ユーティリティビルと生産信頼性記録を見て、施設エンジニアは、1.8 MWのエネルギーピークを引き出し、今年度これまでに3回の生産損失（低電圧トリップによる）を被っている24時間稼働のプラントの状況に閉じ込められています。ユーティリティ会社は、エントリーにトランスの設置が必要な33 kVネットワークの専用供給を提案しています。営業担当者の一人は、2,000 kVAのトランスがプラントのニーズに適していると主張しています。エンジニアは、「適している」ということがトランスを正しくサイズすることを意味しないことを理解しており、誤ったkVA消費は長期的な費用につながり、誤った電圧比は提案されたトランスの設置の利点を無効にすることになります。したがって、彼女は正しい油入トランスを選択するためのシステムを必要としています。.
このバイヤーズガイドは、必要なシステムとして機能します。kVAの選択、電圧比の決定、トランスのパラメータと特性、タップ範囲、損失レベルなど、トランス選定プロセスを定義する8つの決定の一連を案内します。すべての関連する数値と基準を含みます。.
簡単に言えば、油入トランスを選択する際には、8つの重要な変数が関与します：(1) kVAサイズは最大ピークに15〜25パーセントのマージンを加味する必要があります；(2) 電圧比はサービスプロバイダーとプランターのラインに合わせる必要があります；(3) インピーダンスは、クラスと故障レベルの調整に基づいて、通常4.5〜8パーセントの範囲にあります；(4) ベクトルグループは、システムの接地と位相の度合いと同期する必要があります；(5) タップ範囲は、安定したグリッドの場合は±2.5パーセントのオフサーキットで±2倍、弱いグリッドの場合は±1.25パーセントのオンサーキットで±8倍に設定されます；(6) トランスの損失クラスは、損失を活用してGB 20052またはEUエコデザインに従って確立されます；(7) 冷却は、負荷係数に基づいてONANまたはONAFのいずれかを選択する必要があります；(8) オプションの機器には、ブクホルツリレー、PRD、温度モニター、バイブロサーモメーターが含まれます。.
目次
- 決定1：kVA定格のサイズ設定
- 決定2：電圧比とタップ
- 決定3：インピーダンス
- 決定4：ベクトルグループ
- 決定5：タップチェンジャーの選択
- 決定6：損失クラスと効率
- 決定7：冷却モード
- 決定8：アクセサリーと保護
- 六つのステップによる選定方法
- ブランドと価格ガイダンス
- よくある質問
- 参考文献
- 結論
決定1：kVA定格のサイズ設定
他のすべての決定を導くのはサイズ設定であり、すべての後の決定は定格エンベロープの文脈で行われます。正しい方法：
- ピーク需要を特定または評価します。1年間のメーターデータ（例：負荷調査）を使用するか、サイトが新しい場合は接続負荷を特定し、多様性係数（商業用は475、工業用は0.5-0.8）を適用します。.
- kVAに変換します。kVA = kW/力率。力率が0.9の場合、1.8 MWのピーク需要は2,000 kVAに変換されます；力率が0.8の場合は2,250 kVAになります。.
- 常に実際のまたは予測された力率を使用し、1.0ではありません。.
- 成長マージンを導入します。計画期間の5-10年間にわたる負荷成長のために15-25%を追加します。例えば、2,000 kVAは2,300-2,500 kVAになります。.
- 標準定格に丸めます。この近辺の標準kVAの増分は1600/2000/2500および3150です。.
| 計算されたkVA（負荷調査） | 注文するための標準定格 | 典型的な用途 |
|---|---|---|
| 最大400 kVA | 400 / 500 kVA | 小規模商業、村 |
| 400–800 kVA | 630 / 800 / 1,000 kVA | 工場、ショッピングモール |
| 800–1,300 kVA | 1,000 / 1,250 / 1,600 kVA | 中規模産業 |
| 1,300–2,200 kVA | 2,000 / 2,500 kVA | 大規模プラント、キャンパス |
| 2,200 kVA以上 | 3,150 kVA以上 | サブステーション、大規模産業 |
計算された値を超える最も近い適切な定格を選択します。この場合、私たちのケースで推定された値は2,500 kVAでした。.
の一般的なサイズ設定の誤りは高額です。オーバーサイズ（例：必要な2,000 kVAに対して3,150 kVAユニットを使用する）は、ユニットの寿命を通じて発生する無負荷損失による不必要な費用を引き起こします - 3,150 kVAユニットの無負荷損失（約4.4）は、$0.08 per kWhで年間$3100に相当します。アンダーサイズは過負荷運転を引き起こし、絶縁体の劣化を招き、ピーク時にトリップを発生させます。適切なサイズは、ディーラーからの丸い数字ではなく、負荷調査によって定義されます。.
決定2：電圧比とタップ
電圧比はシステムの両端で等しくなければなりません：電力会社からの電圧とバス内の電圧です。最も一般的なペアは以下の通りです：
| フィード電圧 | 負荷側バス | 典型的なユニット |
|---|---|---|
| 33 kV | 11 kV | 33/11 kV 配電 |
| 35 kV | 5 kV | 35/10.5 kV 電力 |
| 22 kV | 11 kV | 22/11 kV 配電 |
| 11 kV | 4 kV | 11/0.4 kV ポールまたはパッドマウント |
| 6 / 6.3 kV | 4 kV | 3/0.4 kV 工業用 |
タップの範囲は高電圧側で決定され、電力会社の電圧の変化と変圧器からの電圧降下の両方を補償します。電圧供給が±2.5%の精度で一定の場合、オフサーキットタップを使用して±2 × 2.5%の位置で実行できます。供給が弱い場合や負荷が変化する場合、±8 × 1.25%の調整を持つオンロードタップチェンジャーが必要な制御を維持します。経済的に言えば、OLTCは変圧器のコストを15-30%増加させますが、実際に電圧の変化がある場合にのみ合理的です。.
決定3：インピーダンス
インピーダンスの要因（短絡電圧、UK%）は、互いに対立する可能性のある2つの要因を決定します：電圧調整機能と短絡電流。低い障害は強い調整に関連していますが、同時により大きな短絡電流を引き起こします。一方、インピーダンスが高いほど短絡電流は小さくなりますが、電圧降下は大きくなります。一般的なルールは、既存の保護および切替機器と互換性のある変圧器を実装することです：
- 配電変圧器（≤1,000 kVA）：4 – 4.5%が基準です；;
- 中型変圧器（1.6 – 10 MVA）：6% – 8%が平均です；7.5%は一般的な仕様です；;
- 大型変圧器（>10 MVA）：8% – 14%、電力が高いほどインピーダンスも高くなります。.
不適切なインピーダンスは調整の危険を引き起こす可能性があります。選択されたインピーダンスが小さすぎると、変圧器は回路遮断器がクリアできない短絡電流を提供します。.
決定4：ベクトルグループ
ベクトルグループの定義は、変圧器の巻線構成と位相のずれ、接地構成および並列運転要件を含みます。油浸変圧器で使用される最も一般的な2つのベクトルグループは：
- Dyn11：高側のデルタ構成と低側のスター構成（変圧器からの中性リードアウト付き）。このベクトルグループの指定は、単相または三相回路で動作する配電変圧器（例：11/0.4 kV）に通常使用されます。.
- YNd11：高側のスター構成（変圧器からの中性リードアウト付き）と低側のデルタ構成。このベクトルグループの指定は、変圧器の中性を介して接地側に電力を供給する電力変圧器（例：35/10.5 kV）に一般的です。.
ベクトルグループの重要性は、2台以上のユニットを並列接続する際に明らかになります。同じバスに接続された2つの変圧器は、同じ位相ずれの角度を持ち、±7.5%に等しいインピーダンスを持っている必要があります。ベクトルグループが異なる場合、循環電流が発生し、変圧器の過熱を引き起こします。これは、銘板を確認することで回避できる高コストの問題です。.
決定5：タップチェンジャーの選択
専門家によると、タップチェンジャーは変圧器の唯一の可動部品です。タップを選択する決定は、信頼性に関連しています。.
| タイプ | 一般的な範囲 | 操作 | コスト影響 | メンテナンス |
|---|---|---|---|---|
| オフ回路（DETC） | ±2 × 2.5% | 非通電時のみ | ベースライン | 検査以外はありません |
| 負荷時（OLTC）、油浸抵抗 | ±8 × 1.25% または ±6 × 1.67% | 負荷下 | +15–30% | 50,000～100,000 ops |
| OLTC、真空タイプ | ±8 × 1.25% | 負荷下 | +20–35% | 150,000～200,000 ops |
電源が安定していて負荷が一定の場合、回路外タップを使用できます。負荷調整が必要な場合、負荷が不安定であるか、低電圧イベントによりプロセスが機能しない場合、電源は±2.5%以上変動する必要があります。10 MVAユニットの価格差（$6,000-12,000）は、低電圧の長期的な影響による損失と比較すると無視できるように思えます。.
決定6：損失クラスと効率
ほとんどのライフタイムコストは損失カテゴリで評価されます。一般的に使用される2つの損失測定は、無負荷損失（P0、終日継続）と負荷損失（Pk、負荷係数の二乗に依存）です。推奨事項に従ってください：
- 適用される基準を遵守してください：中国のGB 20052-2020、ヨーロッパのEUエコデザイン規則548/2014、米国のDOE 10 CFR Part 431を確認してください。これらは損失の上限を持っており、非常に有用です。.
- 差を評価してください：P0の各kWは、料金 × 8,760時間 × プロジェクトの寿命の価値があります。Pkの各kWは、料金 × 8,760時間 × （平均負荷係数）² × プロジェクトの寿命の価値があります。.
- 高負荷係数の場合は低損失クラスを選択してください：P0値が60-70%低いアモルファスコア変圧器を使用することで、投資は6-12年以内に回収でき、利益をもたらし続けます。.
1,000 kVAユニットに関する統計：低損失技術は、S11よりも約1.1 kW低いP0を持ち、これは$770/年で、$0.08/kWhの場合、$19,000が25年間にわたって支払われ、初期の$3,000-$6,000に対して支払われます。.
| 負荷係数 | S11無負荷損失（1,000 kVA） | アモルファス無負荷損失 | 年間節約 @ $0.08/kWh |
|---|---|---|---|
| 3（軽負荷） | 7 kW | 6 kW | $770 |
| 6（平均） | 7 kW | 6 kW | $770 |
| 9（重負荷 / 24/7） | 7 kW | 6 kW | $770 |
無負荷損失は負荷係数に関係なく同様のままです。これは、節約が一定であることを意味します。高い稼働時間は、厳しいプレミアムへの投資が迅速に回収されることを保証します。.
決定7：冷却モード
変圧器を冷却モードにすると、熱的制限と許容過負荷が決定されます。以下は、現在の基準とその解釈を示しています：
- ONAN：油と空気が自然に変圧器を冷却するために使用されます。これは最も基本的な冷却タイプで、最もシンプルで静かで、故障部品がありません。.
- ONAF：冷却のために油に加えてファンが追加されます。これにより、ファンを使用することで20〜30パーセントの電力が増加し、過負荷または間欠的な負荷にのみ適しています。.
- OFAF/ODAF: 自然対流冷却を使用して熱を取り除くことができない最大の変圧器のためのファンを使用した強制冷却方式です。.
負荷率が約0.8未満でピークが少ない場合は、ONANを選択してください。短期間の過負荷が頻繁に発生することが予想される場合は、ONAN/ONAFを選択してください。この場合、1,000 kVAの配電変圧器はファンの助けを借りて1,250 kVAに達する可能性があります。過負荷マップがIEC 60076-7に対してチェックされていることを確認してください。.
| 冷却モード | 基本定格 | 短期間の過負荷余裕 | ハードウェア |
|---|---|---|---|
| ONAN | 100%（名板） | 通常、IEC 60076-7に従って1〜2時間のために120–130% | ラジエーターのみ |
| ONAN/ONAF | ファンオフの100% | ファンオンの+20–30% | ラジエーター + ファン |
| OFAF / ODAF | 強制冷却定格 | 巻線ホットスポットによって制限される | ポンプ + ファン |
決定8：アクセサリーと保護
アクセサリーのリストは簡潔で、サービスにおいて必須であり、事故と大惨事の違いを伝える最も重要なポイントであることが頻繁にあります：
- ブクホルツ（ガス）リレー：コンザーバー型デバイスのための遅いガス警報と速いオイルサージトリップ（~1 MVA以上）。配線し、テストを行ってください。.
- 圧力解放装置：内部圧力からタンクを解放します；デバイスに応じてサイズを設定してください。.
- オイルおよび巻線温度指標：65K上昇予算に応じてアラームとトリップを設定します。.
- オイルレベルゲージ：低レベルは巻線を開かせます；四半期ごとの点検中に確認してください。.
- シリカゲルブリーザー：コンザーバーに入る空気を脱湿します；すでにピンクの場合はシリカゲルを交換してください。.
- オイル含有：IEC 61936-1および地域の規制に従って、オイルの全体積を収容できるバンドまたはピットのサイズ。.
これらのアイテムのいずれもデバイスに比べて高額ではなく、合わせてオイル浸漬トランスを火災の脅威から管理された資産に変えます。全保護セットのためにユニット価格の1–3%を予算に入れてください。.
六つのステップによる選定方法
- 負荷調査：最大kW、力率、負荷率、成長計画 → 潜在的kVA。.
- 電圧調整：供給電圧、バス電圧、接地、相互接続要件 → 比率と位相グループ。.
- 障害調査：短絡容量、スイッチギア定格 → 無力。.
- 電圧品質決定：供給の安定性と負荷の変動性 → タップチェンジャーの種類と範囲。.
- 損失のコスト計算：料金と負荷率 → 損失の種類（S11、S13、アモルファス、または規制されたハルマーク損失）。.
- 設備および冷却システム：過負荷計画、安全性、封じ込め戦略 → 最終構成。.
これらのすべてのステップを順番に実行することを確認し、仕様書を作成します。主なショートカット - 実際にステップ1-4を適用する前に価格を尋ねること - は、多くの不幸な購入の理由であり、最初に手紙に応答する人々にすべての力を与えます。.
ブランドと価格ガイダンス
| ブランド | 起源 | 1,000 kVA | 2,500 kVA | 10 MVA |
|---|---|---|---|---|
| 日立エナジー | 日本/グローバル | $22,000–$34,000 | $38,000–$55,000 | $55,000–$82,000 |
| ABB | スイス/グローバル | $20,000–$31,000 | $35,000–$52,000 | $52,000–$78,000 |
| シーメンスエナジー | ドイツ/グローバル | $21,000–$32,000 | $36,000–$53,000 | $50,000–$75,000 |
| シュナイダーエレクトリック | フランス/グローバル | $19,000–$29,000 | $33,000–$48,000 | $48,000–$72,000 |
| 江蘇省蘇辺電力 | 中国 | $14,000–$22,000 | $22,000–$34,000 | $28,000–$48,000 |
グローバル企業は、専門的なエンジニアリング、現場試験の経験、グローバルサービス能力を提供し、一方でオフショア生産者は非常に競争力のある料金でIEC準拠の製品を提供します。リスクを評価した後、重要なアイテムの費用の維持は信頼できるものであり、大量生産のコスト削減の代替案は通常実現可能です。.
江蘇省蘇辺電気有限公司は、IEC 60076規格に準拠した35〜110 kVの電圧定格を持つ配電変圧器および電力変圧器を製造する中国のオイルポンプメーカーです。各ユニットの技術報告書、GB 20052規格への適合、および無負荷電圧調整能力は、同社が得た経験の一部です。製品の詳細と証明書は以下にあります。 subian-electric.com.
よくある質問
必要なkVAをどのように計算しますか？
kVA = 最大kW / 力率、プラス15〜25パーセントの成長マージンを標準定格に丸めます。例えば、90パーセントの力率で1.8 MWは2,000 kVAに相当し、25パーセントの成長マージンを加えると2,500 kVAになります。可能な限り、測定されたピークデータを使用してください。新しいサイトの場合は、接続負荷を合計し、施設の種類に応じて0.3から0.8の範囲の多様性係数を使用します。.
どの電圧比を選択すべきですか？
低電圧側のバスの動作電圧が、高電圧側の電力会社の電圧（例：33/11 kV、35/10.5 kV、22/11 kV、11/0.4 kV）と一致していることを確認してください。注文を出す前に、電力会社から動作電圧の確認を文書で取得してください。33 kV電圧システムから35 kV電圧システムへの変更は簡単な作業ではなく、再設計が必要です。.
負荷切替タップチェンジャーは必要ですか？
電圧が本当に変動している場合にのみ適用されます。電力会社が±2.5パーセント以内で安定しており、負荷が一定であれば、±2.5パーセントのオフサーキットタップで十分です。一方、グリッドが弱い場合、負荷の変動が大きい場合、またはプロセスが低電圧に敏感な場合、OLTCの追加コスト15〜30パーセントは、単一の生産損失を回避することで回収されます。.
適切な変圧器のコストはいくらですか？
一般的に、サプライヤーからの見積もりによれば、500 kVA変圧器はFOB $6,000から$16,000、1,000 kVA変圧器は$14,000から$34,000、2,500 kVA変圧器は$22,000から$55,000、最後に10 MVAは$28,000から$82,000で、変圧器の種類、メーカー、サイズによって異なります。輸送、設置、土木工事の料金は、地域によって15から40%の範囲です。.
Dyn11とYNd11の違いは何ですか？
中性を持つ単相および三相負荷を提供する配電ユニットの標準的な組み合わせはDyn11です。35/10.5 kVの電力変圧器には、YNd11の組み合わせが適用され、高電圧側は変圧器の中性を介して接地されています。接続タイプの選択は、接地配置および並列運転の要件に依存します。.
参考文献
- IEC 60076-1: 電力変圧器 – 一般 — このガイドの選択決定における定格、タップ、インピーダンス許容差、および温度上昇ルール。.
- IEC 60076-5: 短絡に耐える能力 — インピーダンス選択のための短絡調整基準。.
- IEC 60076-3: 絶縁レベルと誘電体試験 — 規格で参照される電圧クラスごとのインパルスレベル。.
- EUエコデザイン規則548/2014（2019/1783改正） — 欧州のバイヤー向けの損失ベンチマーク。.
- 米国DOE配電変圧器効率基準 — 米国のバイヤー向けの最低効率基準。.
- IEEE C57.12.00: 液浸型配電および電力変圧器 — 選択比較のための北米要件の対応。.
- 江蘇省蘇辺電力公式サイト — 油浸型変圧器の範囲、効率グレード、および認証文書。.
結論
油浸型変圧器は、コストの観点から単一の入力ではなく、8つの異なる入力要件を必要とします。適切にサイズを合わせ、他のコンポーネントとマッチさせ、正しく指定すれば、あなたの変圧器は約25年間静かな資産となり続けます。これらのステップが無視され、プロセスに急ぎが見られると、変圧器は常に頭痛の種となります。油浸型変圧器を指定する際に考慮すべき重要なポイントは以下の通りです：
- 適切な負荷調査から始め、15-25%のマージンを残してください。変圧器kVAサイズ計算機は、必要な変圧器kVAを見つけるための最初のステップに過ぎません。.
- 提案を依頼する前に、変圧器の比率、インピーダンス、およびベクトルグループの特性を把握しておくことを確認してください。.
- 変動する電圧レベルを維持するためにのみOLTCを購入すべきです。OLTCは変圧器のコストを15-30%増加させます。.
- 変圧器の電力損失に対する実際のコストを計算する必要があります。通常、低損失の変圧器は年々回収されます。.