あなたは、温かい7月の朝の午前7時に110kV変電所の制御室にいます。市内の空調需要が高まっており、ディスパッチャーは10kVレベルのバスバー電圧が10.5kVの目標電圧ではなく9.8kVに低下した理由を知りたがっています。タップチェンジ装置のない従来の変圧器では、この状況はサービスの中断または回路の再接続に夜を費やすことを意味します。しかし、負荷タップチェンジャーを備えたSZ11-31500kVA 35/10.5kV油浸変圧器があれば、すべてが自動的に解決され、バスバー電圧は数秒で必要な10.5kVに戻ります。.
これが、公共事業、製造企業、独立系発電事業者が負荷電圧タップチェンジャーを備えた油浸変圧器の製造業者に連絡し続ける理由であり、オフサーキットタップを利用したはるかに安価なモデルではありません。本記事では、SZ11-31500kVA 35/10.5kV変圧器の動作、油浸変圧器の価格、そして驚きのない取得方法について検討します。.
SZ11-31500kVA 35/10.5kV変圧器は、容量31,500 kVAの三相油浸装置です。35 kVの高圧巻線と10.5 kVの低圧巻線を持っています。このユニットは、運転中に電圧を調整できるオンロードタップチェンジャー（OLTC）を使用しています。無負荷損失は通常約20-25 kWで、負荷損失は約130-150 kWです。標準インピーダンスは8%で、通常はベクトルグループYNd11に属します。.
SZ11-31500kVA 35/10.5kV変圧器とは何ですか？
SZ11シリーズの名称は、中国の電力変圧器に関する国家分類システムに従っています。文字「S」は三相変圧器を指し、「Z」はオンロードタップチェンジャーを備えた変圧器を示し、数字「11」は、GB/T 6451およびGB 20052に従って、前のS9シリーズの損失よりも30%低い無負荷損失を持つ変圧器設計のシリーズを示します。31500 kVAの変圧器は、35kV中圧ネットワークを10.5kV配電バスに接続することを可能にし、110/35/10kV変電所、大規模工業団地、再生可能エネルギー発電所で頻繁に使用されます。.
SZ11-31500kVA変圧器を固定変圧器の代わりに使用する主な理由は、電圧品質の向上です。配電ネットワークの電圧は常に変動しており、10.5kVバスは9.5kVから11kVに切り替える必要があります。オンロードタップチェンジャーは、運転プロセス中にバスの電圧を常に調整できるようにします。このような変圧器の推定タッピング範囲は（IEC 60076-1による）±8 x 1.25%であり、合計範囲は±10%となります。しかし、通常、35kVネットワーク用に指定されたSZ11変圧器は、プロジェクトの特性に応じて35 ± 3 x 2.5%または35 ± 8 x 1.25%の範囲で動作します。.
5 MVAの変圧器の場合、2つの側面があります：1つは町全体のニーズや中規模の工業プラントのニーズを満たすことができますが、完全なユニットとして輸送可能でもあります。45〜55トンの重さにより、多くの地域を簡単に輸送することが可能です。.
負荷時電圧調整の仕組み
負荷時タップチェンジャーを使用することで、変圧器は電流を流しながらもターン比を調整できます。これは、オフラインタップ変更とは異なります。オフラインタップ変更や電源遮断の場合、変圧器は電力を流してはいけません。両方のタイプの変更は、抵抗器またはリアクタを基にした同じスイッチング要素と遷移システムを含み、タップ変更プロセス中にアーク損傷を受けたり、スイッチングシーケンス中に電力回路が中断されることなく行われます。.
抵抗器タイプのOLTCの場合、一連のスイッチングステップが実行されます。したがって、35 kVで動作する変圧器のOLTCの場合、スイッチングプロセスのステップは次のとおりです：
- ダイバータースイッチは、入出力導体を遷移抵抗器に接続するスイッチング要素として機能します。.
- 回路に抵抗器を導入することで、変圧器が電力供給されたシステムに接続されている瞬間に循環電流を制限し続けることが可能になります。.
- スイッチングプロセスは、タップでの電圧変化の開始後、数ミリ秒以内に完了します。.
OLTCの実用的な側面を除けば、装置の操作は自動電圧調整器（AVR）として知られる装置の機能に大きく関係しています。この装置は、実際の電圧レベルを監視することでOLTCプロセスをリモートで管理できます。AVRコントローラーの仕事は、ポテンシャルトランスを測定装置として使用して二次電圧値を制御することです。電圧ゾーンに費やされた時間が超過した場合に変更コマンドを送信します。これは、スイッチング手順中によく発生します。.
OLTCのメンテナンスは、あらゆるタイプの変圧器の運用にかかるコストの観点から重要です。この点において、油浸OLTCのプラグインバスはプロセスの中で最も時間がかかる部分です。MRタイプのVACUTAPやABB UZシリーズタイプのスイッチャーなどのOLTCは、タンク内の油の性能を定期的に監視する必要があります。.
| タップチェンジャータイプ | 一般的な範囲 | メンテナンス間隔 | コスト影響 |
|---|---|---|---|
| オフ回路（DETC） | ±2 × 2.5% | 検査のみ | ベースライン |
| 油浸抵抗器OLTC | ±8 × 1.25% | 50,000–100,000回の操作 | +$6,000–$12,000 |
| 真空OLTC | ±8 × 1.25% | 150,000–200,000回の操作 | +$10,000–$18,000 |
1日数回タップを変更する31.5 MVAの変電所ユニットにおいて、真空タイプの長いメンテナンス間隔はしばしばそのプレミアムを正当化します。.
設計および構造の特徴
SZ11-31500kVA 35/10.5kVトランスは、シリカゲルで満たされた密閉型の膨張タンクを持つ保守型油浸トランスを指します。主な構成部品は以下の通りです：
- コア：コアは、30ZH120または27ZH110タイプの冷間圧延粒状配向（CRGO）シリコン鋼で作られており、三肢または五肢の段階的コアを持つことができます。段階的ラップ接合を使用することで、無負荷損失と騒音レベルを低減することが可能です。.
- 巻線：巻線は銅導体で作られており、35 kV高圧巻線は連続ディスク巻線として構成され、10.5 kV低圧巻線はIEC 60076-5規格に従って短絡時の高い力に耐えるために螺旋状またはスパイラル状に巻かれています。.
- 絶縁：ここでの絶縁は、トランス用絶縁紙と油浸プレスボードで作られており、巻線の平均温度上昇65Kおよび40°Cレベルでのホットスポット温度上昇78KのためのAクラスの絶縁です。.
- 負荷切替器：負荷切替器はタンク内または別の室内に配置され、モーター機構で機能し、位置指示器とリモート監視インターフェースを備えています。.
- 付属装置：ブクホルツ（ガス）リレー、油位計、圧力解放装置、油温度指示器、巻線温度指示器、そして二つ以上のシリカゲルブリーザー。.
- 冷却：この電力レベルでは運転モードはONAN（油自然、空気自然）ですが、短時間の過負荷時に性能を20-30%向上させるためにONAFOオプションに切り替えることが可能です。.
タンク自体は鋼板で作られ、腐食から保護するための二層塗装システムで覆われています。タンクは真空タンク充填手順用に設計されています。31.5 MVAタイプのトランスの油容量は約9,000-12,000リットルで、油を含む装置の総重量は約50-60トンであり、これはトランスが作業場所に届けられる前の基礎設計や輸送にとって重要です。.
主要技術仕様
| パラメータ | 典型的な値（IEC 60076） | 注記 |
|---|---|---|
| 定格電力 | 31,500 kVA | ONAN / ONAF定格は異なります |
| 電圧比 | 35 ± 8 × 1.25% / 10.5 kV | 範囲は仕様に依存します |
| 周波数 | 50 Hz | 60 Hzオプションあり |
| ベクトルグループ | YNd11 | デルタLV、接地スターHV |
| 短絡インピーダンス | 8%（IECに従った±7.5%の許容差） | IEC 60076-5に従う |
| 無負荷損失 | ~20–25 kW | GB/T 6451シリーズ値 |
| 負荷損失 | ~130–150 kW | 75°C基準で |
| 無負荷電流 | ~0.6–0.8% | 定格電圧で測定 |
| 定格負荷時の効率 | > 99.5% | 力率 1.0 |
| 冷却方法 | ONAN / ONAF | IEC 60076-2 指定 |
| 温度上昇 | 65K 平均巻線 | 40°C 環境基準 |
| 総重量 | ~50–60 メトリックトン | 油を含む |
| 標準 | IEC 60076シリーズ | また GB/T 6451 |
効率には特に注意を払う必要があります。定格容量31.5 MVA、無負荷損失20 kW、負荷損失140 kWの変圧器が、フルキャパシティで力率1.0で機能する場合、約99.49%の効率を達成します。0.5%は小さく見えるかもしれませんが、25年間のサービスと平均負荷60%の後、これは約14–18 GWhの累積損失につながり、典型的な産業用電気料金$0.08–$0.10/kWhで約$1.1–$1.7百万のコストがかかります。このため、損失の資本化はほとんどのエネルギー会社の変圧器入札において固有の部分であり、変圧器のTCOが通常その購入時の初期価格よりもはるかに大きい理由でもあります。.
| コスト要素 | 20 kW 無負荷 / 140 kW 負荷損失 | 25年の価値 $0.08/kWh |
|---|---|---|
| 無負荷損失 (P0) | 20 kW × 8,760 時間 | $350,000 |
| 60% 負荷での負荷損失 (Pk) | 140 kW × 0.36 × 8,760 時間 | $882,000 |
| 総損失コスト | — | $1,232,000 |
| 典型的な購入価格 | FOB、中国輸出 | $65,000–$110,000 |
損失は変圧器の寿命の数倍にわたって価値を超えます — 損失の資本化がすべての入札に含まれるべき根本的な理由です。.
SZ11 vs. S11 vs. 他の35kVタイプ
| タイプ | 無負荷損失 | タップチェンジャー | 最適な適合 | 相対価格 |
|---|---|---|---|---|
| S9（レガシー） | 参照基準 | オフ回路 | 予算改修 | 最低 |
| S11 | ~30% S9より低い | オフ回路 | 固定比率配電 | +10–15% S9対 |
| SZ11 | ~30% S9より低い | 負荷時 (OLTC) | 電圧が重要なネットワーク | +20–35% S11対 |
| S13 | ~50% S9より低い | オフ回路 | 超低損失プロジェクト | +25–40% S9対 |
| アモルファス (SBH15) | ~70% S9より低い | 変動する | 高負荷率変電所 | +40–60% S9対 |
SZ11と固定比率変圧器の主な違いは通常、電圧の変動です。たとえば、安定した35kVネットワークがある場合、負荷の変化が非常に緩やかに発生すると、フィーダーの電圧レベルは±2.5%の範囲内に留まります。この場合、±2 x 2.5%で動作する手動タップスイッチを備えたオフ回路のS11またはS13が、はるかに少ない初期資本コストで機能します。しかし、変動する産業製造活動や再生可能エネルギー施設に属する長いフィーダーのラインに電力を供給している場合、OLTC変圧器の使用は、低電圧トリッピングや過電圧損傷を回避する点で自らのコストを回収します。.
典型的な用途
- 110/35/10kV グリッド変電所: SZ11は31.5 MVAの変圧器定格を提供し、地域全体のバス電圧を制御する二次変電所の35 kVから10.5 kVへの変換段階として機能します。.
- 工業プラント: 鉄鋼生産、セメント処理、化学用途、または鉱物抽出のための大規模プラントは、エンジンやアークによって電圧レベルの低下を引き起こし、継続的な調整が有益です。
- 再生可能エネルギー収集: 発電プロセスに非常に大きな変動がある太陽光発電所や風力発電所; OLTCは収集バスが合法的に機能するために使用されます。
- 都市配電: 商業および住宅消費者に対して混合フィーダーが提供され、夕方のピーク負荷に直面し、名目値の95%での電圧の調整維持が必要です。.
- 電化インフラ: データセンター、交通ネットワーク、医療キャンパスでは、電力の品質が契約の問題です。.
上記のプロジェクトの多くにおいて、変圧器はONAN冷却モードに従って高電圧調整レベルで動作でき、最大100%の定格負荷で動作し、IEC 60076-7の推奨に従ってファンの助けを借りて130%の過負荷を2時間受け入れることができます。31.5 MVAの変圧器が開発者やエンジニアの間で非常に人気がある理由の一つは、運用の柔軟性が高いことです。
トップブランドと価格帯
5 MVAクラスは真にグローバルな市場です。以下は指標となる価格比較であり、実際の数字は銅の価格、損失レベル、OLTCブランド、目的地によって異なります。.
| ブランド | 起源 | 一般的な価格 (USD, FOB) | 注記 |
|---|---|---|---|
| ABB | スイス/グローバル | $130,000–$190,000 | プレミアムなグローバルサービスネットワーク |
| シーメンスエナジー | ドイツ/グローバル | $125,000–$185,000 | 公共事業の入札に強い |
| 日立エナジー | 日本/グローバル | $130,000–$200,000 | 高仕様、長いリードタイム |
| 現代自動車 / 東芝 | 韓国/日本 | $110,000–$170,000 | 工業用グレードの品質 |
| シュナイダーエレクトリック | フランス/グローバル | $120,000–$175,000 | 配電に焦点を当てる |
| インドのメーカー（TBEA、EMCO） | インド | $80,000–$120,000 | 地域プロジェクトに対して競争力がある |
| 江蘇省蘇辺電力 | 中国 | $65,000–$110,000 | IEC 60076認証、輸出志向 |
ABB、Siemens Energy、Hitachi Energyなどの国際的な組織は、エンジニアリングの専門知識と販売後のサービスにおいて先頭を切っており、その価格は彼らの地位を反映しています。技術面での主な競合相手は、中国およびインドのメーカーであり、彼らは grain-oriented steel、銅、絶縁材料の完全に確立されたサプライチェーンのおかげで、ほとんどの技術要件を大幅に低い価格で満たすことができます。.
110kVまでの信頼性の高い油浸式電力変圧器を製造する企業の一例として、江蘇省国脈電気有限公司はIEC 60076基準に準拠して運営しています。江蘇省国脈の1日の生産には、35/10.5kV SZ11-31500kVA変圧器が含まれており、これは同社の標準製品であり、損失、抵抗、温度を含む材料の試験に関するIEC 60076ガイドラインに従って製造および試験されています。工場の製品ラインには、アジア、アフリカ、南アメリカのエネルギー供給者および電気設備設置請負業者向けのさまざまなバージョンの変圧器が含まれており、受注生産の変圧器も含まれています。 subian-electric.com 製品範囲と試験文書については、こちらをご覧ください。.
この変圧器の選び方
- 損失仕様を確認してください。損失はライフタイムコストに換算されます。地元の料金からのTCOに基づいて入札を比較し、最初の価格だけでなく比較してください。.
- タッピングアレンジメントを指定してください。ネットワークの電圧プロファイルに基づいて、±8 × 1.25%、±6 × 1.67%、または±3 × 2.5%のいずれかを選択してください。製造業者にこのプロセスを指示させないでください。.
- OLTCブランドを賢く選択してください。MRおよびABBのOLTCは高価ですが、より高い信頼性を提供します。一方、一般的なOLTCは、より頻繁なメンテナンスの代償として、価格で$5,000から$10,000の節約が可能です。.
- 短絡耐性を確認してください。ネットワークに障害が発生した場合は、IEC 60076-5レポートまたは設計の正当性を要求してください。.
- 輸送寸法を確認してください。ユニットの長さは約4.5〜5.5メートルで、重量は50〜60トンです。橋や道路での輸送が許可されていることを確認してください。.
- 冷却モードを確認してください。過負荷が予想される場合は、ONANのみまたはONAN/ONAFを指定してください。.
- 完全なFATを要求してください。ルーチンテストを目撃/ビデオ撮影し、入札の一部として試験証明書を要求してください。.
設置、試験およびメンテナンス
コンザーバタイプの油変圧器の設置プロセスは標準手順を含みます。装置は、窒素ガス乾燥輸送設備または油で供給され、排水目的のために300mm以上の基礎に設置され、ブッシングターレットおよびケーブルボックスに接続されます。装置がオンになる前に、現場のクルーが行うべき次のアクションがあります：
- メガーを使用してすべての巻線の絶縁抵抗を測定します。35kV用に設計されたユニットの場合、20°Cでの許容絶縁抵抗値は1000MΩ以上です。.
- トランスの油の絶縁耐力をテストします。油は最低絶縁耐力50kV/2.5mmを満たす必要があります。.
- ブコルツリレーと圧力解放システムから、アラームおよびトリップ回路が正常に動作していることを確認します。.
- 負荷なしでOLTC操作を全範囲で実施します。.
- DGAサンプリングを行いながら、負荷なしで168時間デバイスを保持します。.
SZ11-31500ユニットの定期点検には、シリカゲルがピンク状態であるかどうかのブリーザーの四半期ごとの点検や、製造業者のシステム要件に従ったDGAおよびOLTC作業油の状態チェックのための年次油サンプリングが含まれる場合があります。.
| 活動 | 周波数 | 主要チェック |
|---|---|---|
| 目視検査 | 四半期ごと | ブリーザーのシリカゲル、油のレベル、漏れ、腐食 |
| 油のサンプリングとDGA | 年次 | IEC 60599に基づく主要ガス比 |
| OLTCサービス | 操作回数ごと | 接点、油の状態、モーター機構 |
| 保護装置テスト | 年次 | ブコルツガス/サージトリップ、PRD、アラーム |
| 絶縁抵抗 | 2～3年ごと | メガー読み取りのトレンドとベースライン |
DGAトレンドを無視することが早期故障の最も一般的な原因であるため、トランス自体が安価であってもDGAラボ契約の予算を計上してください。.
よくある質問
SZ11-31500kVA 35/10.5kVトランスの価格はいくらですか？
大まかな見積もりによれば、中国製のオーブンの価格は約$65,000〜$110,000 FOBであるのに対し、欧州または日本の製造業者は$120,000〜$190,000の範囲で請求します。輸送、保険、または現場作業に関連する費用は含まれていません。最終的な推定価格は、損失レベル、OLTCブランド、追加機器、およびその時点での銅の価格に依存します。50〜60トンの重量のユニットを輸送するには$8,000〜$25,000が追加され、合計は出発港と目的港の距離によって異なります。.
「SZ11」という名称は実際に何を意味しますか？
ここで、Sは三相の指定を表し、Zは「有載調圧」として知られる負荷時タップチェンジャーを示します。数字の11は、これは損失を減少させる設計であることを示しています（これはS9シリーズよりも約30%低い無負荷損失を持っています）。したがって、SZ11の指定は、仕様GB/T 6451に従った現代の11シリーズ損失レベルでの負荷時タップチェンジャーを備えた三相トランスを示します。.
このトランスは60Hzシステムで動作できますか？
答えははいです。コアと巻線の仕様が再設計されているためです。50/60Hzの周波数の選択はフラックス密度に影響を与え、したがってコアの寸法は常に運転周波数を指定する必要があります。50Hzのモーター定格を再計算するために、無負荷損失と飽和限界を確認せずに60Hzに直接移行することはできません。.
負荷時タップチェンジャーはどのくらいの頻度でメンテナンスが必要ですか？
抵抗器型油浸負荷切替器（OLTC）は、50,000回から100,000回の操作または5年から7年ごとに点検する必要があります。真空型OLTCは、点検前に約150,000回から200,000回の操作に達することができます。モーター機構のカウンターを使用して操作回数を追跡し、OLTCメーカーのスケジュールに従ってください。これは、トランスのスケジュールよりも頻繁である可能性があります。.
LV側で10kVまたは11kVではなく10.5kVを選択する理由は何ですか？
5kVは、中国の配電システム10kVクラスの指定設計電圧となっており、名目電圧は10kVで、5%の許容があります。設計電圧10.5kVの実施は、負荷プロセス中のトランスのインピーダンス降下を考慮しており、無負荷状態での電圧は約10.5kVに調整可能で、負荷バスは10kVの電圧を供給します。11kVネットワークが適用される地域では、アジアや中東諸国で広く使用されているため、11kVが言及されるべきです。.
参考文献
- IEC 60076-1: 電力変圧器 – パート1: 一般 — 電力トランスの定格、タッピング、および温度上昇要件を定義します。.
- IEC 60076-5: 短絡に耐える能力 — 短絡耐久要件および試験手順を規定します。.
- IEC 60296: 電気技術用途の流体 – ミネラル絶縁油 — トランスの絶縁油の品質要件を設定します。.
- IEEE C57.12.00: 液浸型配電および電力トランスの標準 — IEC 60076の北米版で、比較に役立ちます。.
- Maschinenfabrik Reinhausen (MR) の負荷変動タップチェンジャー — OLTCの運用およびメンテナンス間隔に関するメーカー文書。.
- 日立エナジーの変圧器 — 大型電力変圧器およびOLTCシステムに関する参考製品情報。.
- 江蘇省蘇辺電力公式サイト — メーカーの製品ライン、認証、および連絡先情報。.
結論
SZ11-31500kVA 35/10.5kVオイル冷却負荷電圧調整器変圧器は、負荷条件の変動に対して安定した電圧を持つ中圧ネットワークでの実装を目的としています。これは、コンザーバーを備えたオイル冷却のタイプを利用し、99.5%の効率でいつでもタップを変更できる可能性により、顕著な効率を達成します。考慮すべき重要な点：
- 中国からのユニットのためにFOBで$65,000-$110,000の予算を準備してください。ヨーロッパおよび日本のブランドはより高くなります。.
- ライフタイムコスト概念の下で損失を計算してください。25年後には機器のコストを超えます。.
- OLTCブランドとタッピング範囲を慎重に選択してください。これらは長期的な運用コストを決定します。.
- 初日から輸送、設置試験、および定期的なDGAメンテナンスを計画してください。.
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