ความสำคัญของการวัดอัตราส่วนอัตราทอนหม้อแปลง (TTR Test)

1. อัตราส่วนรอบขดลวดสำคัญอย่างไรต่อหม้อแปลง

อัตราส่วนรอบขดลวด (Turns Ratio) คือหัวใจของการแปลงแรงดันในหม้อแปลง ตามทฤษฎีแรงดันด้านปฐมภูมิต่อทุติยภูมิจะแปรผันตรงกับจำนวนรอบขดลวดของแต่ละด้าน การทดสอบ TTR (Transformer Turns Ratio) จึงเป็นการตรวจสอบว่าขดลวดจริงภายในถังตรงตามแบบหรือไม่ และยังคงสภาพสมบูรณ์อยู่หรือไม่ ค่าที่วัดได้จะถูกเทียบกับอัตราส่วนที่คำนวณจากแรงดันบนแผ่นป้าย (Nameplate) ของแต่ละตำแหน่งแท็ป

ความผิดปกติของอัตราส่วนสะท้อนปัญหาที่ร้ายแรง เช่น การลัดวงจรระหว่างรอบขดลวด (Inter-Turn Short) ซึ่งอาจเกิดจากฉนวนรอบเส้นลวดเสื่อมหรือถูกความร้อนทำลาย เมื่อรอบขดลวดลัดถึงกัน จำนวนรอบที่ทำงานจริงจะลดลงและอัตราส่วนจะเพี้ยนไปจากค่าออกแบบ ปัญหานี้ตรวจไม่พบด้วยการวัดความเป็นฉนวนทั่วไป เพราะการลัดเกิดภายในขดเดียวกัน การทดสอบ TTR จึงเป็นด่านตรวจจับที่ไวที่สุดสำหรับความผิดปกติชนิดนี้ และเป็นการทดสอบบังคับก่อนจ่ายไฟหม้อแปลงใหม่หรือหลังการซ่อมทุกครั้ง

2. เกณฑ์มาตรฐานและเวกเตอร์กรุ๊ป

มาตรฐาน IEC 60076-1 กำหนดค่าความคลาดเคลื่อนของอัตราส่วนแรงดันไว้ที่บวกลบ 0.5 เปอร์เซ็นต์ของค่าที่ระบุสำหรับแท็ปหลัก (Principal Tap) ซึ่งเป็นเกณฑ์เดียวกับที่ใช้ประเมินผลทดสอบภาคสนาม การวัดต้องทำครบทุกเฟสและทุกตำแหน่งแท็ป โดยหม้อแปลงสามเฟสต้องคำนึงถึงเวกเตอร์กรุ๊ป (Vector Group เช่น Dyn11, YNd1) เพราะการต่อขดลวดแบบเดลต้าหรือวายมีผลต่ออัตราส่วนแรงดันเฟสที่วัดได้ เครื่องทดสอบสมัยใหม่สามารถตั้งค่าเวกเตอร์กรุ๊ปและคำนวณเทียบให้อัตโนมัติ

การทดสอบ TTR ยังใช้ยืนยันเวกเตอร์กรุ๊ปและขั้ว (Polarity) ของหม้อแปลง ซึ่งสำคัญมากเมื่อจะขนานหม้อแปลงสองเครื่องเข้าด้วยกัน เพราะหม้อแปลงที่เวกเตอร์กรุ๊ปไม่ตรงกันจะเกิดกระแสไหลวนมหาศาลทันทีที่ขนาน กรณีเปลี่ยนหม้อแปลงใหม่แทนเครื่องเดิมในโรงงานอุตสาหกรรมทั่วไป การตรวจยืนยันเวกเตอร์กรุ๊ปก่อนต่อสายจึงเป็นขั้นตอนที่ห้ามข้าม แม้แผ่นป้ายจะระบุตรงกันก็ตาม เพราะความผิดพลาดจากการผลิตหรือการต่อสายภายในเคยเกิดขึ้นได้จริง

• เกณฑ์ IEC 60076-1: อัตราส่วนคลาดเคลื่อนไม่เกิน ±0.5% ที่แท็ปหลัก
• วัดครบทุกเฟส ทุกตำแหน่งแท็ป
• ตรวจยืนยันเวกเตอร์กรุ๊ปก่อนขนานหม้อแปลงเสมอ
• อัตราส่วนเพี้ยนคือสัญญาณ Inter-Turn Short ที่การวัดฉนวนทั่วไปมองไม่เห็น

3. ขั้นตอนการทดสอบภาคสนาม

หลักการวัดของเครื่อง TTR คือจ่ายแรงดันกระแสสลับต่ำ (โดยทั่วไปไม่เกินหลักสิบโวลต์) เข้าด้านแรงสูง แล้ววัดแรงดันเหนี่ยวนำที่ด้านแรงต่ำพร้อมมุมเฟส เหตุที่จ่ายด้านแรงสูงเพราะให้กระแสกระตุ้น (Exciting Current) ต่ำ ปลอดภัย และแม่นยำกว่า ก่อนวัดต้องปลดสายทั้งสองด้านออกจากระบบให้หมด รวมถึงสายนิวทรัลและอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าที่ต่ออยู่ เพราะโหลดค้างเพียงเล็กน้อยก็ทำให้ค่าเพี้ยนได้

ลำดับการวัดที่แนะนำคือเริ่มจากแท็ปสูงสุดไล่ลงแท็ปต่ำสุดทีละตำแหน่งครบทุกเฟส บันทึกทั้งค่าอัตราส่วน เปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลื่อน กระแสกระตุ้น และมุมเฟส กระแสกระตุ้นที่สูงผิดปกติในเฟสใดเฟสหนึ่งเป็นข้อมูลเสริมที่มีค่า เพราะบ่งชี้ปัญหาแกนเหล็กหรือการลัดรอบได้ก่อนที่อัตราส่วนจะเพี้ยนชัดเจน หลังการทดสอบควรจัดเก็บผลเทียบกับผลทดสอบครั้งก่อนและผลจากโรงงาน เพื่อดูแนวโน้มระยะยาวเช่นเดียวกับการทดสอบวินิจฉัยอื่นๆ

4. ผลผิดปกติที่พบบ่อยและการวินิจฉัยต่อยอด

รูปแบบผลผิดปกติที่พบบ่อยได้แก่ อัตราส่วนเพี้ยนเกินเกณฑ์ในทุกแท็ปของเฟสเดียว ซึ่งมักชี้การลัดรอบในขดลวดเฟสนั้น อัตราส่วนเพี้ยนเฉพาะบางแท็ปชี้ปัญหาที่ขดลวดปรับแท็ป (Tapping Winding) หรือหน้าสัมผัสแท็ปเชนเจอร์ และกรณีวัดค่าไม่ได้เลยหรือกระแสกระตุ้นพุ่งสูงมาก อาจเป็นขดลวดขาด (Open Circuit) หรือการลัดวงจรรุนแรง ทั้งหมดนี้ควรทดสอบซ้ำและตรวจการต่อหัววัดก่อนสรุปเสมอ

เมื่อยืนยันความผิดปกติแล้ว การวินิจฉัยต่อยอดควรใช้การทดสอบหลายชนิดประกอบกัน ได้แก่ Winding Resistance เพื่อแยกปัญหาจุดต่อออกจากปัญหาฉนวนรอบ DGA เพื่อดูร่องรอยความร้อนหรือการอาร์คในน้ำมัน และ SFRA (Sweep Frequency Response Analysis) เพื่อตรวจการเสียรูปทางกลของขดลวด ข้อมูลจากหลายการทดสอบจะช่วยให้ตัดสินใจได้ถูกต้องว่าปัญหาอยู่ระดับใด ตั้งแต่หน้าสัมผัสที่แก้ได้จากภายนอก ไปจนถึงการลัดรอบภายในซึ่งต้องนำหม้อแปลงเข้าโรงงานซ่อมพันขดลวดใหม่