวิธีนี้สามารถนำมาใช้เทียบเคียงกันได้และเกี่ยวข้องกับเทคนิคที่เรียกว่า coulometric titration โดยเกี่ยวกับการลดลงของ Iodine-containing reagent ซึ่งวิธีเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในการหาค่าปริมาณน้ำทั้งหมดในตัวอย่างน้ำมันหม้อแปลงบนพื้นฐานของน้ำหนักเทียบกับน้ำหนัก ในหน่วยของ มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม หรือโดยทั่วๆไปแล้วก็คือ ppm หรือ หนึ่งส่วนในล้านส่วนนั่นเอง.
■ บางครั้งช่างหรือผู้ที่ดูแลหม้อแปลงไฟฟ้า ก็ไม่ค่อยเข้าใจกับแนวความคิดเกี่ยวกับสิ่งที่เรียกว่า ความสามารถในการละลาย(solubility) และ ความอิ่มตัวสัมพัทธ์ (Relative Saturation) แต่สิ่งทั้งสองนี้เป็นแนวความคิดที่สำคัญที่ใช้ในการประเมินเรื่อง ฉนวนกระดาษของหม้อแปลงไฟฟ้านั้นว่า อมน้ำไว้ในปริมาณมากหรือปริมาณน้อย (dryness or wetness of a transformer).
■ นิยามของ ความสามารถในการละลาย(solubility) คือ ปริมาณน้ำทั้งหมดที่สามารถละลายผสมในน้ำมันหม้อแปลง ณ. ที่อุณหภูมิค่าหนึ่ง โดยค่าความสามารถในการละลาย(solubility) จะไม่คงที่แต่มันจะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ.
■ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ปริมาณน้ำ(ที่สามารถละลายในน้ำมัน) ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน โดยการเพิ่มขึ้นดังกล่าวจะไม่ได้เป็นแบบเชิงเส้นแต่จะเป็นลักษณะการเพิ่มในอัตราที่สูงมากๆ.
■ ตัวอย่างเช่น ที่อุณหภูมิ 10°C น้ำสามารถละลายในน้ำมันหม้อแปลงได้เพียง 36 ppm ในขณะที่เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็น 90°C ปริมาณน้ำ ที่สามารถละลายในน้ำมันหม้อแปลงจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเป็นเกือบ 600 ppm. (หรือพูดอีกนัยหนึ่งก็คือ ที่อุณหภูมิ 10°C น้ำมันหม้อแปลงสามารถรองรับปริมาณน้ำได้สูงสุดที่ 36 ppm ในขณะที่เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็น 90°C น้ำมันหม้อแปลงสามารถรองรับปริมาณน้ำเพิ่มขึ้นอย่างมากเป็นเกือบ 600 ppm).
■ ในบทความดังกล่าวยังมีตารางที่แสดงขีดจำกัดความสามารถในการละลายที่คำนวณได้ของน้ำในน้ำมันหม้อแปลงที่อุณหภูมิต่างๆ แสดงไว้ตามรูปที่ 2 โดยมันแสดงถึงปริมาณน้ำมากที่สุดที่สามารถละลายได้ในน้ำมันหม้อแปลงที่อุณหภูมิที่ระบุไว้ หากปริมาณน้ำในน้ำมันหม้อแปลง มากกว่าที่แสดงไว้ ที่อุณหภูมิจำเพาะนั้นๆ น้ำมันหม้อแปลงไฟฟ้าก็จะเกิดการอิ่มตัวและไม่สามารถห่อหุ้มน้ำได้อีกต่อไป จึงทำให้น้ำหลุดออกมาจนถึงคำที่ว่า Free water (น้ำใสๆ) หรือเป็นน้ำที่มีลักษณะที่เรียกว่า อิมัลชัน ลักษณะข้นๆคล้ายกะทิใส (ตามรูปที่ 3).
■ ความอิ่มตัวสัมพัทธ์ (RS) คือ อัตราส่วนของปริมาณน้ำจริงในน้ำมันหม้อแปลง (Wc) ที่อุณหภูมินั้นๆ เทียบกับปริมาณสูงสุดของน้ำที่น้ำมันหม้อแปลงสามารถรองรับได้ ณ. ที่อุณหภูมินั้นๆ (ซึ่งก็คือค่า solubility) โดยแสดงออกมาในรูปสมการดังนี้ RS = (Wc /So) x 100%
โดย Wc อยู่ในรูปแบบ ppm (น้ำหนัก ต่อ น้ำหนัก) และ So อยู่ในรูปแบบ ppm (น้ำหนัก ต่อ น้ำหนัก).
■ ตัวอย่างเช่น มีคนไปเก็บตัวอย่างอย่างน้ำมันหม้อแปลงเพื่อตรวจวัดปริมาณน้ำ โดยที่อุณหภูมิของน้ำมันหม้อแปลง ณ เวลาที่เก็บตัวอย่างน้ำมันหม้อแปลงนั้นมีค่าเท่า 62 องศาเซลเซียส โดยห้องแล็บแจ้งว่าปริมาณน้ำที่ได้คือ 11 ppm.
■ จากตารางและการคำนวณจะพบว่า ระดับความสามารถในการละลายของน้ำในน้ำมันหม้อแปลงที่อุณหภูมิ 62 องศาเซลเซียส อยู่ที่ 259 ppm ดังนั้น ความอิ่มตัวสัมพัทธ์ (RS) ที่ได้คือ การนำ 11 ppm หารด้วย 259 ppm จะเท่ากับ = 4.25% (มีตัวอย่างการวัดด้วยเครื่องมือวัดตามรูปที่ 4).
■ Brian Sparling (Senior Member of IEEE ,SMIEEE) เคยกล่าวไว้ว่า ค่า %RS นั้นมีประโยชน์อย่างมาก ในการคำนวณหาปริมาณน้ำในกระดาษ เพื่อให้ทางผู้ดูแลหม้อแปลงไฟฟ้าใช้ประโยชน์ในการติดตามสภาพของหม้อแปลงไฟฟ้าแบบออนไลน์ .
■ ปริมาณน้ำจะส่งผลต่อผลต่อฉนวนแข็ง (น้ำฝังตัวอยู่ฉนวนกระดาษ) และฉนวนของเหลว (น้ำละลายปนอยู่ในน้ำมันหม้อแปลง) โดยที่น้ำทั้งสองส่วนนี้จะมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน.
■ น้ำจะส่งผลต่อสิ่งต่อไปนี้ คือ
▶️ ความแข็งแรงของฉนวนกระดาษ.
▶️ อุณหภูมิที่ทำให้เกิดฟองอากาศพุ่งออกจากฉนวนกระดาษ.
▶️ อัตราการเสื่อมสภาพของฉนวนกระดาษในหม้อแปลงไฟฟ้าจะลดลงอย่างเป็นนัยเมื่อมีปริมาณน้ำฝังตัวอยู่ในฉนวนกระดาษที่ปริมาณ 2%-3% ของขนาดน้ำหนักของกระดาษ.
▶️ค่าแรงดันพังทลายของน้ำมันหม้อแปลงไฟฟ้า (การทดสอบ Dielectric Breakdown Voltage) จะลดน้อยลงไปเช่นกัน หากค่า %Relative Saturation (%RS) ของน้ำที่ปนอยู่ในน้ำมันหม้อแปลงสูงขึ้น.
***
อนึ่ง
🗣 ติดตามน้ำและอุณหภูมิในน้ำมันหม้อแปลงไฟฟ้าได้ด้วย ของ กันเถอะครับ.
🗣 ติดตามสภาพการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังแบบเชิงกว้าง ได้ด้วย Dynamic Ratings ครับ.
🗣หากต้องการดูตัวบ่งชี้ฟอลท์ในหม้อแปลงไฟฟ้า ดูได้จาก นะครับ.
ยืนยันการเกิดฟอลท์ด้วยการการวิเคราะห์ฟอลท์ในหม้อแปลงไฟฟ้าผ่านการทดสอบน้ำมันหม้อแปลงผ่านห้องเเล็บ TJH2b Thailand.
🗣 ตรวจสอบ OLTC ด้วย Dynamic Resistance Measurement ด้วยวิธี จาก

***
ขอขอบคุณ.
● Moisture in Oil Meter จาก VAISALA.
● ภาพสภาพน้ำมันหม้อแปลงที่สภาวะอิ่มตัวจาก Analytical Service, Inc.
● “Understanding Water in Transformer Systems, The Relationship Between Relative Saturation and Parts per Million (ppm)”, NETA WORLD, Lance Lewand, Doble Engineering

09/03/2024

■ ในวันอาทิตย์สุดสัปดาห์ ของเดือนสิงหาคม ในปี พ.ศ. 2548 ผู้ดูแลหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังในโรงไฟฟ้าแห่งหนึ่ง ที่สหรัฐอเมริกา ได้รับรายงานเรื่องของการเพิ่มขึ้นของแก๊สต่างๆที่บ่งชี้ว่าเกิดฟอลท์ในหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังขนาด 1100MVA ที่ขณะนั้นทำการจ่ายกำลังไฟฟ้าให้กับโหลดอย่างเต็มที่ โดยหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังดังกล่าวถูกติดตั้งเข้าระบบและถูกใช้งานมาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2546 โดยหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังดังกล่าวนี้มีอัตราการเพิ่มขึ้นของแก๊สต่อวันของ แก๊สมีเทน (Methane) และ แก๊สเอทีลีน (Ethylene) ในอัตรามากกว่า 300ppm ต่อวัน และ มากกว่า 200 ppm ต่อวัน ตามลำดับ รวมถึงมีปริมาณ แก๊สอะเซทิลีน (C2H2) เกิดขึ้นมาปริมาณหนึ่ง ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ว่ามี ฟอลท์ชนิด “โลหะร้อนโมเลกุลหนัก” ขั้นรุนแรงเกิดขึ้นแล้ว ตามรูปที่ 3 (บน).
■ ทางผู้ดูแลหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังนี้ ได้ทำการบรรเทาอาการที่เกิดขึ้นด้วยการปรับลดกำลังโหลดลงมา (เส้นสีเขียวเข้ม รูปที่ 3 บน.) อย่างไรก็ตาม แก๊สต่างๆที่เกิดขึ้นก็ยังไม่มีทีท่าว่าจะลดลงตามไปด้วย จนกระทั่งไม่กี่วันให้หลัง ทางผู้ดูแลหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังนี้ ได้ตัดสินใจปลดหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังดังกล่าวออกจากระบบ.
■ จากการตรวจวิเคราะห์ภายในภายหลังพบว่า มีระดับความเสียหายจากมากไปน้อยเกิดขึ้นที่สายตัวนำหลายสายที่ด้านแรงต่ำของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังดังกล่าว (รูปที่ 1) รวมถึงมีรอยด่างของสี ที่เกิดขึ้นที่ขั้วจุดต่อของของบุชชิ่งทางด้านแรงต่ำ อีกด้วย รวมถึงมีสายเคเบิลเส้นหนึ่งที่เกือบจะไหม้ ซึ่งเป็นอีกหนึ่งสาเหตุที่ส่งผลให้เกิดแก๊สร้อนขั้นรุนแรง.
■ แม้ว่าจะพบว่ามีรอยไหม้เกิดขึ้นอย่างชัดเจนที่ฉนวนกระดาษที่ใช้พันรอบตัวนำ (รูปที่ 1) แต่ปริมาณแก๊สที่เป็นตัวบ่งชี้ความผิดปกติในฉนวนกระดาษจากการตรวจวัดค่าแก๊ส จาก multi-gas DGA on-line monitor เช่น แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ (Carbon monoxide, CO) มีอยู่เพียงแค่ราวๆ 200 ppm เท่านั้น ในช่วงก่อนวันหยุดสุดสัปดาห์ของเดือนสิงหาคม ปี พ.ศ. 2548 และ แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ ดังกล่าวก็เพิ่มขึ้นหลังจากนั้น เพียงเล็กน้อย ที่ประมาณ 30 ppm.
■ สิ่งนี้จะบอกให้รู้ว่า แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ อาจจะไม่ใช่ตัวบ่งชี้ที่น่าเชื่อถือเพียงพอ (พูดคุยเฉพาะในกรณีนี้เท่านั้นนะครับ) สำหรับการระบุว่าจุดที่ที่เป็นปัญหานั้นมาจากฉนวนกระดาษ.
■ หม้อแปลงไฟฟ้ากำลังนี้ได้ถูกส่งกลับมาที่โรงงานผู้ผลิตเพื่อตรวจหา รากเหง้าของปัญหา ที่ทำให้เกิดฟอลท์ดังกล่าวรวมถึงหามาตรการป้องกัน.
■ ทั้งนี้ได้มีการวิเคราะห์และมีการเก็บรูปถ่ายของความเสียหายภายในของหม้อแปลงไฟฟ้า รวมถึงมีการแสดงกราฟของแก๊สแต่ละตัว การแสดงอัตราการเปลี่ยนแปลง และเอาเครื่องมือการตีความฟอลท์ในหม้อแปลง เช่น Duval Triangle diagnostic trending มาใช้ในการหาสาเหตุของฟอลท์นี้ด้วย.
■ จากการสรุปของผู้ผลิตพบว่า สาเหตุนั้นเกิดจากความบกพร่องในการออกแบบหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังนี้ ซึ่งส่งผลให้เกิดกระแสไฟฟ้าในขดลวดที่ไม่สมมาตร และ ความร้อนที่เกิดจาก stray-flux รวมถึงการระบายความร้อนที่ไม่เพียงพอส่งผลให้เกิดความร้อนที่สูงมากๆที่ตัวนำ.
■ มีการนำกราฟมาแสดงเพิ่มเติม โดยจะพบว่ามีอุณหภูมิสูงที่มากกว่า 700 องศาเซลเซียส ในหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง เพราะว่ามี แก๊สอะเซทิลีน (C2H2) เกิดขึ้น โดยไต่ระดับจาก 0 ppm ไปจนถึง 5 ppm (เส้นสีส้ม รูปที่ 3 บน) ตั้งแต่วันที่ 28 สิงหาคม พ.ศ. 2548 รวมถึงแก๊สโลหะที่มีโมเลกุลหนักอื่นๆ เช่น อิเทน (C2H6) อิเทลีน (C2H4) ก็ไต่ระดับสูงตามกันไปเช่นกัน ตามเส้นชมพูและเส้นสีม่วง ตามลำดับ (ตาม รูปที่ 3 บน).
■ แม้ว่าจะมีการตรวจจับเจอแก๊สโลหะที่มีโมเลกุลหนักอื่นๆ เช่น อิเทน (C2H6) อิเทลีน (C2H4) ที่เกิดจากฟอลท์ที่อุณหภูมิสูงๆ ในหม้อแปลงไฟฟ้า จาก Multi-Gas DGA on-line Monitor, แต่ในแนวทางปฏิบัติจริงๆ ก็คือ ผู้ที่ดูแลหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง (จะกล่าวรวมไปถึงผู้ที่ดูแลหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย ที่เจอเหตุการณ์ที่มีฟอลท์เกิดขึ้น) ก็จำเป็นที่ต้องส่งทีมงานไปเก็บตัวอย่างน้ำมันหม้อแปลงไฟฟ้า และส่งให้ห้องแล็บทำการตรวจสอบเพื่อยืนยันอีกครั้งว่าเกิดฟอลท์ขึ้นในหม้อแปลงไฟฟ้าดังกล่าวจริงๆหรือไม่ ทุกครั้ง.
■ มีสิ่งหนึ่งที่ผู้ดูแลหม้อแปลงไฟฟ้าทั่วไปลืมคิดถึงไปในกรณีที่มีฟอลท์เกิดขึ้นในหม้อแปลงไฟฟ้า สิ่งนั้นก็คือ แก๊สที่เรียกว่า ไฮโดรเจน!!!
■ จากข้อมูลของ IEEE C57.104: IEEE Guide for the Interpretation of Gases Generated in Mineral Oil-Immersed Transformers ที่ถูกแสดงนำในรูปแบบกราฟ และจากการมเทียบเคียงกับกราฟของแก๊สที่เกิดขึ้นที่ได้จากหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังดังกล่าวที่มีประเด็นนี้ จะสามารถอธิบายเพิ่มเติมได้ว่า ในกรณีที่เกิดฟอลท์จากอุณหภูมิต่ำๆราว 150 องศาเซลเซียส ไปจนถึง มากกว่า 700 องศาเซลเซียสในหม้อแปลงไฟฟ้า โดยทั่วไปแล้ว แก๊ส ไฮโดรเจน ก็จะเพิ่มเป็นเงาตามตัวไปด้วย!!! ตามรูปที่ 2 ที่วงกรอบสีแดง และ ตามรูปที่ 3 บน (ศรชี้สีแดง) ตามลำดับ.
■ ในเมื่อ Multi-Gas DGA on-line Monitor ดังกล่าวตรวจจับพบแก๊สที่บ่งชี้ว่ามีฟอลท์ภายในหม้อแปลงไฟฟ้า ได้แล้ว ยังไงๆ ก็จำเป็นที่จะต้องส่งผู้ที่เกี่ยวข้องไปเก็บตัวอย่างนำมันหม้อแปลงจากหม้อแปลงไฟฟ้าดังกล่าว เพื่อส่งให้ห้องแล็บทำการตรวจสอบและยืนยันผลของฟอลท์ดังกล่าวอีกทีเสมอ ดังนั้นจึงมีแนะนำวิธีที่เป็นวิธีที่คุ้มค่ากว่า ในแง่ของเรื่องของการลงทุน.
■ วิธีที่คุ้มค่ากว่า ดังกล่าวก็คือ การติดตามเฉพาะค่าของ แก๊ส ไฮโดรเจน รวมถึงอุณหภูมิของน้ำมันหม้อแปลงแทน (ตามรูปที่ 3 ล่าง) ด้วยเหตุผล ตามที่ระบุไว้ตาม 2 ย่อหน้าบนก่อนหน้านี้.
■ กลยุทธนี้ถูกอธิบายเพิ่มเติมไว้ว่า หากค่าแก๊สไฮโดรเจนเริ่มไต่ระดับขึ้นเรื่อยๆ โดยที่อุณหภูมิของน้ำมันหม้อแปลงรวมถึงปริมาณกระแสโหลดของหม้อแปลงไฟฟ้าเครื่องนั้นมีค่าคงที่และไม่ได้มีการไต่ระดับสูงขึ้นอย่างมีนัยแต่อย่างใด เหตุการณ์ดังกล่าวนี้สามารถนำมาใช้เป็นเครื่องบ่งชี้เบื้องต้นว่า มีฟอลท์เริ่มก่อตัวและพัฒนาขึ้นเรื่อยๆภายในหม้อแปลงไฟฟ้าเครื่องนั้นแล้วได้.
■ หน้าที่ของผู้ดูแลหม้อแปลงไฟฟ้า เครื่องนั้นๆ ก็คือ ปล่อยทีมงานที่เกี่ยวข้องไปจัดเก็บตัวอย่างน้ำมันหม้อแปลง (โดยใช้ syringe หรือระบบจัดเก็บที่เป็นระบบปิด โดยต้องระวังไม่ให้แก๊สที่จากฟอลท์ต่างๆ ที่ละลายปนอยู่ในน้ำมันหม้อแปลง หลุดลอดออกไปภายนอก) เพื่อส่งให้ห้องแล็บที่มีขีดความสามารถสูง (ทางผู้เขียนแนะนำห้องแล็บของ Analytical Service นะครับ เพราะว่ามีผู้ชำนาญการระดับสูงที่เป็นที่ยอมรับในสากล) ทำการระบุว่ามีฟอลท์ชนิดอะไรเกิดขึ้นภายในหม้อแปลงไฟฟ้า ทั้งนี้เพื่อผู้ดูแลหม้อแปลงไฟฟ้านั้นๆ สามารถทำการวางแผน บริหารจัดการกับหม้อแปลงไฟฟ้าดังกล่าวได้อย่างเหมาะสม.
■ มีรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับ กลยุทธเรื่องการติดตามแก๊สไฮโดรเจน ในรูปแบบดูค่าได้อย่างต่อเนื่อง (continuous real time hydrogen monitoring,ตามรูปที่ 3 ล่าง) นี้ว่า มันเป็นวิธีที่ง่าย ประหยัด แต่มีประสิทธิภาพที่สูง โดยใช้จำนวนเงินในการลงทุนที่น้อยกว่ามากๆ หากเทียบกับการติดตามฟอลท์ในหม้อแปลงไฟฟ้าในรูปแบบ Multi-Gas DGA on-line Monitor.
■ ข่าวดีก็คือ ณ.ตอนนี้ มีผู้ผลิตเซนเซอร์ที่ใช้ในการติดตามแก๊ส ไฮโดรเจน ในรูปแบบที่ผู้ดูแลหม้อแปลงไฟฟ้าสามารถติดตามค่าของแก๊สไฮโดรเจนรวมถึงค่าของอุณหภูมิในน้ำมันหม้อแปลงได้อย่างต่อเนื่องในท้องตลาดบ้านเราแล้ว โดยเป็นรูปแบบ Maintenance Free Concept และไม่จำเป็นต้องทำการสอบเทียบทุกๆปี เพราะมี Auto Calibration.
■ พบกับบทความหรือเนื้อหาทีน่าสนใจ ในโอกาสถัดไป

*
*
ขอขอบคุณ
*
*
■ Data from 8-gas on-line analyzer, used to avert failure of critical 345 kV transformer within 2 years of installation, Stan Lindgren, Serveron Corp, Ismael Rivera, Exelon Corp.
■ Mr. Leon White, Vice President Transformer Product, H2Scan Corp.

07/11/2023

-บริบท-
■ การทดสอบเรื่อง “Transformer Turns Ratio (อัตราส่วนรอบของหม้อแปลงไฟฟ้า)” คือหนึ่งในหัวข้อพื้นฐานการทดสอบประจำที่ถูกระบุเอาไว้ในมาตรฐานที่ยอมรับ นั่นคือ IEC 60076-1 และ IEEE C57.12.90 ทั้งนี้หากหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง(ที่ถูกทดสอบด้วยหัวข้อดังกล่าวนี้) มี OLTC ติดตั้งอยู่ด้วย เราต้องทำทดสอบหาค่า “อัตราส่วนรอบของหม้อแปลงไฟฟ้า” ในทุกๆแท็บของ OLTC.

■ IEC 60076-1 CE1 IEC 60076-1 Edition 2.1 2000-04 ระบุอีกว่า เมื่อมีการทดสอบเรื่อง “อัตราส่วนรอบของหม้อแปลงไฟฟ้า” เราต้องมีทำการทดสอบหัวข้อต่อไปนี้ด้วย นั่นคือ มุมเฟส, เวคเตอร์กรุ๊ป, และค่ากระแสที่เรียกว่า “excitation current”

■ คำว่า “อัตราส่วนรอบของหม้อแปลงไฟฟ้า” คือ อัตราส่วนของ “จำนวนรอบในขดลวดแรงสูง ต่อ จำนวนรอบในขดลวดแรงต่ำ”

■ ในกรณีของการทดสอบที่ภาคสนาม รูปแบบการทดสอบจะถูกทำได้โดย ทำการจ่ายแรงดันทดสอบ (ที่ไม่ใช่แรงดันสูงๆเป็น kV) เข้าที่ขั้วของขดลวดแรงสูง จากนั้นทำการวัดค่าแรงดันเหนี่ยวนำที่ ขดลวดแรงต่ำ ภายใต้สภาวะที่หม้อแปลงไฟฟ้ากำลังไม่มีโหลดมาต่อ

■ อัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าที่ได้เหล่านั้น จะมีค่าเท่ากับ (โดยประมาณ) อัตราส่วนของจำนวนรอบของหม้อแปลงไฟฟ้า (เรียกสั้นว่า “อัตราส่วนรอบของหม้อแปลงไฟฟ้า”) นั่นเอง

■ การทดสอบลักษณะนี้ เป็นที่นิยมและถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวาง อย่างไรก็ตามมีวิธีการทดสอบอื่นอีกๆ เช่น comparison method, the capacitance, and the power factor bridge method อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ ไม่ได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายนัก.

■ ในกรณีที่ทดสอบกับ หม้อแปลงไฟฟ้าแบบสามเฟส ที่แต่ละเฟสนั้นแยกออกจากกันและเราสามารถเข้าไปต่อสายทดสอบได้ มีคำแนะนำว่า…แม้ว่าเราจะใช้รูปแบบการทดสอบ โดยการจ่ายแรงดันทดสอบแบบเฟสเดียว (single phase) เพื่อจ่ายแรงดันทดสอบไปทีละเฟสได้ แต่เราก็สามารถใช้แรงดันทดสอบแบบสามเฟส (แรงดันไฟฟ้าที่เหมือนกับแรงดันสามเฟสในระบบที่มีความห่างกันทางไฟฟ้า 120 องศาทางไฟฟ้า) ก็ได้เช่นกัน

■ เมื่อทำการทดสอบในรูปแบบการจ่ายแรงดันทดสอบแบบเฟสเดียว (Single Phase) เครื่องทดสอบจะจ่ายแรงดันแบบเฟสเดียว โดยไล่จ่ายเข้าที่ขดลวดแรงสูงทีละเฟส จากนั้นจะทำการวัดค่าแรงดันเหนี่ยวนำที่เกี่ยวข้องทางด้านขดลวดแรงต่ำ (ที่ไม่มีโหลดต่ออยู่)

■ เมื่อทำการทดสอบในรูปแบบการจ่ายแรงดันทดสอบแบบสามเฟส (Three Phase) เครื่องทดสอบจะจ่ายแรงดันทดสอบ แบบสามเฟสที่เหมือนกับระบบไฟฟ้า (true three-phase test voltage ห่างกันทางไฟฟ้า 120 องศาทางไฟฟ้า) เข้าที่ขดลวดแรงสูงทั้งสามเฟส จากนั้นจะทำการวัดค่าแรงดันเหนี่ยวนำ ขดลวดหม้อแปลงไฟฟ้าทางด้านแรงต่ำทั้งหมด (ที่ไม่มีโหลดต่ออยู่) และเครื่องทดสอบก็จะคำนวณหาค่า อัตราส่วนมาให้ทั้งสามเฟส
- ความละเอียด(accuracy)-
■ ค่าความละเอียด(accuracy) ของการวัดอัตราส่วน ของหม้อแปลงไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับ 2 ปัจจัย
* ปัจจัยแรก คือ ความละเอียดของเครื่องทดสอบ
* ปัจจัยที่สอง คือ คุณลักษณะของแกนแม่เหล็กแบบไม่เชิงเส้น และ B(H) curve.

■ ในการทดสอบ จำเป็นที่ต้องนำเรื่อง % turns ratio deviation (ช่างบ้านเรานิยมเรียกว่า เปอร์เซ็นต์เเอเร่อ…ในที่นี้ ขอเรียกว่าเปอร์เซ็นต์อัตราการเบี่ยงเบนของอัตราส่วนรอบของหม้อแปลงไฟฟ้า, เปอร์เซ็นต์อัตราการเบี่ยงเบน) มาใช้ โดยมาจากสูตรนี้
% turns ratio deviation = [(Measured Ratio- Nameplate Ratio)/ (Nameplate Ratio) x 100

■ เปอร์เซ็นต์อัตราการเบี่ยงเบน (% turns ratio deviation) มีความสำคัญมากๆ จึงมีคำแนะนำให้ใช้ เครื่องทดสอบและเครื่องมือวัดค่าอัตราส่วนหม้อแปลงไฟฟ้า ที่มีค่าความละเอียดที่สูง

■ โดยปกติแล้ว หากมีการกำหนดเกณฑ์เรื่อง % turns ratio deviation (เปอร์เซ็นต์อัตราการเบี่ยงเบน) ไว้เท่าไร เครื่องทดสอบหรือเครื่องมือวัดค่าอัตราส่วนรอบหม้อแปลงไฟฟ้า ต้องมีความละเอียดทีดีกว่า 5-10 เท่า ยกตัวอย่างเช่น เปอร์เซ็นต์อัตราการเบี่ยงเบน (% turns ratio deviation) ที่ยอมรับได้คือ +/- 0.5%, เครื่องมือเครื่องทดสอบหรือเครื่องมือวัด ค่าอัตราส่วนรอบหม้อแปลงไฟฟ้า ต้องมีความละเอียดที่ +/- 0.05% ถึง+/- 0.1% เป็นต้น
- กรณีศึกษา-

■ นอกจากเรื่องของความละเอียดของเครื่องทดสอบและเครื่องวัดแล้ว แรงดันที่ตกคร่อม ที่เกิดจากกระแส (ในสภาวะไร้โหลด) ก็ต้องนำมาพิจารณาด้วยเช่นกัน (รูป 4-3)

■ IEC 60076-1 และ IEEE C57.12.90 แจงเอาไว้อีกว่า ต้องทำการทดสอบ อัตราส่วนจำนวนรอบ ที่แรงดันพิกัดหรือต่ำกว่า ด้วยความถี่(frequency) ที่พิกัด โดยการป้อนแรงดันทดสอบเข้าที่ ขดลวดแรงสูงและทำการวัดค่าแรงดันเหนี่ยวนำที่ ขดลวดแรงต่ำ

■ ด้วยเหตุนี้ ดร. Radenko Wolf ได้ทำการทดสอบที่มหาวิทยาลัยหนึ่งในเมืองซาเกร็บ ประเทศโครเอเชีย และระบุว่า ค่าความคลาดเคลื่อนของอัตราส่วนหม้อแปลง ที่น้อยที่สุด อยู่จุดกึ่งกลางของเส้น B-H Curve โดยหากมองเทียบกับแรงดันพิกัด จะพบว่า จุดดังกล่าว คือจุดที่แรงดันมีค่าที่ 50% ของแรงดันพิกัดของหม้อแปลงไฟฟ้า (รูป 4-1) นั่นหมายความว่าหากต้องการได้ค่าความคลาดเคลื่อนของ “อัตราส่วนรอบของหม้อแปลงไฟฟ้า” ที่น้อยที่สุด เราจำเป็นต้องจ่ายแรงดันทดสอบที่ 50% ของแรงดันพิกัดของหม้อแปลงไฟฟ้า เช่น หม้อแปลงไฟฟ้ามีพิกัดแรงดัน 110kV เราจำเป็นต้องจ่ายแรงดันทดสอบที่ 55kV เป็นต้น

■ เมื่อทำการทดสอบหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังขนาดใหญ่ ซึ่งมีพิกัดแรงดันในรูปแบบ 110kV-230kV เราไม่มีทางหาเครื่องทดสอบ “อัตราส่วนรอบของหม้อแปลงไฟฟ้า” ที่มีแรงดันสูงๆในรูปแบบ kV เพื่อให้ถึง 50% ของแรงดันพิกัดดังกล่าวได้เลย

■ สิ่งที่เราทำได้คือ ใช้เครื่องทดสอบที่มีแรงดันทดสอบที่น้อยประมาณ ไม่กี่เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับแรงดันพิกัดของหม้อแปลงไฟฟ้า เช่น 100V, 250V หรือ 500V

■ จากรูปที่ 4-2 เป็นอีกหนึ่งการศึกษาที่ระบุว่า หากแรงดันทดสอบที่น้อยๆ เช่น 0.1% ของแรงดันพิกัด ค่าความคลาดเคลื่อนของอัตราส่วนหม้อแปลงจะมากตามไปด้วย (ซึ่งไม่เป็นผลดี) จากกราฟดังกล่าว เราอาจจะพูดได้ว่า การทดสอบค่าความคลาดเคลื่อนของอัตราส่วนหม้อแปลงที่ แรงดันทดสอบสูงๆ ย่อมได้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าแรงดันทดสอบที่ต่ำๆ

■ Edis Osmanbasic ทำการทดสอบหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังเครื่องหนึ่ง โดยอยู่บนพื้นฐานที่ว่า มีการยืนยันโดยการใช้เครื่องทดสอบหลากหลาย และเป็นหลักประกันที่แน่นอนว่า ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันนี้ ไม่ได้มาจากสาเหตุของเครื่องทดสอบ เขาพบว่า การทดสอบที่แรงดันทดสอบที่สูงกว่า จะส่งผลให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีกว่า (รูปที่ 2 และ รูปที่ 3)
-ภาคสนาม-
■ อัตราส่วนรอบของหม้อแปลงไฟฟ้า นั้นสำคัญมากๆ สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังที่ทำงานอยู่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังทำงานโดยถูกต่อขนานกันอยู่ในวงจร

■ หาก. “อัตราส่วนรอบของหม้อแปลงไฟฟ้า” ของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังทั้งสองที่ต่อขนานกันอยู่ มีค่าแตกต่างกันมาก มันจะส่งผลให้เกิดแรงดันต่างศักย์ขึ้นที่ด้านจ่ายกำลังของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังทั่งสอง ซึ่งส่งผลให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่เรียกว่า equalization current ขึ้นมา

■ แม้ว่า เปอร์เซ็นต์อัตราการเบี่ยงเบน (% turns ratio deviation) ที่แตกต่างกันน้อยๆ ก็ยังสามารถสร้าง equalization current อย่างมีนัยยะสำคัญส่งผลให้หม้อแปลงไฟฟ้ากำลังรับภาระทางด้านความร้อนและส่งผลให้เกิดความสูญเสียต่างที่เพิ่มขึ้น

■ CIGRE guide ระบุเสริมว่า การทดสอบหาค่า อัตราส่วนของหม้อแปลงไฟฟ้า ยังสามารถนำมาใช้เป็นเครื่องบ่งชี้ถึงการลัดวงจรระหว่างขดลวดหม้อแปลงไฟฟ้าได้ เราสามารถสังเกตุความเสียหายที่เกิดขึ้นนี้ จากบุ๊คโฮลซ์ รีเลย์ได้อีกด้วย
-ขอขอบคุณ-
[1] IEC 60076-1 CE1 IEC 60076-1 Edition 2.1 2000-04

[2] IEEE Standard Test Code for Liquid-Immersed Distribution, Power, and Regulating Transformers (IEEE Std C57.12.90™-2015)

[3] DV Power Application Note How to Measure a Transformer Turns Ratio Using TRT Instruments, A-TRF102-201-EN

[4] DV Power Application Note Differences Between Sequential 3~ and Simultaneous 3~ Turns Ratio Tests, A-TRF121- 201-EN

[5] Dr. Radenko Wolf, Testing the electric machines - Part I, Faculty of Electrical Engineering University of Zagreb, 1970.
[6] DV Power Manual TRT Advanced Series ver. M-TADVNN-307-EN https:// www.dv-power.com/product/transformer-turns-ratio-testers/turns-ratio-tester-advanced/
[7] CIGRE Guide for Transformer Maintenance 445
[8] TRANSFORMERS MAGAZINE | Volume 8, Issue 3 | 2021, Edis OSMANBASIC, Importance of using high test voltage for transformer turns ratio test

02/11/2023

👉สัมมนา "Substation Diagnostics College"
👉เมชเชอร์ สเตชั่น ร่วมกับ IBEKO Power AB, Sweden (ภายใต้แบรนด์ DV-Power) จัดงานสัมมนา ที่สถาบันไทย-เยอรมัน นิคมอุตสาหกรรม อมตะซิตี้ ชลบุรี ในวันที่ 16-17 พฤศจิกายน 2566 นี้
👉ภายในงาน ท่านจะได้รับข้อมูลที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับเรื่องของการตรวจสอบอุปกรณ์ที่สำคัญในสถานีไฟฟ้า เช่น OLTC, Circuit Breaker, Battery, Ground Grid Test

31/10/2023

👉 งานการทดสอบแบตเตอรี่ในสถานีไฟฟ้า แบ่งตามคำนิยามได้ดังนี้

▪︎ Capacitance Test
▪︎ Acceptance Test.
▪︎ Performance Test.
▪︎ Service Test
▪︎ Modified performance test.

👉 มาตรฐานการทดสอบแบตเตอรี่ มีดังนี้

▪︎ IEEE 450- 2020 ; IEEE Recommended Practice for Maintenance, Testing, and Replacement of Vented Lead-Acid Batteries for Stationary Applications

▪︎ IEEE 1188-2005: IEEE Recommended Practice for Maintenance, Testing, and Replacement of Valve-Regulated Lead-Acid (VRLA) Batteries for Stationary Applications

▪︎ IEEE 1106-2015: IEEE Recommended Practice for Installation, Maintenance, Testing, and Replacement of Vented Nickel-Cadmium Batteries for Stationary Applications

👉 อุปกรณ์ป้องกันที่ต้องเตรียม

▪︎ แว่นตาป้องกัน และชุดป้องกันใบหน้า
▪︎ ถุงมือที่มีการป้องกันทางไฟฟ้าและป้องกันทางเคมี
▪︎ เสื้อคลุมป้องกันและรองเท้านิรภัย
▪︎ แหล่งน้ำ เช่น ตามมาตรฐาน IEEE 1106: น้ำต้องเป็นชนิด pH buffered neutralizing eyewash solution
▪︎ อุปกรณ์ดับเพลิง (Class C)
▪︎ สารจำพวก Neutralizing and absorbing ตามมาตรฐาน IEEE 450: bicarbonate of soda solution
▪︎ อุปกรณ์สำหรับยกสิ่งของ
- ขอขอบคุณ-

1.ภาพการทดสอบระบบแบตเตอรี่ จากโรงไฟฟ้าแห่งหนึ่ง โดยชุด Battery Load Unit BLU Sereis.

2. มาตรฐานสากลที่ถูกระบุไว้ตามย่อหน้าก่อนหน้า.