หม้อแปลงไฟฟ้าแบบจุ่มน้ำมันเป็นส่วนประกอบสำคัญในระบบพลังงานทั่วโลก ทำหน้าที่แปลงแรงดันไฟฟ้าได้อย่างน่าเชื่อถือสำหรับระบบส่ง ระบบจำหน่าย และการใช้งานในภาคอุตสาหกรรม ประสิทธิภาพของหม้อแปลงไฟฟ้าส่งผลโดยตรงต่อเสถียรภาพของระบบส่งไฟฟ้าและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับอุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับงานหนักทุกประเภท หม้อแปลงไฟฟ้าแบบจุ่มน้ำมันก็มีปัญหาด้านการทำงานเช่นกัน ปัญหาต่างๆ เช่น ความร้อนสูงเกินไป การรั่วไหลของน้ำมัน การเสื่อมสภาพของฉนวนไฟฟ้า และไฟฟ้าลัดวงจร ล้วนส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงาน และในกรณีที่รุนแรงอาจนำไปสู่ความล้มเหลวอย่างร้ายแรงได้ 

ความร้อนสูงเกินไปและการระบายความร้อนไม่ดี

อุณหภูมิน้ำมันที่สูงเกินไปเป็นหนึ่งในปัญหาที่พบบ่อยที่สุดในหม้อแปลงไฟฟ้าแบบจุ่มน้ำมัน ความร้อนเกิดจากการสูญเสียทองแดงในขดลวดและการสูญเสียเหล็กในแกน หากระบบระบายความร้อนไม่สามารถระบายความร้อนนี้ได้อย่างเพียงพอ จะเกิดปัญหาหลายประการ:

การเสื่อมสภาพของฉนวนที่เร็วขึ้น

อุณหภูมิการทำงานที่สูงในหม้อแปลงไฟฟ้าแบบจุ่มน้ำมันจะเร่งการเสื่อมสภาพของฉนวน ทำให้ความแข็งแรงของฉนวนของกระดาษฉนวนและน้ำมันหม้อแปลงลดลง การเสื่อมสภาพนี้ทำให้อายุการใช้งานสั้นลงและเพิ่มโอกาสเกิดไฟฟ้าขัดข้องหากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม

การก่อตัวของก๊าซ

ความร้อนสูงเกินไปอาจนำไปสู่การสลายตัวของน้ำมันภายในหม้อแปลงไฟฟ้าแบบจุ่มน้ำมัน ก่อให้เกิดก๊าซไวไฟ ก๊าซเหล่านี้เป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของความเครียดภายในหรือความบกพร่อง ซึ่งเป็นสัญญาณบ่งชี้ถึงความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นซึ่งจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบและบำรุงรักษาเชิงป้องกันอย่างทันท่วงที

การลดประสิทธิภาพ

อุณหภูมิที่สูงขึ้นในหม้อแปลงไฟฟ้าแบบจุ่มน้ำมันจะเพิ่มการสูญเสียพลังงานทางไฟฟ้า ส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำงานโดยรวมลดลง การกระจายความร้อนที่ไม่ดีจะส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงาน ส่งผลให้การใช้พลังงานสูงขึ้น และอาจทำให้เกิดความไม่เสถียรของแหล่งจ่ายไฟหากไม่ได้รับการแก้ไข

สาเหตุของการระบายความร้อนไม่ดี ได้แก่ ครีบหม้อน้ำอุดตัน พัดลมหรือปั๊มทำงานผิดปกติ และโหลดเกินความจุที่กำหนด

มาตรการป้องกัน:

• ตรวจสอบอุปกรณ์ระบายความร้อน (พัดลม หม้อน้ำ ปั๊มน้ำมัน) เป็นประจำ

• ระบบตรวจสอบโหลดและป้องกันการโอเวอร์โหลด

• การใช้น้ำมันหม้อแปลงคุณภาพสูงซึ่งมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดี

ในกรณีที่เกิดเหตุร้อนเกินไปอย่างฉุกเฉิน ผู้ปฏิบัติงานควรลดโหลดทันทีและเปลี่ยนไปใช้ระบบสำรองขณะตรวจสอบสาเหตุหลัก

การรั่วไหลของน้ำมันและการเสื่อมสภาพของซีล

การรั่วไหลของน้ำมันเป็นอีกหนึ่งปัญหาสำคัญ ซึ่งมักเกิดจากปะเก็นเก่า การสั่นสะเทือนทางกล หรือข้อบกพร่องจากการเชื่อม น้ำมันทำหน้าที่เป็นทั้งฉนวนและสารหล่อเย็น และการลดลงของปริมาตรน้ำมันจะส่งผลต่อความปลอดภัย

ผลที่ตามมาของการรั่วไหลของน้ำมัน

การรั่วไหลของน้ำมันในหม้อแปลงไฟฟ้าแบบจุ่มน้ำมันอาจลดระดับฉนวนลงอย่างมาก เนื่องจากปริมาณน้ำมันที่ปกคลุมหม้อแปลงลดลง ทำให้มีความเสี่ยงต่อการเกิดไฟฟ้าขัดข้องเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ น้ำมันที่รั่วไหลยังเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้และก่อให้เกิดการปนเปื้อนต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยต่อบุคลากรและพื้นที่โดยรอบ การตรวจจับอย่างทันท่วงทีจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง

มาตรการป้องกัน

เพื่อป้องกันการรั่วไหลของน้ำมันและการเสื่อมสภาพของซีล ควรใช้วัสดุซีลคุณภาพสูงที่ทนทานต่อความผันผวนของอุณหภูมิและการเสื่อมสภาพ การตรวจสอบหน้าแปลน วาล์ว และรอยเชื่อมอย่างสม่ำเสมอเป็นสิ่งสำคัญเพื่อตรวจหาสัญญาณการรั่วไหลในระยะเริ่มต้น และต้องซ่อมแซมหรือเปลี่ยนชิ้นส่วนที่ชำรุดทันทีเพื่อให้หม้อแปลงมีความน่าเชื่อถือ

การจัดการในกรณีฉุกเฉิน:  หากตรวจพบการรั่วไหลของน้ำมัน ควรตัดกระแสไฟฟ้าออกจากหม้อแปลงและเติมน้ำมันใหม่หลังจากซ่อมแซมรอยรั่วแล้ว การทำงานต่อเนื่องภายใต้สภาวะการรั่วไหลนั้นไม่ปลอดภัยและต้องหลีกเลี่ยง

การเสื่อมสภาพของน้ำมันและการลดลงของประสิทธิภาพการเป็นฉนวน

คุณภาพของน้ำมันหม้อแปลงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อฉนวนและความเย็น เมื่อเวลาผ่านไป การสัมผัสกับอุณหภูมิสูง ความชื้น และออกซิเจนจะทำให้น้ำมันเสื่อมสภาพ ส่งผลให้ความเป็นกรดเพิ่มขึ้น เกิดตะกอน และค่าความเป็นฉนวนไฟฟ้าลดลง

ผลกระทบจากน้ำมันเสื่อมสภาพ

น้ำมันที่เสื่อมสภาพในหม้อแปลงไฟฟ้าแบบจุ่มน้ำมันจะช่วยลดแรงดันไฟฟ้าพังทลาย และเพิ่มโอกาสเกิดไฟฟ้าลัดวงจร ตะกอนที่สะสมอาจอุดตันช่องระบายความร้อน ส่งผลให้สภาวะความร้อนแย่ลง ขณะที่ผลพลอยได้ที่มีฤทธิ์เป็นกรดจะเร่งการกัดกร่อนของชิ้นส่วนโลหะ ส่งผลให้ความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของหม้อแปลงไฟฟ้าลดลง

มาตรการป้องกัน

มาตรการป้องกันประกอบด้วยการสุ่มตัวอย่างน้ำมันและการทดสอบในห้องปฏิบัติการเป็นประจำ เพื่อตรวจสอบค่าความคงทนของฉนวนไฟฟ้า ปริมาณน้ำ ความเป็นกรด และความตึงผิว ระบบการกรองน้ำมันสามารถกำจัดความชื้น ก๊าซที่ละลาย และอนุภาคต่างๆ ได้ และควรเปลี่ยนน้ำมันตามกำหนดเมื่อการเสื่อมสภาพถึงระดับวิกฤต เพื่อรักษาประสิทธิภาพการทำงานให้เหมาะสมที่สุด

การรักษาคุณภาพของน้ำมันจะช่วยยืดอายุการใช้งานของหม้อแปลงได้อย่างมาก และป้องกันความล้มเหลวที่มีค่าใช้จ่ายสูงได้

ไฟฟ้าลัดวงจรและความล้มเหลวของขดลวด

ขดลวดคือหัวใจสำคัญของหม้อแปลงไฟฟ้า การลัดวงจรหรือความผิดพลาดของขดลวดอาจนำไปสู่ความเสียหายร้ายแรง สาเหตุต่างๆ ได้แก่:

ไฟฟ้าลัดวงจรภายนอก:  ความผิดพลาดที่เกิดขึ้นอย่างกะทันหันในกริดสามารถทำให้เกิดความเค้นเชิงกลต่อขดลวดได้

ความล้มเหลวของฉนวนภายใน:  ฉนวนที่เสื่อมสภาพอาจพังลงภายใต้แรงกดดันจากไฟฟ้า

ความเค้นเนื่องจากความร้อน:  การโอเวอร์โหลดทำให้เกิดจุดร้อน ส่งผลให้ขดลวดเสียรูปหรือละลาย

ผลที่ตามมา:

• ความเสียหายถาวรที่ต้องมีการกรอกลับหรือเปลี่ยนใหม่ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง

• หม้อแปลงมีโอกาสเกิดไฟไหม้หรือระเบิดได้ในกรณีร้ายแรง

มาตรการป้องกัน:

• การออกแบบที่แข็งแกร่งด้วยขดลวดที่มีความแข็งแรงเชิงกลสูง

• รีเลย์ป้องกันและเบรกเกอร์วงจรเพื่อแยกความผิดปกติได้อย่างรวดเร็ว

• การทดสอบการวินิจฉัยทั่วไป เช่น การวัดความต้านทานของขดลวดและการวัดความต้านทานของฉนวน

ในกรณีที่ขดลวดเกิดความผิดพลาด จะต้องตัดการเชื่อมต่อหม้อแปลงทันที และทดสอบอย่างละเอียดถี่ถ้วนก่อนจะจ่ายไฟอีกครั้ง

การคายประจุบางส่วนและการพังทลายของไฟฟ้า

การคายประจุบางส่วน (PD) คือการคายประจุไฟฟ้าเฉพาะที่ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อฉนวนได้รับแรงดึงเกินขีดความสามารถ แต่ยังไม่เสียหายอย่างสมบูรณ์ PD มักเกิดขึ้นก่อนการพังเสียหายร้ายแรง

สาเหตุ:

• ช่องว่างหรือฟองอากาศในฉนวน

• ขอบคมในตัวนำไฟฟ้า

• น้ำมันฉนวนที่ปนเปื้อนหรือเสื่อมสภาพ

ผลที่ตามมา:

• การกัดเซาะฉนวนอย่างค่อยเป็นค่อยไปจนนำไปสู่การพังทลายโดยสมบูรณ์

• ตรวจพบการก่อตัวของก๊าซในการวิเคราะห์ก๊าซที่ละลาย (DGA)

• ความเสี่ยงที่จะเกิดความล้มเหลวฉับพลันและรุนแรงหากไม่ได้รับการแก้ไข

มาตรการป้องกัน:

• การควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวดในการผลิตหม้อแปลงเพื่อลดข้อบกพร่องให้น้อยที่สุด

• การตรวจติดตาม PD ออนไลน์เพื่อตรวจจับปัญหาฉนวนที่เกิดขึ้น

• การกรองและการทำให้บริสุทธิ์น้ำมันเป็นประจำเพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อน

การจัดการกับโรคพาร์กินสันในระยะเริ่มต้นจะช่วยลดโอกาสการเกิดภาวะวิกฤตเฉียบพลันได้อย่างมาก

มาตรการป้องกันและการจัดการเหตุฉุกเฉิน

การบำรุงรักษาหม้อแปลงจุ่มน้ำมันต้องอาศัยทั้งกลยุทธ์เชิงป้องกันและโปรโตคอลฉุกเฉิน:

การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน

• การทดสอบและการทำให้บริสุทธิ์น้ำมันเป็นประจำ

• การตรวจสอบด้วยภาพเพื่อหารอยรั่ว สนิม หรือเสียงที่ผิดปกติ

• การตรวจสอบอุณหภูมิและโหลด

• การทดสอบไฟฟ้าตามกำหนดเวลา (ความต้านทานฉนวน อัตราส่วนรอบหม้อแปลง การตอบสนองความถี่การกวาด)

การจัดการเหตุฉุกเฉิน

• การแยกหม้อแปลงทันทีในกรณีที่เกิดความร้อนสูงเกินไป รั่วไหลรุนแรง หรือไฟฟ้าลัดวงจร

• การเปิดใช้งานระบบสำรองเพื่อให้มั่นใจว่ามีการจ่ายไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง

• มาตรการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว เช่น การระบายอากาศแบบบังคับหรือการลดภาระ

• การประเมินอย่างมืออาชีพก่อนที่จะเริ่มหน่วยใหม่

การผสมผสานการบำรุงรักษาเชิงป้องกันเข้ากับความพร้อมรับมือเหตุฉุกเฉิน ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานลดระยะเวลาหยุดทำงานและปกป้องทรัพย์สินที่มีค่าได้

เทคโนโลยีการวินิจฉัยข้อผิดพลาดขั้นสูง

การนำเครื่องมือวินิจฉัยสมัยใหม่มาใช้ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของหม้อแปลงได้อย่างมีนัยสำคัญ:

การวิเคราะห์ก๊าซที่ละลาย (DGA)  – ระบุก๊าซสลายตัวในน้ำมัน ช่วยให้เข้าใจถึงภาวะความร้อนสูงเกินไป การอาร์ก หรือการระบายออกบางส่วน

การถ่ายภาพความร้อน  – ตรวจจับจุดร้อนแบบเรียลไทม์ ช่วยให้สามารถบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ได้

ระบบตรวจสอบออนไลน์  – เซ็นเซอร์ติดตามพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น อุณหภูมิของน้ำมัน ความชื้น และโหลดอย่างต่อเนื่อง

เทคนิคการปล่อยเสียง  – จับสัญญาณจากการปล่อยประจุบางส่วน ช่วยให้ระบุตำแหน่งความผิดพลาดได้อย่างแม่นยำ

การรวมปัญญาประดิษฐ์และ IoT  – การวิเคราะห์ขั้นสูงคาดการณ์การพัฒนาข้อผิดพลาดและเพิ่มประสิทธิภาพการกำหนดการบำรุงรักษา

เทคโนโลยีเหล่านี้ช่วยให้สาธารณูปโภคและอุตสาหกรรมเปลี่ยนจากการบำรุงรักษาเชิงรับไปเป็นการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ ช่วยลดความล้มเหลวที่ไม่คาดคิดและยืดอายุการใช้งานของหม้อแปลง