Case Study: DGA และ Duval Triangle ชี้ขาดสุขภาพหม้อแปลง 115/22 kV — จากก๊าซในน้ำมันสู่แผนซ่อมที่ตรงจุด

หม้อแปลงกำลัง (Power Transformer) คืออุปกรณ์ที่แพงที่สุดชิ้นหนึ่งในสถานีรับไฟของโรงงาน และเป็นชิ้นเดียวที่เมื่อพัง มักพังแบบ “ไม่มี spare รออยู่” คำถามคลาสสิกของทีมไฟฟ้าโรงงานจึงเป็นเสมอ: “หม้อแปลงตัวนี้ยังอยู่ได้อีกนานแค่ไหน หรือควรเตรียมแผนเปลี่ยนแล้ว?” — เครื่องมือที่ตอบคำถามนี้ได้ดีที่สุดในโลกวิศวกรรมไฟฟ้า คือ DGA หรือ Dissolved Gas Analysis การตรวจวิเคราะห์ก๊าซที่ละลายในน้ำมันหม้อแปลง

บทความนี้เล่าแบบ case study จริงจากงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสารวิชาการเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มจพ.เหนือ ที่ใช้ผลตรวจน้ำมันหม้อแปลง 115/22 kV ขนาด 50 MVA ของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค มาวิเคราะห์ด้วยวิธี Duval Triangle เพื่อชี้ขาดสภาพความผิดปกติในห้อง OLTC (On-Load Tap Changer) — พร้อมถอดบทเรียนว่าโรงงานอุตสาหกรรมจะนำแนวทางเดียวกันไปใช้อย่างไร

หลักการ: หม้อแปลง “บอกความจริง” ผ่านก๊าซที่มันผลิต

ฉนวนน้ำมันแร่ในหม้อแปลงมีปฏิกิริยาตอบสนองต่อความร้อนและประกายไฟแบบมีตรรกะสูง — เมื่อเกิดความผิดปกติเช่นความร้อนสูงเฉพาะจุด (thermal fault) หรืออาร์คไฟฟ้า โมเลกุลของน้ำมันและกระดาษฉนวนจะแตกตัวและปล่อยก๊าซเจาะจงชนิดออกมา ก๊าซเหล่านี้ละลายอยู่ในน้ำมันและเก็บตัวอยู่เงียบๆ จนเราดึงตัวอย่างไปตรวจ เหมือนการตรวจเลือดที่เผยโรคภายในของคน

สัญลักษณ์สำคัญที่วิศวกรต้องจำให้ขึ้นใจ:

Case Study: พิสูจน์สภาพ OLTC หม้อแปลง 115/22 kV ด้วย Duval Triangle

สถานการณ์: งานวิจัยของมจพ.เหนือ (วารสารวิชาการเทคโนโลยีอุตสาหกรรม ปีที่ 9 ฉบับที่ 2) นำประวัติผลตรวจน้ำมันในห้อง OLTC ของหม้อแปลง 115/22 kV 50 MVA หลายตัวมาวิเคราะห์ โดยโจทย์คือ OLTC เป็นอุปกรณ์กลไกที่สับเปลี่ยนแท็ปภายใต้โหลดทุกวัน จึงสึกหรอเร็วและตรวจสภาพยาก

วิธีทำ: ทีมวิจัยนำค่าก๊าซหลัก 3 ตัว ได้แก่ CH₄, C₂H₄ และ C₂H₂ มาคำนวณเป็นสัดส่วนร้อยละ แล้วพล็อตลงบนสามเหลี่ยม Duval Triangle ซึ่งแบ่งโซนการวินิจฉัยออกเป็นบริเวณต่างๆ ตามแบบแผนสากล — แต่ละโซนชี้ธรรมชาติของความผิดปกติ (thermal ต่ำ/สูง, arcing, หรือผสม) อย่างชัดเจน

ผลลัพธ์: หม้อแปลงบางตัวในตัวอย่างตกอยู่ในโซนที่ชี้ว่ามีความผิดปกติภายในห้อง OLTC ในระดับต่อ ส่วนบางตัว (เช่น ตัวที่ระบุ SN XX13–XX14) ตกในโซน X3 ซึ่งตีความได้ว่าค่าความต้านทานหน้าคอนแท็คของ OLTC เพิ่มสูงขึ้น และเสี่ยงเกิดอาร์คภายใน — เป็นข้อมูลที่ทำให้ทีมบำรุงรักษาจัดแผนเปลี่ยนคอนแท็ค/ตรวจกลไกได้ก่อนที่จะพังกลางฤดูร้อนที่โหลดหนัก

ทำไมต้องเป็น Duval Triangle ไม่ใช่แค่ดูค่าก๊าซเทียบเกณฑ์

วิธีพื้นฐานอย่างการเทียบค่าก๊าซกับเกณฑ์ของ IEEE C57.104 หรือ IEC 60599 บอกได้ว่า “มีความผิดปกติ” แต่มักไม่ชี้ว่า “ผิดปกติแบบไหน” และมักไวต่อการตีความ เมื่อใช้หลายวิธีร่วมกัน (เช่น วิธีอัตราส่วนของ IEC 60599 + Duval Triangle) ผลวินิจฉัยจะเชื่อถือได้สูงขึ้นมาก เพราะ:

• Duval Triangle ใช้สัดส่วนของ 3 ก๊าซ — ทำให้ผลวินิจฉัยค่อนข้างคงที่ ไม่กระเพื่อมตามปริมาณน้ำมันหรืออายุการใช้งาน
• แยกโซนได้ละเอียด — จาก thermal fault อุณหภูมิต่ำ (T1) ไปจนถึงอาร์ครุนแรง (D2) และโซนผสม (DT) รวมถึงโซนเฉพาะของ OLTC (X1–X3) ที่ชี้ปัญหากลไกสับเปลี่ยนแท็ปโดยเฉพาะ
• เหมาะกับการทำซ้ำรายปี — พล็อตจุดประวัติย้อนหลังหลายปีเพื่อดู “ทิศทางการเคลื่อนไหว” ของหม้อแปลง ซึ่งมีค่ามากกว่าผลครั้งเดียว

ข้อควรระวัง: อย่าวินิจฉัยจากผล DGA ครั้งเดียว โดยเฉพาะถ้าค่ายังในเขตเทา — มาตรฐานกำหนดให้ดูอัตราการเพิ่มขึ้นของก๊าซ (gas generation rate) ประกอบเสมอ เพราะหม้อแปลงที่ก๊าซเพิ่มเร็วแม้ค่าสัมบูรณ์ยังไม่สูง อันตรายกว่าหม้อที่ค่าสูงคงที่มานาน

แนวทางนำไปใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม

สำหรับโรงงานที่มีหม้อแปลงของตัวเอง (ทั้ง main incoming และหม้อแปลงแรงดันปานกลางภายใน) แผนงานที่เป็นไปได้จริงคือ:

1. ตั้ง baseline — เก็บตัวอย่างน้ำมันตรวจ DGA ครั้งแรกพร้อมบันทึกโหลดและอุณหภูมิ เพื่อให้มีจุดอ้างอิง
2. ตรวจซ้ำเป็นรอบ — หม้อแปลงสำคัญทุก 6–12 เดือน และเพิ่มความถี่เมื่อค่าเริ่มขยับ
3. วิเคราะห์ด้วยหลายวิธี — เทียบเกณฑ์ IEC 60599/IEEE C57.104 แล้วยืนยันด้วย Duval Triangle เสมอ
4. ดูอัตราการเกิดก๊าซ — คำนวณ ppm/เดือนระหว่างการตรวจแต่ละครั้ง ถ้าเกินเกณฑ์ให้ยกระดับการเฝ้าระวัง
5. บูรณาการเข้าระบบดิจิทัล — บันทึกผล DGA ย้อนหลังทุกครั้งลงฐานข้อมูลกลาง เพื่อให้เห็นกราฟแนวโน้มและเตือนล่วงหน้า ซึ่งเป็นแนวทางที่ Honey Corporation ใช้ออกแบบระบบ Electrical Asset Monitoring ให้ลูกค้า — การเก็บประวัติ DGA อย่างเป็นระบบคือการซื้อ “ประกันชีวิต” ให้หม้อแปลงที่มีมูลค่าสูงที่สุดของโรงงาน

Key Takeaways