新しい110 kV変電所で働く試運転エンジニアの仕事を想像してください：主変圧器はすべてのテストを完了していますが、補助変圧器が20%小型であるため、制御室は暗いままです。こうした状況は、近くに設置された大型の変圧器と比較して、駅サービス変圧器に対する注意が少ないため、世界中の多くのプロジェクトで見られます。この記事では、適切な補助変圧器を選ぶための7つの貴重なアドバイスを紹介します。.
補助変圧器は、駅サービス変圧器とも呼ばれ、変電所、発電所、または工業プラントで必要なインプラントサービスを提供します。基本的には、35,000ボルトまたは10,000ボルトのライン電圧を約0.4ボルトに降圧し、照明、制御回路、保護、冷却ファン、バッテリー充電を提供します。補助変圧器に関して考慮すべき7つのポイントは、計算された負荷に基づく変圧器のサイズと15-20%のマージンを追加すること、電圧とベクトルグループを決定すること、冷却方法を選択すること、負荷時タップチェンジャーまたはオフ回路タップの使用を決定すること、変圧器が常に稼働するため、損失保証を比較すること、6番目は油浸型と乾式変圧器の違いを概説すること、そしてIEC 60076試験報告書を要求することです。.
補助変圧器とは何か、どのような種類が存在するのか？
補助変圧器は、ユニット補助変圧器または駅サービス変圧器とも呼ばれ、変電所、発電所、大規模工業プラントの補助設備に電力を供給するように設計されています。主バス電圧を低電圧配電レベル（通常は35/0.4 kV、10/0.4 kV、6.6/0.4 kV）に低下させます。供給される電力は、モーターの運転、加熱、照明、バッテリー充電、制御/保護回路に使用されます。負荷はプラントの運転に常に重要であるため、この種の機器は連続運転と高負荷係数で定格されています。これは、ユニットの故障が健全なプラントの運転を停止させる可能性があることを意味します。したがって、補助変圧器のパラメータの選定は真剣に行う必要があります。.
| タイプ | 一般的な定格 | 冷却 / 形式 | 最適な用途 |
|---|---|---|---|
| 油浸型、自己冷却（ONAN） | 50–2,500 kVA | ミネラルオイル、屋外タンク | 屋外変電所サービス |
| ファン付き油浸型（ONAF） | 1,000 kVA以上 | ミネラルオイル、強制空気 | 高負荷係数、暑い気候 |
| 乾式キャスト樹脂 | 100–2,000 kVA | エポキシ鋳造、屋内 | 屋内、火災感受性のあるエリア |
| 二次巻線 | カスタム | どの冷却モードでも | モーターと制御の供給を分離 |
| 負荷時タップチェンジャー付き | 100–2,500 kVA | どの冷却モードでも | 不安定なグリッド電圧 |
ヒント1：名板ではなく測定負荷からサイズを決定する
補助変圧器の故障の最も一般的な理由は、サイズが小さすぎることです。接続された機器の名目値は実際の需要を誇張しますが、すべての接続負荷の名目値を合計して多様性係数を無視する設計者は、不必要に大きく非効率的なソリューションを生み出します。専門的な解決策は、運転負荷、最大始動負荷（冷却ファンまたは運転負荷の5〜8倍を必要とするコンプレッサーである可能性があります）、および将来の成長と季節変動のための15-20%のマージンを考慮に入れることです。施設が自動化または拡張される可能性がある場合、必要なkVAを決定する前に、1シーズンの実際の需要を観察することが最善の行動です。50 kVAに定格された補助変圧器は、小規模な変電所で1,2000から1,4000のコストがかかりますが、80 kVAに定格された変圧器はそれほど高くはならず、余裕を生み出します。.
ヒント2: 電圧ペアとベクトルグループを固定する
電圧比は、施設のバス電圧レベルと低電圧パネルに対応する必要があります。あなたの会社が現場で35/0.4 kV、10/0.4 kV、またはその他の電圧比を使用するかを決定する必要があります。これらの比率のいずれかを選択する場合、予備部品と電気変電所を統一されたパターンで持つために、施設全体で一定に保つべきです。電圧変圧器のカテゴリも重要です。変電所の補助供給の支援を求める際には、単相負荷のために安定した中性を提供し、明確な位相のずれを持つDyn11を選択することが望ましいですが、接地ポリシーや並行作業の要求に応じてDyn5やYNd11のような異なるものが言及される場合もあります。変圧器のカテゴリは、注文時に明記し、定期報告書で確認する必要があります。誤った変圧器カテゴリのデバイスは、保護トリップに直面するか、並行して動作できない可能性があります。.
| 電圧ペア | 典型的なベクトルグループ | 使用される場所 |
|---|---|---|
| 35/0.4 kV | Dyn11 | 大規模変電所、発電所 |
| 10/0.4 kV | Dyn11 | 配電変電所 |
| 11/0.4 kV | Dyn11 | 英国およびコモンウェルスネットワーク |
| 6/0.4 kV | Dyn11またはDyn5 | 工業用および古いプラントバス |
| 33/0.4 kV | Dyn5またはカスタム | 特殊接地スキーム |
ヒント3: 冷却モードを業務に合わせる
補助電力変圧器は通常、連続して運転されるため、冷却クラスは高温時のマージンの量を決定する重要な要素です。ONAN（油自然空気自然）が最も簡単で複雑でないオプションであり、1,000 kVAまでのほとんどのケースに適用されます。より大きな環境や空気の流れが限られた厳しい環境では、ONAF（油自然空気強制）タイプの変圧器がファンを導入し、運転能力を約20〜30%向上させることができます。したがって、メーカーが適切に定格をダウングレードできるように、周囲温度と高度（例えば、基準は周囲40°Cおよび1,000 mの高度）を指定することが重要です。.
| 環境温度 | ONAN定格の補正 | 推奨される行動 |
|---|---|---|
| 40°C | 名板の100% | 標準設計点 |
| 45°C | ~93–95% | 定格を下げるかファンを追加する（ONAF） |
| 50°C | ~85–88% | 定格を下げる、ONAF、または大きなkVA |
| 55°C | ~78–82% | 特殊高温設計 |
| 1,000 m以上の高度 | デレート ~1% / 100 m で 1,000 m を超える | 絶縁と冷却を確認する |
ヒント 4: タッピングアレンジメントを意図的に選択する
変電所のバス電圧レベルは、定格値にほとんど達することはなく、負荷やネットワークの状況に応じて時間とともに変動します。無負荷タップチェンジャー（±2 × 2.5%が通常）は、ゆっくりと発生する変動に対処し、追加コストなしで行われます。しかし、日中に電圧レベルが大きく変動する場合、負荷中タップチェンジャー（OLTC）は、変電所を停止させることなく、日中の間にシステムが許容範囲内に留まることを可能にしますが、コストに約10-25%を追加し、定期的なメンテナンスが必要です。.
ヒント 5: 価格だけでなく、保証された損失を比較する
補助変圧器は、日中を通して高い負荷率を持つため、運用損失は避けられないコストとなります。無負荷損失（コア損失）は無負荷時に発生し、負荷損失は使用状況に応じて発生します。提案を損失に基づいて評価し、比較してください。平均的な電力コストが約$0.10-$0.15/kWhの場合、500 Wの無負荷損失は年間約$440-$660のコストがかかり、25年間の運用で総コストは$11,000-$16,500になります。ベンダーからIEC 60076-1に従って無負荷および負荷損失データを要求し、比較してください。.
| 無負荷損失の違い | 年間コスト @ $0.10/kWh | 年間コスト @ $0.15/kWh | 25年間の資本化価値 |
|---|---|---|---|
| 100 W | $88 | $131 | $2,200–$3,300 |
| 300 W | $263 | $394 | $6,600–$9,900 |
| 500 W | $438 | $657 | $11,000–$16,400 |
| 1,000 W | $876 | $1,314 | $21,900–$32,900 |
ヒント 6: 現場に応じて油浸型または乾式型を選択する
絶縁システムは物理的環境に応じて機能します。屋外変電所では、油-filledトランスが最も一般的に使用されます。この技術は頑丈で、耐候性があり、メンテナンスが容易で、油が冷却と絶縁を行います。屋内設置、地下バルト、火災危険のある場所（制御室や人の施設の近く）では、油の保持が不要で、火災リスクが非常に低く、メンテナンスが少ない乾式樹脂変圧器が使用されます。樹脂変圧器のコストは油-filledのものよりも20 – 40 %高くなる可能性がありますが、火災壁、油ピットの排除、油の取り扱いの効果により、火災コードに従って変圧器を内部に配置する必要がある場合、乾式変圧器に戻ることができます。.
ヒント 7: IEC 60076試験文書を要求する
試験報告書は、仕様に関して項目が要求される基準を満たしている唯一の決定的な証拠として機能します。IEC 60076の基準に従った標準試験報告書を要求することが必要であり、電圧比、ベクトルグループ、巻線の抵抗、インピーダンス、負荷損失、無負荷損失、電流に加えて、絶縁試験の詳細を含める必要があります。重要なプロジェクトの場合、型式試験報告書（温度上昇試験、IEC 60076-5に基づく短絡強度試験、音レベル）およびプロジェクトによって要求される場合は、第三者による工場での立会い試験または検査を要求する必要があります。試験報告書が通関手続きのために出荷物に同梱されることを確認することが重要です。.
避けるべき一般的な仕様の誤り
| 誤り | 結果 | 修正 |
|---|---|---|
| 名板の算術からのkVAの過小評価 | 過熱、トリップ、短いサービス寿命 | 記録された需要に15–20%のマージンを加算して使用 |
| 注文時の誤ったベクトルグループ | 保護の誤動作、並列運転の失敗 | ステーションスキームでDyn11/Dyn5を確認 |
| 周囲温度の無視 | 暑い気候での過剰な温度上昇 | データシートに従ってデレートするか、冷却クラスを上げる |
| 回路外タップで十分なOLTCを選択 | 不要なコストとメンテナンス | 実際の電圧変動に合わせてタップタイプを一致させる |
| 損失保証なしで入札を受け入れる | 隠れた生涯運用コスト | IEC 60076の損失数値を要求し、それを資本化する |
| 試験報告書の確認をスキップする | 検出されない製造欠陥 | 出荷前に定期試験報告書を義務付ける |
トップブランドと価格帯
| ブランド | 国 | 製品の焦点 | 参考価格帯（US$） |
|---|---|---|---|
| ABB | スイス/スウェーデン | フルレンジのステーションサービス用変圧器 | $4,000–$60,000 |
| シーメンス | ドイツ | 公共および産業用補助ユニット | $3,500–$55,000 |
| シュナイダーエレクトリック | フランス | 乾式およびキャストレジンユニット | $2,500–$40,000 |
| 日立エナジー | スイス | 公共グレードの補助変圧器 | $4,500–$70,000 |
| イートン | 米国 | 商業および軽工業ユニット | $2,000–$35,000 |
| 江蘇省蘇辺電力 | 中国 | 油浸および乾式、カスタムベクトルグループ | $2,000–$35,000 |
価格帯は、50kVAから2,500kVAの定格を持つ変圧器に対して示唆的であり、損失、ベクトルグループ、追加機能などの多くの要因に依存します。ABB、Siemens、Schneider Electric、Hitachi Energy、Eatonなどの名前は、この分野の変圧器に対するエンジニアリング品質基準を定義しているため、彼らの文書は開発の参考点として扱うことができます。IEC 60076に対する同レベルの準拠を提供できるが、より低価格の提供者を探している場合、輸出において最も広い経験を持つ中国の生産者の一つである江蘇省蘇辺電力有限公司が考えられます。この中国企業は、数十kVAから数十MVAの異なる定格の油浸型および乾式変圧器を製造し、従来型またはカスタムメイドのベクトルグループ、二次側のデュアルオプション、負荷中および回路外の変圧器を提供しています。製品範囲は以下で確認できます。 蘇辺電力のウェブサイト.
よくある質問
補助変圧器と配電変圧器の違いは何ですか？
設計の原則は同じですが、違いは目的と位置にあります。配電変圧器は、グリッドに沿った消費者—住宅、店舗、小規模工場—に電力を供給します。補助変圧器は、発電所や変電所内のシステム—制御、保護、照明、冷却、バッテリー充電—に電力を供給します。その負荷はプラントの機能を維持するため、補助変圧器は配電変圧器よりも高い負荷率で運転することが多く、損失と信頼性に対する考慮がより大きくなっています。.
ステーションサービストランスの典型的なkVA定格は何ですか？
補助負荷要件があります。小型の配電サブステーションは、補助用に約50〜200 kVAを必要とする可能性が高いですが、大型のEHVサブステーションや発電所は、1,000〜2,500 kVAの異なるユニットをいくつか持つ場合があり、時にはモーターや制御フィード用の二重二次側を備えています。経験則に従うのではなく、実際の補助負荷に15〜20%のマージンを加えたサイズを選択してください。.
補助トランスは屋内に設置できますか？
もちろんです。屋内設置の場合、乾式樹脂キャスト補助トランスを使用することがより推奨されます。これは、油の保持要件に従う必要がなく、火災の可能性が低く、メンテナンスの必要性も低いためです。屋外のサブステーションの場合、油浸式ユニットがほぼ常に使用されます。絶縁システムの選択は経験則に依存すべきではなく、現場の特性や火災コードの要件に基づくべきです。.
補助トランスには負荷切替器が必要ですか？
バス電圧が0.4 kV供給に影響を与えるほど変動する場合にのみ、OLTCが必要です。オフ回路タップ（±2 x 2.5%）は、追加コストなしで電圧の緩やかな変動に対処するのに効果的です。OLTCはシステムの価格と運用コストを10-25%増加させますが、不安定なネットワークにおいて脆弱な制御電子機器を保護します。1回の停電が通常、発生するコストに見合う価値があります。.
Subianは補助トランスにテストレポートを提供していますか？
もちろんです。Subianのすべての補助トランスは、出荷前にIEC 60076に従った標準テストレポートが付属しています。このレポートには、比率、ベクトルグループ、インピーダンス、損失、絶縁試験などのテストが含まれています。プロジェクトに必要な他の種類のテストレポート（立会いテストや第三者検査など）を、注文が確定する前に手配することも可能です。.
参考文献
- IEC 60076-1 — 電力変圧器：一般 — 補助トランスの定格、損失、および試験のための規範基準。.
- IEC 60076-5 — 短絡に耐える能力 — ステーションサービスユニットの短絡堅牢性の検証基準。.
- IEC 60076-3 —絶縁レベルおよび誘電体試験 — RFQで参照される絶縁および試験要件を定義します。.
- NEMA TP-1 — 配電変圧器のエネルギー効率 — 北米の損失評価に使用される効率基準。.
- Eaton — トランス製品範囲 — 比較のための代表的な製造業者文書。.
- UL 1561 — 乾式変圧器安全基準 — 屋内および乾式補助ユニットに関連する安全リスト。.
結論
補助変圧器は、信頼できる変電所の静かな働き者であり、その適切な選定は、負荷要件を考慮し、15-20%のオーバーヘッドを許容するサイズを定義すること、電圧ペアとベクトルグループを固定すること、使用条件に応じた冷却機構のマッチングを提供すること、タップ接続を選択する際に注意を払うこと、資本化された損失のコストを比較すること、設置場所の要件に基づいて油浸型ユニットまたは乾式型を選択すること、そしてIEC 60076試験結果を求めることの7つの重要な決定に基づいています。すべての決定は実際に検証可能であり、これらの決定の総体が、25年の変電所と初夏に失敗する変電所を区別することを可能にします。江蘇省蘇辺電力は、IEC 60076基準に準拠した油浸型および乾式補助変圧器の信頼できる製造業者であり、完全な試験証拠と非常に公正な価格を提供しています。会社に連絡して、 公式ウェブサイト あなたの変電所の負荷データと電圧スキームを提供し、仕様に合った提案を受け取ってください。.