トランスの入札に参加したエンジニアは、外観に関して2つの入札を比較する感覚を証言するでしょうが、品質に関しては全く異なります：コア鋼のグレード、巻線設計、クランプおよび絶縁。デルタ-ワイ接続は、行われた作業の一部に過ぎません。重要なのは、その構造方法です。本論文では、デルタ-ワイトランスのすべての構造的特徴、すなわちコアと巻線の配置、ブッシングの配置、タップチェンジャー、冷却システムおよびタンク設計について説明し、提出された入札の洞察を得ることができます。.
この質問への答えは次のとおりです。デルタ-ワイトランスは、3つのHVデルタ接続コイルと、ラミネートコアの周りに同心に配置された3つのLVワイ接続コイルで構成されています。トランスには、1つのLV中性点、3つのHVブッシング、4つのLV端子、オフサーキット/オンロードタップチェンジャー、および冷却システム（油タイプはONAN/ONAFを使用し、乾式タイプはAN/AFを使用）も含まれています。構造の最良の特徴には、ミタードコアジョイントの厳密なクランプ、短絡力に対する巻線の軸方向および半径方向のサイズ、必要な電圧クラスのBIL（雷インパルス電圧）に対して評価された絶縁、真空乾燥プロセスが含まれます。.
構造の概要
デルタ-ワイトランスは、アクティブ部分とエンクロージャ部分の2つの部分で構成されています。アクティブ部分は、3つのリムからなるトランスコア（より大きな電力アプリケーションには5つのリムのトランスが必要な場合があります）で構成されるコア-巻線アセンブリで構成されており、デルタ接続された3つのHV巻線とワイ接続された3つのLV巻線、タップチェンジャーおよびリード絶縁が含まれています。エンクロージャは、冷却ラジエーターまたはフィン、ブッシング、油保存システム、および保護装置を備えたタンク（油浸トランスの場合）または端子を備えた通気性ハウジング（固体トランスの場合）で構成されています。油浸トランスでは、アクティブ部分は真空乾燥され、絶縁および冷却の機能を果たす鉱油に浸されています。乾式トランスでは、巻線はエポキシで真空注入され、油システムの使用が完全に排除されます。デルタおよびワイ接続はトランス内で行われ、外部では3つのHVブッシングと中性点を持つ3つのLV端子または4つのLV端子のみがLV側に表示されます。.
| コンポーネント | 一般的な構造 | 機能 |
|---|---|---|
| コア | GOESラミネーション、ミタードジョイント、段階的断面 | 低損失フラックスパス |
| LV巻線（ワイ） | 銅、ヘリカルまたは層巻き、内側位置 | LV電流を運び、中性を提供 |
| HV巻線（デルタ） | 銅、層またはディスク巻き、外側位置 | ライン電圧を運び、デルタループを形成 |
| 絶縁バリア | セルロース紙 / エポキシ、BILに合わせてサイズ調整 | 絶縁耐圧 |
| タップチェンジャー | オフサーキット±2×2.5%、またはOLTC | 電圧比調整 |
| タンク/エンクロージャ | 溶接鋼、シールまたはコンザーバ（油）；通気性ハウジング（乾式） | 保護、冷却、油 containment |
コア：鋼グレード、ジョイント、およびクランプ
電力損失と騒音発生に関する最大の要因は、コアの品質です。現代のコアは、27ZH95や23ZH85などのグレードの方向性シリコン鋼（GOES）で作られており、より高い効率のためにアモルファス金属からも作られています。グレードは使用される鋼の種類を示し、鋼の厚さと損失効率を示します。数字が小さいほど、1キログラムあたりの損失が少なくなります。シートはエッジに沿って斜めにカットされており、コーナーから発生する損失と電流の度合いを減少させます。シートは、巻き取り中に占有面積を最小限に抑えるために円形に似た形状に組み立てる必要があります。最終段階は、コアが正しく固定されていることを確認することです。コアが緩すぎると振動を引き起こし、逆にきつすぎると絶縁体を損傷する可能性があります。.
巻線：デルタおよびワイ配置
巻線は各リムに同心パターンで配置されます：LV巻線はコアに最も近い位置にあり、HV巻線は外側に配置され、電圧クラスに応じて軸方向および半径方向に絶縁バリアがあります。中性点とワイ接続を含むLV巻線は、通常、銅（または低コストモデルではアルミニウム）からの螺旋状または層巻きの形状を持ち、HV巻線は銅製の層巻きまたはディスク巻きの形状で配置されます。デルタ接続はHV巻線を接続するために作られます。ループは第3高調波およびゼロ系列電流の電流経路です。ワイ接続は、LV巻線の3つの端を共通の中性点に接続し、中性端子に接続されます。巻線に使用される材料は重要で、銅は同じ断面積のアルミニウムに比べて抵抗が少なく、短絡強度が優れていますが、アクティブ部分では10%から20%高くなります。.
絶縁システムとBIL
絶縁は、装置がスイッチングサージ、電力周波数電圧、および雷インパルスに耐えることを可能にします。油絶縁ユニットは、導体の周りに巻かれたセルロースペーパーをバリアとして使用し、鉱油に浸されています。対照的に、乾式ユニットはエポキシ浸透ガラスまたはミカで作られた絶縁材料を使用します。絶縁の主なパラメータはBIL（基本絶縁レベル）と呼ばれ、機械が適切に機能するために必要な最大インパルス電圧を表します。BILは電圧クラスに依存します：12 kV運転に定格されたユニットのBILは95 kVに等しく、24 kVに定格されたシステムは125-170 kV以上のBILが必要であり、36 kVに定格されたシステムに必要なBILは170 kVから250 kVの間です。LVとHV巻線の間の距離、ブッシングの creepage 距離、およびコイルの端の絶縁はBIL要件を満たしています。しかし、劣悪な絶縁クリアランスを使用して構築された装置は、ルーチンテストに合格する可能性がありますが、インパルステストに失敗する可能性があります。したがって、IEC 60076-3で説明されている誘電体テストには、指定された絶縁レベルに耐えることができるすべてのユニットのためのインパルステストが含まれています。.
| HVシステム電圧 | 一般的なBIL要件 | 一般的な電力周波数テスト |
|---|---|---|
| 12 kVクラス | 95 kV | 28 kV |
| 5 kVクラス | 125 kV | 38 kV |
| 24 kVクラス | 125–170 kV | 50 kV |
| 36 kVクラス | 170–250 kV | 70 kV |
| 52 kVクラス | 250–325 kV | 95 kV |
タンク、ブッシング、および端子
油浸タンクは金属製の容器で、溶接された保存要素と液面指示器を備えているか、またはガスクッションを持つ密閉型です。タンクには高電圧ブッシング、低電圧ブッシング、タップチェンジャー、油温度指示器、圧力解放弁、排出およびサンプリング弁があります。ダート型の波形壁、追加の冷却ラジエーター、およびフィンプレートが油を冷却するために使用されます。タンクの適切な構造には、重要なシームを全体にわたって溶接する必要があります。タンクはサンドブラストされ、良好な保護コーティングで塗装されるべきです。最後に、タンクは内部圧力に関してテストされ、その密閉性を確認する必要があります。.
タップチェンジャー：オフ回路および負荷時
タップチェンジャーは、ネットワーク内の電圧変動に対応するためにターン比を変更します。ほとんどの配電デルタ-ワイ変圧器は、オフ回路タップチェンジャーを備えており、+/-2 x 2.5%タップを持ち、変圧器がオフのときのみ操作できます。この装置は、さまざまな位置の明確なマーキングを持つシンプルで信頼性の高いメカニズムです。より大きな変圧器や不安定なネットワークで動作するものは、負荷時タップチェンジャー（OLTC）を装備しており、油（油充填ユニットの場合）内のアークチャンバーを介して負荷の下でタップを変更します。このメカニズムははるかに複雑で、通常は価格を10-25%上昇させ、いくつかのメンテナンスを必要とします。デルタ-ワイシステムでは、タップは一般的にHVデルタ巻線に接続されており、電流が少なく、より穏やかなスイッチング義務を持っています。.
冷却システム設計
デバイスが許容温度限界を超えずに運ぶことができる電流の量は、冷却に依存しています。油冷式デバイスは、自然対流によって冷却油がレールやフィンを通じて循環するONAN方式を利用しています。特定の負荷レベルを超えると、強制冷却が利用されます（ONA方式）。この方法では20-33 %を可能にします。この種の機器の温度上昇は、作業環境温度が40°Cである場合、約60-65 Kになるように設計されています。乾式デバイスの場合、冷却は自然空気（AN）または強制空気（AF）方式によって行われ、特定の温度クラスが維持されて冷却が提供されます。.
| 冷却クラス | 説明 | 容量効果 | 一般的な使用 |
|---|---|---|---|
| ONAN | 油浸式、自然対流 | 名札定格 | 標準配電 |
| ONAF | 油浸式強制空気ファン | +20–33% | 高負荷係数、ホットサイト |
| OFAF | 強制油および空気 | +40–60% | 大きな電力定格 |
| AN | 乾式、自然空気 | 名札定格 | 屋内設置 |
| AF | 乾式強制空気 | +20–30% | 屋内ピークローディング |
構造が性能と信頼性に与える影響
| 構造の特徴 | 性能への影響 |
|---|---|
| 高グレードGOESコア、ミタージョイント | 低い無負荷損失と励磁電流 |
| 銅巻線、適切な導体サイズ | 低い負荷損失、優れた短絡強度 |
| タイトな半径および軸方向のブレース | 巻線の動きなしに短絡力に耐える |
| 適切な絶縁クリアランスと乾燥 | インパルステストに合格、サービス中の部分放電故障なし |
| 真空乾燥と油浸 | 湿気を除去し、絶縁寿命を延ばす |
| タンクの腐食防止 | 海岸および工業環境での長寿命 |
配置の設定はテスト中に確認されます — 比率、ベクトルグループおよび位相のずれはデルタ-ワイ接続配置の正確性を示します。しかし、長期間の効率は配置の堅固な設計の結果です：短絡動作は巻線の重さの何百倍も強い短絡衝撃を引き起こし、正しいブレースのみが故障発生後に変圧器を使用し続けることを可能にします。.
購入時の構造品質の評価方法
- コア材料の種類と、入札価格と照合するための試験報告に基づく保証された無負荷損失測定について問い合わせる。.
- 導体材料の種類を調査する。銅またはアルミニウムが使用されているかどうかは、損失、短絡定格および運用コストに影響を与えるため、導体の断面積と電流密度を知る必要があります。.
- 短絡耐久設計がIEC 60076-5に準拠していることを確認し、記載された故障状況に対する計算または試験結果を確認する。.
- 絶縁レベルを確認する。BILがあなたの電圧クラスに一致し、インパルステストが設計試験に組み込まれていることを確認する。.
- 生産前に、設備レイアウトの巻線構成、補強、タンク構造およびブッシングの配置についての図面を確認する。.
- テストを確認したことを確認する。重要なプロジェクトの場合は、観察されたルーチンテストまたは第三者検査を要求する — これは、品質信号を送る請負業者の準備を示します。.
トップブランドと価格帯
| ブランド | 国 | 構造強度 | 参考価格帯（US$） |
|---|---|---|---|
| ABB | スイス/スウェーデン | 熟成した設計、完全な試験範囲 | $4,000–$60,000 |
| シーメンス | ドイツ | IEC準拠の構造 | $3,500–$55,000 |
| シュナイダーエレクトリック | フランス | 乾式キャストレジンの専門知識 | $3,000–$45,000 |
| 日立エナジー | スイス | ユーティリティグレードのアクティブパーツ | $4,500–$70,000 |
| イートン | 米国 | 北米配電構築 | $2,500–$42,000 |
| 江蘇省蘇辺電力 | 中国 | 透明な構造、カスタムビルド | $3,000–$45,000 |
価格は配電定格を示しており、コアグレード、導体、BIL、および付属品に依存します。ABB、Siemens、Schneider Electric、Hitachi Energy、およびEatonは、構造の基準を設定し、公正な図面と試験手順を持っています。江蘇省蘇辺電力株式会社は、同じ構造方法をより低価格で必要とするバイヤーに対応しています — IEC 60076規格に従って製造されたデルタ-ワイ変圧器で、高品質の配向コア、銅巻線、ミタージョイントを使用し、比率、ベクトルグループ、インピーダンス、損失、絶縁性能などのルーチンテストをカバーする完全な工場試験を受け、第三者による立会い試験や検査を手配することができます。蘇辺は、構造品質の詳細な分析を提供する貴重な図面と試験書類を提供し、顧客が中国の製造業者とヨーロッパの製造業者を比較するために必要なものです。製造能力については、以下を参照してください。 蘇辺電力のウェブサイト.
よくある質問
なぜ配向シリコン鋼が変圧器コアに使用されるのですか？
配向鋼の加工により、一方向 — ローリング方向で一級の磁気特性を持つことができます。変圧器を設計する際、エンジニアはラミネーションをその方向に対して垂直に磁場の流れを作るように配置し、非配向鋼を使用した場合と比較して、励磁電流と無負荷損失を大幅に削減します。正しく実施されたミタージョイントと、しっかりとしたクランプが効率を助け、ノイズを減少させます。.
Dyn11構造は物理的にどのように見えますか？
三つの高電圧巻線はタンクの内部で閉じたデルタ配置に配置されており、三つの低電圧巻線は中性接続を共有し、外部に第四の端子を生じさせるために導かれています。巻線が外部から見えると、三つのHVブッシングと四つのLV端子（3本のラインと中性）が見えることが確認されます。各巻線の順序は、LV-内側およびHV-外側であり、タップチェンジャーはHV側に位置しています。.
デルタ-ワイ変圧器は油浸型ですか、それとも乾式型ですか？
両方です。屋外の配電変電所は、その強度と効率のために油浸型システムを利用していますが、屋内、地下、火災に敏感なものは乾式キャストレジンシステムを好みます。デルタ-ワイの電気接続は、絶縁および冷却システムを除いて両方で同じです。.
銅とアルミニウムの巻線の構造上の違いは何ですか？
銅はアルミニウムに比べて抵抗率が低く、機械的強度が高いため、銅巻きユニットは同じ容量定格で損失が低く、最適な短絡能力を持っています。そのような機械のアクティブ部分は約10%–20%高くなります。アルミニウムは、通常、初期コストの観点から配電機械に使用されます。.
Subianは注文前に構造図を提供できますか？
はい。江蘇省Subian電力は、技術提案の一部として要素配置図、接続図、および主要コンポーネントに関する関連情報を提供し、最終製造図も生産前に検査できます。重要なプロジェクトの場合、同社は生産前の設計レビューと共同テストを組織できます。.
参考文献
- IEC 60076-1 — 電力変圧器：一般 — 評価、損失、および構造要件に関する規制基準。.
- IEC 60076-3 —絶縁レベルおよび誘電体試験 — 電圧クラスによるBILおよび誘電体試験要件を定義します。.
- IEC 60076-5 — 短絡に耐える能力 — 巻線構造の短絡耐久性確認のための基準。.
- NEMA TP-1 — 配電変圧器のエネルギー効率 — コア構造品質に関連する効率基準。.
- 日立エナジー — 変圧器製品 — 主要メーカーからの構造および試験に関する参考文書。.
- UL 1561 — 乾式変圧器安全基準 — キャストレジン構造に関連する安全基準。.
結論
デルタ-ワイ変圧器の設計特性に従って、効率、騒音、故障耐性、変圧器のサービス寿命などの特性を明らかにするのは主に銘板ではなく、そのような変圧器の構造特性であり、これにはコア鋼のグレード、ミタージョイント、巻線導体と配置、絶縁クリアランス、ブレース、タンク、タップチェンジャー、冷却が含まれます。これらのパラメータを考慮に入れて入札書を読むと、入札プロセスに入る際に、価格ではなく、メリットに関して入札が比較可能になります。IEC 60076試験証拠を要求する原則に従い、必要に応じて立会い試験を行う必要があります。江蘇省蘇辺電力のデルタ-ワイ変圧器は透明な材料で構成されており、すべての基準を満たしています。チームと共に構造図面と試験データをレビューしてください。 公式ウェブサイト 次のプロジェクトに取り組む前に。.