ナイジェリアでは、公共事業会社で働く調達エンジニアが、中国政府によって市場から数千台の古い配電用トランスを取り除く新しい政策について通知を受けました。このエンジニアの公共事業会社は、1980年代に製造されたS7のユニットをいくつか運用しており、同社は海外からの再生トランスの使用を検討しており、市場で見られるS7ブランドが購入する価値があるのか、あるいは潜在的に問題があるのかを知りたいと考えています。.
この記事では、中国がどのようにS7および古い配電用トランスを段階的に廃止したのか、そのような政策が導入された理由、新旧トランスを購入する顧客にとってそのニュースが何を意味するのか、そして最後に、現在の業界における損失値、効率カテゴリ、価格信号をどのように理解するかを説明します。.
中国は、「トランスフォーマーエネルギー効率改善計画（2015–2020）」と新しいグレーディング基準（GB 20052）を導入することで、エネルギー節約トランスの政策を正式化しました。この政策により、古いS7設計に基づいて製造され、高い無負荷損失を持つように設計されたS7クラスのトランスは、使用期間中に伝導するエネルギーの1–2%を無駄にするため、段階的に廃止されることになりました。この計画では、中国の公共事業会社が既存のS7/S8クラスのトランス（および後にS9クラスのものも）を、無負荷損失を30–60%削減する現代のエネルギー節約型S11、S13、またはS15モデルに置き換えることが定められました。.
背景：なぜ中国はS7トランスを廃止したのか
歴史上最も急速に成長している電力網システムの中で、中国は1980年代と1990年代にS7モデルに基づいて設計された多くの配電用トランスを持っていました。当時は安価でしたが、S7技術は現代の基準と比較して無負荷（鉄）損失が比較的高いレベルを経験しました。配電用トランスは、年間8,760時間の運用中ほぼ常時稼働するため、鉄損失はトランスが提供する電力に関係なく継続的に発生します。.
中国で行われた研究によると、S7シリーズは国内でかなりの量の電力を消費しているとされています。国家発展改革委員会（NDRC）と工業省の計算によれば、すべてのトランスを新しいモデルに置き換えることで、年間約25-40 TWhのエネルギーを節約できる可能性があり、これは多くの大規模発電施設の年間電力出力に相当します。したがって、このプロセスは経済的な側面だけでなく、エネルギー安全保障の手段にもなります。.
2015年、「変圧器改善計画」の開始により、組織は高エネルギー損失地域においてS9タイプを含む古いモデルの変圧器を退役させる義務を負う大規模な退役プロセスが引き起こされました。その結果、2020年代の初めまでに、ほぼすべてのS7ユニットが国内の電力システムから退役し、稼働中のユニットはほとんど残っていませんでした。.
政策のタイムラインと範囲
この段階的廃止は、一夜にして決定されたものではなく、段階的に強化された命令の連続でした。主なマイルストーン：
| 年 | 政策 / マイルストーン | 範囲 |
|---|---|---|
| 1998 | S9がS7の代替として導入 | 新しい設置はS9設計に移行 |
| 2010 | GB 20052-2013効率グレードが草案作成 | エネルギー効率レベル1–3を定義 |
| 2015 | 変圧器効率改善計画（2015–2020） | グリッド企業はS7/S8を段階的に廃止；S9は後に対象 |
| 2017–2019 | NDRC通知および州の命令 | S7退役期限が施行され；S13/アモルファスへの補助金 |
| 2020 | 計画期間が終了；S7は実質的にグリッドフリートから排除 | アモルファスコアの新規購入割合が急増 |
| 2021–2025 | GB 20052-2020改訂が効率グレードを厳格化 | 最低効率が引き上げられ；S9/S11がますます段階的に廃止 |
購入者に受け取られるメッセージは誤解されることはありません：すべての新しい効率要件は新しい最低レベルとして機能します。1985年の最良技術は2020年までに時代遅れとされ、他の地域でも同様です；唯一の違いは、さまざまな国が規制を実施する日付です — ヨーロッパではEurcode指令があり、米国では田舎やカリフォルニアの命令があり、他にも多くのものがあります。.
「S7」が名板で実際に意味すること
「S7」という名前は、中国の変圧器の元のシリーズに由来しています。最初の文字「S」は三相（san xiang）を意味し、数字は設計の世代を示します：S5、S7、S9、S11、S13、S15（アモルファス）。各世代は損失を減少させるように設計されています。1980年代初頭から1990年代中頃まで、S7シリーズは中国の配電ネットワークで使用される主要な変圧器タイプでした。.
S7の無駄はコア鋼によって引き起こされます。これは、高い特定損失値を持つ熱間圧延または初期冷間圧延の粒状シリコン鋼で作られています。さらに、設計は後の設計のようにコアの形状を最適化しておらず、その結果、一般的な100 kBA容量のS7変圧器は無負荷損失が約320-350 Wであるのに対し、S9では損失がほぼ半分になり、S11では約145-180 Wに等しくなります。.
「S7」という用語は公式なIECまたはIEEEの用語ではないことに注意が必要です。したがって、この用語は中国以外ではあまり使用されないかもしれません。しかし、世界中の古い変圧器設計の無負荷損失は、米国、日本、ヨーロッパで見られるS7変圧器と同じです。.
損失レベル：S7 vs S9 vs S11 vs S13
主要な技術テーマは、損失の階層の概念に関連しています。示された表は、文献の例データを使用して、設計世代の観点から100 kVA三相配電変圧器の無負荷損失と負荷損失を比較することを目的としています。.
| 設計世代 | コアタイプ | 無負荷損失 (100 kVA) | 負荷損失 @75°C | 相対鉄損 |
|---|---|---|---|---|
| S7 (退役) | 熱間圧延 / 初期冷間圧延グレイン指向シリコン鋼 | 320–350 W | ≈ 1,750–1,950 W | 100% (ベースライン) |
| S9 | CRGO鋼 | 200–230 W | ≈ 1,500–1,650 W | ≈ 65% |
| S11 | 高級CRGO | 145–180 W | ≈ 1,400–1,550 W | ≈ 47% |
| S13 | 高品質CRGO、最適化 | 110–140 W | ≈ 1,350–1,500 W | ≈ 36% |
| S15（アモルファス） | アモルファス金属リボン | 70–90 W | ≈ 1,300–1,500 W | ≈ 24% |
上記の通り、S7からS11またはS13にアップグレードすると、鉄損失の半分以上が排除され、アモルファスコアに変更すると損失が約75%削減されます。無負荷損失は一日中継続的に発生するため、違いはすぐに電気料金や排出量に反映されます。.
GB 20052 効率等級の説明
中国の効率等級は、GB 20052「電力変圧器のエネルギー効率の最小許容値およびエネルギー効率等級」に記載されています。この規格には、3つの可能な等級があります：
- 等級3は最小エネルギー効率であり、古いS9/S11のレベルにほぼ等しいです。.
- 等級2はエネルギー節約レベルであり、S13の損失にほぼ等しいです。.
- 等級1は最大効率レベルであり、実際にはアモルファスコア（S15）を使用した場合とほぼ同等の性能を持っています。.
2020年にGB 20052-2020が改正され、等級3未満の変圧器の販売が中国で禁止されました。また、グリッド用に購入される新しい変圧器は、等級2以上に適合する必要があります。この規格は、100 kVAの変圧器の無負荷損失を等級3で170 W、等級2で150 W、等級1で120 Wに制限し、S7の320-350 Wと比較されます。.
| 効率等級 | 100 kVA無負荷損失の上限 | 大体同等の設計 | 中国における状況 |
|---|---|---|---|
| 等級3（最小） | ≈ 170 W | S11クラスCRGO | 販売のための最小許容 |
| 等級2（エネルギー節約） | ≈ 150 W | S13クラスCRGO | グリッド資金による購入に必要 |
| 等級1（最高） | ≈ 120 W | アモルファスコア（S15クラス） | 効率補助金の下で好まれる |
| S7リファレンス（退役） | 320–350 W | 熱間圧延 / 初期冷間圧延グレイン指向シリコン鋼 | グリッドサービスから段階的に廃止 |
世界中で、EUのエコデザイン規則548/2014（2019/1783によって改訂）や米国当局によって設定されたDOE 2016基準の形で類似の概念が見られます。世界中の変圧器価格を比較しやすくするために、購入コストが小さいが損失が高いユニットは、20年間の期間で十分に安くなることはほとんどないため、発生した損失を同じ単位に換算することが特に重要です。.
古い変圧器の運用コストの数学
S7の場合、経済性は好ましくありません。平均負荷が40%で、8760時間稼働し、エネルギーコストが$0.10/kWhの場合の100kVA変圧器を考えてみましょう。.
| コスト項目 | S7ユニット | S11の代替 | 年間差 |
|---|---|---|---|
| 無負荷エネルギー（年間） | ≈ 3,066 kWh | ≈ 1,445 kWh | −1,621 kWh |
| 負荷エネルギー（年間、40% LF） | ≈ 2,805 kWh | ≈ 2,349 kWh | −456 kWh |
| 年間総エネルギーコスト | ≈ $587 | ≈ $379 | −$208 / 年 |
| 残り15年以上 | — | — | ≈ $3,120 節約 |
一つの機器の不一致は年間数百ドルに達し、重要ではありません。しかし、企業が約10,000台の古い機器を持っている場合、電気料金に関連する不必要なコストとして年間$2百万以上の費用がかかります。これが、中国の電力システムがS7ユニットの全艦隊を廃止した理由であり、電力規制当局が常に政策を厳格化している理由です。.
第二の財務的側面は信頼性の問題です。S7ユニットは現在30年から40年のものです。絶縁材料、オイル、ガスケットの摩耗プロセスがユニットの劣化を引き起こし、システムの残りの寿命を短縮します。中寿命の配電用変圧器の修理には約$1000から$3000の費用がかかり、交換には$2000から$6000の費用がかかります。.
これが二次市場に与える意味
これは顧客にとっての罠です。中国の段階的廃止により、S7/S8/S9デバイスが電力網から除去されました - これらは多くの場合、「再生品」または「オーバーホール品」として市場に出回っています。初期の検査では、価格は魅力的に見えます：100 kVAのS7は、$400から$900の価格で、$1,400から$2400の新しいS11相当品と比較されます。しかし、以下のコストを考慮する必要があります。.
- 操作上の問題：中古デバイスは、新しいエネルギー効率の良いデバイスと比較して、年間$150から$250の追加損失を引き起こす可能性があります。.
- 使用可能な寿命：30年の変圧器は、25-30年の代わりに5-15年の寿命があると推定されています。.
- 不明瞭な状態：「再生品」は、適切な改修から新しいガスケットでの再塗装まで何でも意味する可能性があります。試験結果や負荷履歴がない場合、リスクは測定不可能です。.
- 非標準の状態：S7デバイスは現在の効率規制に準拠しておらず、規制市場での再導入禁止や罰金につながる可能性があります。.
賢明な購入者は、再生されたS7/S8ユニットを緊急の解決策としてのみ見なし、購入前にオイルテスト（絶縁、湿度、酸度）、巻線抵抗、比率、メガテストを実施することを要求し、次の5年間の交換資金を確保します。.
交換オプション、ブランド、価格
S7変圧器の代わりに新しい変圧器を購入するつもりであれば、どのエネルギー効率の良い設計を購入したいかが問題です。以下は、異なるサプライヤーからの交換用100 kVA三相変圧器の参考コストをFOBベースで示した表です。.
| ブランド / ソース | 設計 | 100 kVA価格（FOB） | 無負荷損失 | 注記 |
|---|---|---|---|---|
| ABB | S11クラス / カスタム | $4,200–$6,500 | ≈ 150–180 W | プレミアムブランド、グローバルサービス |
| シーメンス | S11クラス / カスタム | $4,000–$6,800 | ≈ 150–180 W | 強力な公共事業の実績 |
| シュナイダーエレクトリック | S11クラス / カスタム | $3,800–$6,200 | ≈ 150–180 W | 統合されたLVエコシステム |
| 日立エナジー | S11クラス / カスタム | $4,500–$7,000 | ≈ 150–180 W | 公共事業グレードの評判 |
| イートン | S11クラス / カスタム | $3,500–$5,800 | ≈ 150–180 W | アメリカ大陸の流通力 |
| TBEA / 中国XD | S13 / アモルファス利用可能 | $1,700–$3,000 | ≈ 110–170 W | 国家支援、量産 |
| 江蘇省蘇辺電力 | S11 / S13 / アモルファス | $1,500–$2,600 | ≈ 110–180 W | 輸出に焦点を当て、IEC 60076テスト済み |
認証、現地の存在、資金調達の認識が初期コストよりも重視されるプロジェクトでは、ABB、Siemens、Schneider Electric、Hitachi Energyなどの国際ブランドが選択肢となります。これらの製品はGR 20052グレード2-3基準に等しいかそれを超え、このための適切なサポートを提供します。.
数千の製品が稼働する交換プログラムの場合、江蘇省蘇辺電力がコスト効率の良いソリューションとなります。同社は、IEC 60076およびGR 20052に従ってテストされた5 kVAから2,500 kVAのS11、S13、およびアモルファスコアトランスを製造し、すべてのトランスに適合証明書を適用し、オプションで第三者レビューも行います。工場価格で新しい省エネトランスを購入することは、通常、10年間の損失が発生する割引S7トランスを購入するよりもライフサイクル全体でコストが低くなります。.
中国以外のバイヤーへのアクションポイント
中国の廃止は、低損失トランスを使用していないオペレーターにとって重要な教訓をもたらします。
- 損失クラスに従って在庫を監査してください。名板の無負荷損失は、交換の必要性を示す最良の指標です。.
- 価格ではなく回収期間を見てください。S7トランスの交換回収期間は$0.1/kWhで通常3〜6年であり、電気料金が高いほど回収期間は短くなります。.
- 最大許容効率基準に従って購入してください。アモルファスコアトランス（グレード1）がS11トランスよりもわずか15-25%高価であれば、ライフサイクル中の節約が投資を正当化します。.
- 契約において損失保証を主張してください。契約に無負荷および負荷損失の制限と罰則を導入することで、予算を保護できます。.
- 輸入中古トランスを購入する際は非常に注意してください。油の試験結果、電気試験、および負荷レポートを求めてください。.
また、すべての主要市場が同じ傾向を共有していることを忘れないでください - 高損失トランスは過去のものになりつつあります。.
よくある質問
S7トランスとS9トランスの違いは何ですか？
S7とS9は、中国で製造された2世代の配電トランスです。S9は1998年頃に開発されました。S9トランスの製造に使用される材料には、冷間圧延の配向シリコン鋼とコアの最適化された形状が含まれていますが、それでもS7トランスと比較して30-40%少ないエネルギーを消費します。したがって、100kVAトランスはS7トランスが消費する320-350Wの代わりに200-230Wの電力を失います。金額に換算すると、これは電気料金で$60-$100の節約に相当します。.
中国でS7トランスをまだ購入できますか？
S7およびその他のグレード3未満のモデルの導入は、中国のGB 20052-2020の下で事実上禁止されており、これにより電力会社は自社の機器を処分することになりました。S7デバイスは、低価格で中古または「再生品」として二次市場でまだ入手可能です。十分に魅力的な一時的な解決策のオファーがない限り、新しいS11/S13機械は$1,500から$2,600（100 kVA、FOB中国）の価格帯で提供されており、より良い選択肢です。.
S11およびS13トランスは、追加コストに見合う価値がありますか？
一般的に言えば、はい。S13トランスは、類似のS11トランスよりも約5-15%高く、無負荷損失をさらに20-25%削減します。1kWhあたり10セント、年間8760時間の稼働を前提とすると、100 kVAトランスの年間損失削減は約50-90ドルで、3-7年の回収期間を提供し、20年以上にわたってコストを節約し続けます。料金と利用率が高いほど、回収期間は短くなります。.
GB 20052は輸入トランスにとって何を意味しますか？
GB 20052は、中国国内で販売および使用されるトランスの効率に関する基準を定義しています。中国に輸入されるすべてのトランスは、グレード3の最低要件を満たさなければならず、電力会社が資金提供するプロジェクトの場合は、グレード2以上の遵守が必要です。それに加えて、GB 20052は、中国で製造されたトランスの損失評価に関する参照点として、外国のバイヤーにも依然として有用です。.
古いトランスを交換する際の回収期間をどのように計算しますか？
無負荷損失の差（kW）に8,760時間を掛け、負荷損失の差に平均負荷係数の二乗（例：0.4² = 0.16、40%の負荷）を掛けたものに8,760時間を掛け、その合計にあなたの料金を掛けて、結果を交換コストと比較します。例：0.13 kWの無負荷損失の低下に8,760時間を掛けると、$0.10/kWhで$114の年間節約に相当する1,139 kWhの節約が得られます — 約$2,000のコストの機器を交換する場合、損失による回収期間は17年の運転を維持し、メンテナンスや新しい機器に関連するその他の利点は考慮されません。.
参考文献
- 国家発展改革委員会（NDRC） — 中国のトランスフォーマーエネルギー効率改善計画（2015–2020）を発表しました。.
- IEC — 交換ユニットに使用される国際トランスフォーマーテスト標準IEC 60076の発行者。.
- 国際エネルギー機関（IEA） — 世界中の配電トランスの損失と効率政策の分析。.
- 米国エネルギー省 — 配電トランスの効率基準と市場影響評価。.
- 欧州委員会 — 変圧器に関するエコデザイン規制548/2014および2019/1783。.
- エネルギースター — エネルギー効率のベンチマークおよび節約計算機の参考。.
- 江蘇省蘇辺電力 — S11、S13、およびアモルファスコア配電トランスの製造業者。.
結論
中国がS7およびそれ以前の変圧器技術を禁止することを決定した事実は、純粋な数字に基づいています。高い無負荷損失を持つ連続稼働の変圧器は、その生涯にわたって不必要なコストと無駄なエネルギーを発生させます。この取り組みの結果、数千万台のデバイスが廃止されました。また、このアプローチで使用される効率評価（GB20052）は、EUのエコデザイン要件および米国DOE基準と一致しています。.
- S7基準または非効率的な変圧器を効果的な負債と見なしてください。その運用によって発生する年間損失コストは存在し、一定のままです。.
- 通常、ユニット交換の回収期間は平均料金で3年から6年の間ですが、電気料金が高い場合は短くなることがあります。.
- 市場で入手可能な最も現代的で効果的な機器のみを選択し、契約に損失の上限を設定してください。ABB、Siemens、Schneider、またはJiangsu Subian Electricであっても、通常の運転モードで割引されたレガシーデバイスの代わりに新しい高効率機器を使用する利点があります。
- 損失レベル S7 vs S9 vs S11 vs S13.