วิธีการทดสอบความต้านทานขดลวด (Winding Resistance Test) ของหม้อแปลงกำลัง

1. หลักการวัดความต้านทานขดลวดด้วยกระแสตรง

การทดสอบความต้านทานขดลวด (Winding Resistance Test) คือการวัดความต้านทานกระแสตรงของขดลวดแต่ละเฟสและแต่ละแท็ป เพื่อตรวจหาความผิดปกติของวงจรตัวนำภายในหม้อแปลง เช่น จุดต่อหลวม รอยบัดกรีเสื่อม ขดลวดขาดบางเส้น (Broken Strand) หรือหน้าสัมผัสแท็ปเชนเจอร์สึกกร่อน หลักการคือจ่ายกระแสตรงคงที่ผ่านขดลวด รอให้กระแสอิ่มตัว แล้ววัดแรงดันตกคร่อมเพื่อคำนวณความต้านทานตามกฎของโอห์ม

ความท้าทายเฉพาะของหม้อแปลงคือขดลวดมีความเหนี่ยวนำ (Inductance) สูงมาก โดยเฉพาะขดแรงต่ำที่พันบนแกนเหล็ก การจ่ายกระแสตรงจึงต้องรอให้แกนเหล็กอิ่มตัวและกระแสนิ่งสนิทก่อนอ่านค่า มิฉะนั้นค่าที่ได้จะสูงกว่าจริงและไม่เสถียร เครื่องทดสอบสมัยใหม่จึงมีวงจรช่วยอัดกระแสให้แกนอิ่มตัวเร็วขึ้น และที่สำคัญต้องมีวงจรคายพลังงาน (Discharge Circuit) ที่ปลอดภัย เพราะพลังงานสะสมในขดลวดขนาดใหญ่สามารถสร้างแรงดันย้อนอันตรายถึงชีวิตได้เมื่อปลดวงจรกะทันหัน

2. มาตรฐานอ้างอิงและเกณฑ์การยอมรับ

การทดสอบความต้านทานขดลวดถูกกำหนดเป็นการทดสอบประจำ (Routine Test) ในมาตรฐาน IEC 60076-1 สำหรับหม้อแปลงใหม่ทุกเครื่อง และเป็นหนึ่งในการทดสอบภาคสนามหลักตามแนวทาง IEEE C57.152 สำหรับการวินิจฉัยหม้อแปลงที่ใช้งานแล้ว เกณฑ์ที่ใช้กันแพร่หลายคือ ค่าความต้านทานของสามเฟสในแท็ปเดียวกันไม่ควรต่างกันเกินประมาณ 2 เปอร์เซ็นต์จากค่าเฉลี่ย และเมื่อเทียบกับผลทดสอบจากโรงงาน (Factory Test Report) ต้องแปลงอุณหภูมิให้เป็นฐานเดียวกันก่อนเปรียบเทียบเสมอ

การปรับแก้อุณหภูมิเป็นขั้นตอนที่พลาดกันบ่อย เพราะความต้านทานทองแดงเปลี่ยนประมาณ 0.4 เปอร์เซ็นต์ต่อองศาเซลเซียส หากวัดภาคสนามที่อุณหภูมิขดลวดต่างจากผลโรงงานหลายสิบองศาแล้วไม่ปรับแก้ ผลต่างที่เห็นอาจดูเหมือนความผิดปกติทั้งที่จริงเป็นเพียงผลของอุณหภูมิ สูตรปรับแก้ใช้ค่าคงที่ 235 สำหรับทองแดง (หรือ 225 สำหรับอะลูมิเนียม) ตามที่ระบุใน IEC 60076-1 และควรบันทึกอุณหภูมิขดลวดหรืออุณหภูมิน้ำมันขณะวัดกำกับไว้ทุกครั้ง

• IEC 60076-1: กำหนดเป็น Routine Test สำหรับหม้อแปลงใหม่
• IEEE C57.152: แนวทางทดสอบวินิจฉัยภาคสนาม
• ผลต่างระหว่างเฟสไม่ควรเกินประมาณ 2% ของค่าเฉลี่ย
• ต้องปรับแก้อุณหภูมิก่อนเทียบกับผลทดสอบโรงงานเสมอ (ค่าคงที่ 235 สำหรับทองแดง)

3. ขั้นตอนปฏิบัติภาคสนามอย่างปลอดภัย

ก่อนทดสอบต้องปลดหม้อแปลงออกจากระบบทั้งด้านแรงสูงและแรงต่ำ ต่อสายดินทุกขั้ว รอคายประจุ แล้วจึงปลดสายดินเฉพาะขั้วที่จะวัดตามลำดับขั้นตอนของเครื่องทดสอบ การวัดควรทำครบทุกเฟสและทุกตำแหน่งแท็ปของ Tap Changer เพราะจุดอ่อนที่พบบ่อยที่สุดคือหน้าสัมผัสของแท็ปบางตำแหน่งที่ไม่ค่อยถูกใช้งาน ซึ่งเกิดฟิล์มออกไซด์เกาะจนความต้านทานสูงผิดปกติ

ระหว่างวัดควรรอให้ค่านิ่งสนิท (Stable Reading) ก่อนบันทึก โดยหม้อแปลงขนาดใหญ่อาจใช้เวลาหลายนาทีต่อจุดวัด เมื่อวัดครบแล้วต้องคายพลังงานผ่านวงจรของเครื่องทดสอบจนกระแสเป็นศูนย์ก่อนปลดสาย และข้อควรระวังสำคัญคือหลังทดสอบด้วยกระแสตรง แกนเหล็กจะมีแม่เหล็กตกค้าง (Residual Magnetism) ซึ่งทำให้กระแสพุ่งเข้า (Inrush Current) ตอนจ่ายไฟสูงผิดปกติ และรบกวนผลทดสอบอื่นเช่น SFRA หรือ Exciting Current จึงควรทำการล้างอำนาจแม่เหล็ก (Demagnetization) เป็นขั้นตอนสุดท้ายทุกครั้ง

4. การวิเคราะห์ผลผิดปกติที่พบบ่อย

รูปแบบผลผิดปกติที่พบบ่อยมีลักษณะเฉพาะที่ช่วยชี้ตำแหน่งปัญหาได้ หากความต้านทานสูงผิดปกติเพียงเฟสเดียวในทุกแท็ป มักชี้ไปที่จุดต่อสายภายในหรือขั้วบุชชิ่งของเฟสนั้น หากสูงผิดปกติเฉพาะบางตำแหน่งแท็ป ปัญหาอยู่ที่หน้าสัมผัสแท็ปเชนเจอร์ตำแหน่งนั้นโดยตรง และหากค่าไม่นิ่งหรือกระโดดขณะวัด อาจมีจุดต่อที่หลวมจนหน้าสัมผัสสั่นตามกระแส

เมื่อพบความผิดปกติ อย่าเพิ่งสรุปว่าต้องเปิดถังซ่อมทันที ให้ทดสอบซ้ำเพื่อยืนยัน ตรวจสอบความแน่นของหัววัดและความสะอาดของขั้วต่อภายนอกก่อน เพราะหน้าสัมผัสหัววัดสกปรกเป็นสาเหตุผลเพี้ยนอันดับหนึ่ง กรณีหน้าสัมผัสแท็ปมีฟิล์มออกไซด์ วิธีแก้เบื้องต้นคือหมุนแท็ปไปกลับตลอดช่วง (Exercise the Tap Changer) หลายสิบรอบเพื่อขัดผิวสัมผัสด้วยตัวเอง แล้ววัดซ้ำ หลายกรณีค่ากลับมาปกติโดยไม่ต้องเปิดถัง แต่หากค่ายังผิดปกติควรทดสอบเสริมด้วย DGA และ Dynamic Resistance Measurement ก่อนตัดสินใจซ่อมใหญ่