パッドマウント変圧器の図面は、変圧器が設置、保守、または保護可能かどうかを示す情報を提供します。この図面には、巻線構成、ブッシングの位置、開閉および保護装置、冷却クラス、銘板データに関する情報が含まれています。変圧器が現場に到着した際、多くの場合、試運転プロセスを支援するために検査官にこの図面のコピーを提供するよう求められます。この文書を正しく読み取ることで、変圧器の適切な設置が支援され、提供されたブッシングに合わないケーブル接続の問題を防ぐことができます。.
要するに、, パッドマウント変圧器の図面は、変圧器の物理的および電気的図面の両方の組み合わせです。電気部分は、一次巻線および二次巻線、ベクトルグループ、タップチェンジャー、バヨネットヒューズ、負荷遮断切替スイッチ、サージアレスタを示します。図面の物理的側面は、エンクロージャのフットプリント、ブッシングの位置と高さ、ケーブルエントリーコンパートメント、最小クリアランス距離に関する情報を提供します。一般的に、単相変圧器の図面には4または5つのブッシングがあり、三相の図面には6または7つのブッシングがあります。定格は15kVAから2500kVAの範囲で、一次側の電圧は2〜34.5kVです。エンクロージャおよび寸法に関する米国の規格はIEEE C57.12.34です。.
以下のセクションでは、エンジニアが図面を評価するように、パッドマウント変圧器の図面を評価します：コンポーネントに関する情報、それらの表示方法、単相図面と三相図面の違い、4種類の巻線接続、高圧側の保護および開閉、冷却クラス、図面に示されたサイズと寸法、銘板データフィールド、および図面に適用される規格。このガイドの最後のセクションでは、潜在的な電気機器購入者が見積もりから取得したい情報について説明します。.
パッドマウント変圧器図面のコンポーネント
パッドマウント変圧器の図面は、 電気回路図とレイアウト図 （ハイブリッド図面）で構成されています。物理的なレイアウトは電気的なレイアウトに依存するため、電気回路図とレイアウト図はしばしば同じ図面にまとめられます。.
パッドマウント変圧器図面の電気部分は、すべての巻線が一箇所に接続されていることを示し、タップの位置、「ベクトルグループ」指定、および各導体に関連するすべての保護装置の位置を示します。パッドマウント変圧器図面の物理的部分は、タンクの輪郭、キャビネットの全体構造、高圧および低圧コンパートメントの構成、ブッシングの位置、リフティングラグの位置、ケーブルエントリー開口部の位置、およびフェンス、壁、または他の設置されたパッドマウント変圧器からの最小必要クリアランスを示します。.
回路図およびレイアウト図に加えて、良好なパッドマウント変圧器図は通常、機器の銘板レイアウトも示します。銘板レイアウトにより、検査官はパッド上のユニットが購入者によって指定されたユニットと同じであることを確認できます。コンパクト変電所構成ガイドには、パッドマウント変圧器のさまざまなコンポーネントおよび典型的な図面セットのレイアウトに関する詳細情報があります。.
パッドマウント変圧器を構成するコンポーネント
ほぼすべてのパッドマウント変圧器を構成するコンポーネントは7つのカテゴリーに分かれており、それぞれのカテゴリーには独自の標準記号があります。記号はメーカーによって若干異なる場合があります。以下は、変圧器に一般的に使用される記号とその機能の一覧です：
| コンポーネント | 典型的な記号 | 機能 |
|---|---|---|
| コア／巻線 | 平行線またはループ、極性点 | 磁気経路および電圧変換 |
| 高圧ブッシング | キャビネットの端にある円または楕円、番号付き | ケーブルを変圧器の一次側に接続 |
| 低圧ブッシング | 端子台；しばしば中性線付き | 変圧器の二次側に接続；低圧ブッシングは外部負荷に接続可能 |
| タップチェンジャー | 矢印付き長方形または回転記号 | 無負荷電圧調整（通常 ±2 × 2.5%） |
| バヨネットヒューズ | 線が通った長方形 | 一次保護を提供；外部から交換可能 |
| ロードブレークスイッチ | 操作矢印付き正方形 | 変圧器をループから絶縁 |
| サージアレスタ | 接地へのジグザグ線 | 一次ブッシングへの過電圧保護 |
の記号は日常的に誤読されます。避雷器のジグザグは、変圧器の巻線の簡略化された表現の視覚的誤解を生み出します。これら2つの記号を混同すると、読者の変圧器保護スキームの理解が変わってしまいます。巻線上の極性ドットは正確な情報を提供します（小さいですが決定的です）：これらは変圧器巻線内の位相関係の証拠を示します。これら2つのドットなしで図面を読むと、変圧器の銘板に記載されたベクトルグループと一致しないベクトルグループが得られます。.
メーカーが作成した図面を正確に解釈するためには、各図面に凡例が含まれている必要があります。メーカーはスイッチ、ヒューズ、タップチェンジャーの図面を作成するため、凡例なしで作成された図面は読者に絶対的な事実ではなく可能な解釈を提供します。.
単相から三相へ：ブッシングと巻線
ブッシングの数を数えることは 読者がどの図面を持っているかを判断する最も直接的な方法を提供します。単相パッドマウントユニットは、2つの高圧ブッシングと2つまたは3つの低圧ブッシングで構成され、合計4つまたは5つです。.
三相ブッシングの構成は通常、次のいずれかの配置で設置されます：すべての三つのブッシングが変圧器の高圧側（HV）にある場合、他の二つのブッシングが低圧側（LV）と中性点（センタータップ）にそれぞれ配置されている場合、または三相四線式サービスを三線式サービスに接続するために中性点に二つのブッシングのうちの一つが配置されている場合です。.
三相ユニットのブッシング数は、高圧側に三つ、低圧側に三つから四つで、合計六つまたは七つのブッシングとなります。追加のブッシングは中性点接続用であり、したがって三相四線式サービスには三線式サービスよりも一つ多い端子（ブッシング）が存在します。.
三相ユニットのkVAは 45 kVAから2,500 kVAまでの範囲で, あり、配電用途の大部分は75 kVAから1,000 kVAの間にあります。.
以下の表は、三相および単相変圧器のブッシング構成および定格に関する主な類似点と相違点を示しています：
| 特性 | 単相 | 三相 |
|---|---|---|
| 高圧ブッシング | 2 | 3 |
| 低圧ブッシング | たは3 | たは4 |
| ベクトルグループ | Not applicable | 必須（例：Dyn11またはYNd1） |
| 一般的な定格 | 15～167 kVA | 45～2,500 kVA |
| 一般的なサービス | 住宅、農村、小規模商業 | 商業、工業、分譲地 |
三相図面は単相図面よりも追加情報を含みます。例えば、零相シーケンス経路、接地配置、および保護解析に必要な故障電流データが示されます。これにより、変圧器に必要な地絡保護の種類や、変圧器が変電所や配電システム内の他の変圧器と同期可能かどうかを判断します。.
三相図面はベクトルグループを含まない限り不完全と見なされます。これは地絡電流の流れを決定し、三相変圧器を他の三相変圧器と並列に使用する方法を指示するためです。配電変圧器と変電所は単相および三相構成の両方で同じ定格を持つことができ、単一の変圧器から始まり変圧器バンクへと発展するプロジェクト設計に有用です。.
接続図の読み方
接続図には4種類の巻線が含まれますが、同期システム接続の選択はシステム設計の問題であり（製造者またはユーザーの意図によって決定され）、工学的決定ではありません。.
- デルタ：中性点のない閉じた三角形に配置された3つの巻線セットがあり、これにより三次高調波電流が電源を通過しません。この接続は北米の配電変圧器の一次接続で標準的です。図面では、三角形の各角に配置されたブッシングが見えます。.
- ヤ（スター）：3つの巻線セットすべてが1つの中性点（4番目のブッシングとして表される）に集まり、各巻線セットは不平衡負荷の処理に適しています。ヤ接続は故障時に地絡電流が流れる最良の経路を提供し、デルタよりもインピーダンスが低いです。図面では、3つの巻線セットが共通の中性点に集まっているのが見えます。.
- ジグザグ：変圧器の各相は変圧器コア（または巻線脚）の2つのアームに分散されており、ジグザグパターンで接続することで低い零相序インピーダンスを実現します。この構成の目的は、ソリッドグラウンディングを中性点（ジグザグの入力および出力）に対して行う方法であり、著しく不平衡な負荷にサービスを提供するためです。パッドマウント変圧器の配電で最も一般的に使用され、4つの構成の中で最も稀に見られます。.
- オープンデルタ：オープンデルタ構成では、2つの巻線が使用されて3相電力（顧客への）を低減容量で供給します。オープンデルタ構成は通常、3相導体の設置が正当化されない農村部や一時的な用途で使用されます。図面では通常の3つの巻線セットではなく2つのみが示されており、オープンデルタ構成には容量の低減が伴います。.
図面を参照する際に若手技術者が頻繁に誤算する特定の算術的側面の一つは、デルタからワイへの変換において線間-中性点関係に√3の係数を適用する必要があることです。この係数を計算から省略すると、結果として得られる二次電圧は本来の58.1％となってしまいます。これは設計レビュー段階よりも試運転時に発見されることが多く、図面は正確に見えるため、ほとんどの設計者はスプレッドシートで計算を行います。.
高圧側スイッチングおよび保護
高圧側スイッチングおよび保護 – 図面の高電圧区画は、オペレーターが実際に操作する部分であるため、その価値の大部分を含みます。b.) ループフィードまたはラジアルフィード – ループフィードユニットは2セットの高圧ブッシングを持ち、変圧器をループ構成に設定でき、その変圧器をバイパスすることが可能です。.
図面は両方のブッシングセットが存在し、それぞれのスイッチの位置を示しています。対照的に、ラジアルフィードユニットは1セットのブッシングのみを使用します。電力会社は郊外の配電にループフィードシステムを使用します。これは、故障した変圧器を隔離しつつ、ループを通じて他の変圧器に電力を供給する機会を提供するためです。.
負荷遮断スイッチ。ループフィードユニットに設けられた4位置スイッチで、以下の操作を可能にします：1) ループスルー運転；2) 変圧器隔離運転；3) ループの一方の側隔離；4) ループのもう一方の側隔離。負荷遮断スイッチは図面上では操作矢印付きの接点セットとして表示され、スイッチ横の位置表示はオペレーターがハンドルを操作する前に読み取ります。.
バヨネットヒューズ。バヨネットホルダー内に設置されたバヨネット型の電流制限ヒューズで、キャビネットを開けることなく交換が可能です。.
図面は、サージアレスタが変圧器の一次巻線 ny , A に直列に接続されていることを示しています。また、これらは変圧器からの突入電流および故障電流に対して定格されています。.
雷害の多い地域では、仕様によりサージアレスタが必要とされ、多くの場合、新設のためのユーティリティの設計仕様に既に含まれています。.
図面の接地情報は、タンク用の接地パッド、中性点スターの接地接続、および特定の場合にはサージアレスタ専用の接地バスがあることを示しています。変圧器の接地は、サージアレスタを含む変圧器保護装置の正常な動作に不可欠であり、変圧器自体ではなく設置に関わるため、製造者のアウトライン図にはしばしば省略されています。.
冷却クラスの指定と図面上の表示方法
一般的に、パッドマウント変圧器は油を充填し、人工的な手段（ファンやポンプ）を用いず自然冷却され、変圧器の銘板に冷却クラスが表示され、図面上の記号では示されません。パッドマウント変圧器の範囲をカバーする4つの冷却クラス指定があります。
- ONAN（Oil Natural Air Natural）– 変圧器にはファンやポンプ冷却が含まれていません。ONAN冷却クラスの変圧器モデルの定格kVAは、油の対流による空気および油の自然冷却に基づく最大負荷（または合計kVA定格）で評価されます。これは配電用変圧器で最も一般的な定格であり、通常2,500 kVAまでのモデルが含まれます。.
- ONAF（Oil Natural Air Forced）– タンクの外側および内側にファン付き空冷器が取り付けられています。ファンによる追加冷却により、ONAN冷却クラスの変圧器と比較して定格kVAが15～25％増加します。図面にはファンの位置と関連する制御システムが示されます。.
- OFAF（Oil Forced Air Forced）– これらの変圧器エンクロージャは、冷却用表面積（ラジエーター）が不足する大型パッドマウント変圧器において、ファンとポンプの両方の装置を使用します。.
- 複合タイプ。ユニットの銘板にはONAN/ONAF両方の定格容量が記載されている場合があり、ファンが作動するまでは低い容量が適用されます。購入者が高い定格のみを読み取り、ファン制御機能が故障した場合、モーター保護の失敗によりユニットが過熱します。.
ラジエーターを持たないすべてのタイプの密閉型パッドマウントユニットと同様に、定格の小さいユニットは主にタンク表面から放散される熱によって冷却されるよう設計されています。したがって、タンクの物理的なサイズはユニットの定格と同じくらい重要です。例えば、500 kVA定格の密閉ユニットは、75 kVAユニットよりもはるかに大きなタンク表面積を持っています。これは、変圧器の冷却が電気的なものではなく熱的な相互作用に依存しているためです。.
現場での決定事項 – 定格による寸法とサイズ
寸法は以下によって決定されます IEEE C57.12.34で規定された標準エンクロージャサイズ およびメーカー独自のタンク設計。したがって、以下に示すすべての値はあくまで一般的な参考値であり、絶対的な仕様ではありません。基礎設計には必ずメーカーのアウトライン図面を参照してください。.
定格別の典型的なエンクロージャ設置面積
- 単相 25 kVA – 0.9m × 0.8m; 高さ- 0.9m; 重量（油含む）- 250～350 Kg。.
- 単相 75 kVA – 1.2m × 0.9m; 高さ- 1.1m; 重量（油含む）- 450～600 Kg。.
- 三相 75 kVA – 1.3m × 1.0m; 高さ- 1.2m; 重量（油含む）- 600～800 Kg。.
- 三相 500 kVA – 1.6m × 1.4m; 高さ- 1.5m; 重量（油含む）- 1,600～2,100 Kg。.
- 三相 1,000 kVA – 2.0m × 1.6m; 高さ- 1.8m; 重量（油含む）- 2,800～3,600 Kg。.
- 三相 2,500 kVA – 2.6m × 2.0m; 高さ- 2.2m; 重量（油含む）- 5,500～7,000 Kg。.
これらの値は現場選定における3つの決定に影響します。コンクリートスラブは総重量とリフティングラグからの点荷重の両方を支持しなければなりません。これはコンクリートの問題というより構造的な問題です。建物やフェンスまでの距離は標準および地域の電力会社によって決定され、設置寸法によって決まるものではありません。クレーンの通路は、1,000 kVA三相ユニットをフェンスの後ろのコンクリートスラブに移動させることを支える必要があります。.
サイズだけでなく異なる電圧組み合わせの要件も存在します。一次側の電圧定格は2.4、4.16、7.2、12.47、13.2、13.8、24.94、34.5 kVであり、一般的な二次側接続には120/240単相、208Y/120、480Y/277、600 V三相などがあります。IEC規格に基づく20 kV油浸配電変圧器とIEEE規格に基づく12.47 kVユニットは写真で見ると似ているかもしれませんが、重要なあらゆる点で異なる種類の機器です。.
ネームプレートと各フィールドの意味
ネームプレートは図面の要約であり、6つのフィールドが機器の使用や適合性を決定します。.
定格容量：kVAで表され、使用される各冷却クラスごとに別々の定格が示されます。低い値は追加の冷却手段なしでの連続定格を表します。.
電圧比およびタップ：この欄には一次および二次の電圧定格とタップ範囲が含まれており、一般的には一次巻線に関連して±2 × 2.5%です。誤った位置のタップは、いかなる保護方式でも検出できない恒久的な過電圧または低電圧状態を引き起こします。.
インピーダンス：インピーダンスのパーセント値で、時にはX/R比と組み合わされます。すべての電気機器と同様に、負荷時および故障時の機器の性能を決定する要素があります。二次巻線を流れる故障電流の量が、下流のすべての遮断装置の遮断能力を決定します。.
最初に考慮すべき要素はベクトルグループであり、これは巻線の接続および三相ユニットにおける位相変位を示します。たとえ二つの変圧器が同じ定格であっても、ベクトルグループが異なれば並列接続はできません。.
第二の要素は変圧器の冷却クラスであり、ONAN、ONAF、またはその組み合わせであるかどうか、およびそれぞれの冷却クラスにおける変圧器の能力です。.
第三の要素は温度上昇および絶縁クラスです。油浸配電用変圧器の場合、温度上昇は一般的に55Kまたは65Kであり、絶縁クラスは別途記載されます。これらの数値は連続負荷下での変圧器の寿命予測を示します。.
変圧器に通電する前に、製造者の銘板、図面、および実物の変圧器の正確性を確認する最も効果的な方法は、銘板、図面、実物の三者照合を行うことです。これらの文書間に不一致がある場合は、変圧器の通電前に製造者に相談する必要があります。単線結線図は銘板データが全体の保護方式とどのように連携するかを説明します。.
図面の背後にある規格
電気機器の図面および定義を規定する二つの標準体系はIEEEとIECです。電気機器の仕様を作成する際に参照すべきものは、対象機器に特化した規格です。.
IEEE C57.12.34は、筐体寸法、ブッシングの高さおよび間隔、クリアランス、変圧器をユーティリティの在庫内の他の変圧器と交換可能にする物理的要件を含む米国規格です。IEEE C57.12.00は一般要求事項、IEEE C57.12.10は安全問題を扱い、IEEE 315は図面で使用されるグラフィカルシンボルを定めています。.
IECファミリー（国際電気標準会議）は、国際的に適用される類似の標準群を持っています。IEC 60076は電気機器の一般的な要件（60076-1）、電気機器の温度上昇（60076-2）、絶縁レベルの要件（60076-3）、および短絡耐量の要件（60076-5）を提供します。標準IEC 60071は絶縁調整の分野にあり、特定のシステム電圧に対する雷インパルスレベルの値を規定しています。.
これら二つのグループは全く異なります。. 混合設計はどちらの仕様にも完全には準拠していません。. これに関連する最も一般的な問題はブッシング設計にあります。ブッシングはIEC仕様の要件を満たしていますが、C57.12.34仕様のクリアランス要件を満たしていません。これはタンクが溶接された後には解決できない物理的な問題です。.
SUBIANの位置づけ
当社は製造しています 油浸式配電用変圧器を 10 kVAから約2500 kVAまでの範囲で、10、20、33、および35 kVの電圧で、ポールおよびパッドマウント構成の両方で製造しています。すべてのユニットはIEC 60076に準拠して製造されています。プロジェクトでIEEE準拠のユニットが必要な場合は、そのタイプの変圧器も供給いたします。ほとんどの変圧器は、IEC機器が標準として使用されている地域のユーティリティ配電システムおよび産業用途に供給されています。.
見積もり時に提供する図面パッケージには以下の書類が含まれます： 電気回路図 ベクトルグループ、タップ範囲、ブッシング位置、クリアランス、ケーブル入口を含む外形図、変圧器の銘板レイアウト、および出荷前の定期試験結果が含まれます。図面パッケージは、コンサルタントが変圧器設計を仕様と照合するために使用する主要な文書であり、変電所コンポーネントの購入範囲を最も具体的に示すものです。.
当社が主張しないことは 米国内での倉庫保管の立場です。.米国のユーティリティが特定のエンクロージャ構成およびブッシング方向を持つANSI C57.12.34変圧器を指定する場合、米国内に所在するメーカーが最適です。仕様に準拠しないIEC変圧器の見積もりを提供する際にはこれを明示します。設置がIEC機器を受け入れる場合、コストは低く、納期は長くなります。.
よくある質問
パッドマウント変圧器の図面は何を示していますか？
この図は、電気回路図とエンクロージャおよびブッシングの物理的表現の組み合わせです。巻線、ベクトルグループ、タップ、バヨネットヒューズ、負荷遮断スイッチ、サージアレスタなど、すべての電気部品を詳細に示しています。物理的には、エンクロージャのフットプリント、ブッシングの位置と高さ、ケーブル入口区画、吊り上げポイント、最小クリアランスに関する情報を含みます。ほとんどの図面は、注文との比較のために銘板レイアウトも再現しています。.
パッドマウントトランスにはいくつのブッシングが付いていますか？
単相パッドマウントトランスは通常、4つまたは5つのブッシングを持ちます。高電圧ブッシングは2つで、低電圧ブッシングは2つまたは3つです。三相パッドマウントトランスは通常、6つまたは7つのブッシングを持ち、そのうち3つが高電圧、3つが低電圧、さらに1つの中性線（高電圧または低電圧）があります。使用している図面を特定する最も速い方法は、ブッシングの数を数えることです。.
ループフィードとラジアルフィードの違いは何ですか？
ループフィードトランスには高電圧接続用の2セットのブッシングと4位置の負荷遮断スイッチがあり、そのためユニットをバイパスしてもループ供給回路に中断を引き起こしません。ラジアルフィードトランスは1セットのブッシングのみを持ち、一方向から供給されます。郊外のユーティリティ配電システムの標準はループフィードトランスであり、ループフィードユニットに故障が発生した場合でも、他の回路に影響を与えずにユニットを切り離すことができます。.
パッドマウントトランスの適切なサイズは何ですか？
トランスのサイズは負荷と多様性係数に基づいており、接続された銘板定格の合計だけではありません。住宅用負荷の通常の配電には25～100 kVAの単相トランスが含まれ、商業用配電には通常300～1,000 kVAの三相トランスが含まれます。工業用の場所では通常1,000 kVAを超えるトランスサイズが必要です。第二の考慮事項は、実装する二次電圧構成の種類であり、トランスが製造されると二次電圧は固定されます。一般的な構成の2つは208Y/120および480Y/277です。.
参照資料
- Hammond Power Solutions – 配電用トランス製品データシート
- SGB-SMIT Group – 技術データおよび配電用トランスレビュー
- Ormazabal – 技術データ 中電圧配電および変電設備
- Today in Energy – 米国エネルギー省
- 配電用トランスおよびグリッド機器 – 日立配電用トランス
結論
パッドマウントトランスは、ブッシングの所定の順序で読み取ることができ、単相または三相トランスかどうか、ベクトルグループの読み取り、高圧側の切替および保護、トランス寸法とパッドの位置の比較により、適切なサイズのトランスを特定し、トランスの説明を提供します。したがって、銘板は迅速な参照のための情報の圧縮版です。銘板、図面（回路図）、および注文中のトランスの3つの参照点を持つことで、試運転時の予期せぬ事態を回避するのに役立ちます。.
ほとんどの建設プロジェクトに影響を与える主な2つの情報は、既存のシステムと互換性が必要なベクトルグループと、パッド上に変圧器を設置するために必要なクリアランス寸法です。これらの項目は、遅延を防ぐために注文前に図面に表示されます。.