タンク変圧器: 油入変圧器の完全ガイド

タンク変圧器, 油入変圧器または油入変圧器とも呼ばれます, 送配電システムに使用される重要な電気機器です. これらの変圧器は、冷却媒体と電気絶縁体の両方として鉱油を使用しています。, 密閉鋼タンク構造内に収容.

タンク変圧器とは?

あ タンク変圧器 コアと巻線が絶縁油に完全に浸され、堅牢な鋼製タンク内に密閉されたタイプの電源トランスです。. オイルは複数の重要な機能を果たします: 電気絶縁, 熱放散, 湿気や汚染物質などの環境要因から内部コンポーネントを保護します。.

用語 “タンク” 変圧器の能動部品を含む密閉された金属製の筐体を指します。, 磁気コアを含む, 一次巻線と二次巻線, そして絶縁油. この設計は、実証済みの信頼性と優れた熱管理機能により、1 世紀以上にわたって大型電源変圧器の業界標準となってきました。.

タンク変圧器の主要コンポーネント

主なコンポーネント

1. 鋼製タンクの構造

• 材料: 耐食コーティングを施した高級鋼
• デザイン: 油漏れや汚れを防ぐ密閉構造
• 関数: すべての内部コンポーネントを収容し、機械的保護を提供します
• 特徴: 膨張室, 圧力逃がし装置, および取り付けブラケット

2. トランスコア

• 材料: ケイ素鋼積層板
• 工事: 損失を低減する方向性電磁鋼板
• デザイン: コアタイプまたはシェルタイプの構成
• 関数: エネルギー伝達のための磁束経路を提供します

3. 巻線

• 一次巻線: 入力電圧源に接続
• 二次巻線: 変圧された電圧を負荷に供給します
• 材料: 銅またはアルミニウムの導体
• 絶縁: 油を含浸させた紙絶縁体

4. 絶縁油

• タイプ: 鉱物油 (最も一般的な) または合成代替品
• 機能: 電気絶縁と熱伝達
• プロパティ: 高い絶縁耐力, 熱安定性
• メンテナンス: 定期的なテストと濾過が必要

補助コンポーネント

1. 冷却システム

• 自然冷却: オイルナチュラル エアーナチュラル (オナン)
• 強制冷却: オイル自然空気強制 (オンオフ)
• 水冷: 油水 (ああ) 高出力アプリケーション向け
• ラジエーター: 冷却効果を高める外部熱交換器

2. 監視および保護装置

• 温度インジケーター: オイルと巻線の温度測定
• 圧力逃がし装置: 内圧によるタンクの破裂を防止
• ガスリレー (ブッフホルツリレー): 内部故障とガス発生を検出
• オイルレベルインジケーター: タンク内のオイルレベルを監視する

動作原理

電磁誘導

タンク変圧器は次の原理で動作します。 電磁誘導. 一次巻線に交流が流れると, コア内に変化する磁場を生成します. この磁束が二次巻線に鎖交します。, ファラデーの電磁誘導の法則に従って電圧を誘導する.

電圧変換

変圧比は一次巻線と二次巻線の巻数比によって決まります。:

• 昇圧トランス: 二次電圧 > 一次電圧 (Ns > NP)
• 降圧トランス: 二次電圧 < 一次電圧 (Ns < NP)
• 絶縁トランス: 二次電圧 = 一次電圧 (Ns = Np)

熱管理

絶縁油は熱管理において重要な役割を果たします。:

• 対流: オイル循環により巻線からタンク壁に熱が伝達されます。
• 伝導: 油媒体を介した直接熱伝達
• 放射線: タンク表面から周囲空気への熱放散

タンク変圧器の種類

用途別

1. 電源変圧器

• 電圧範囲: その上 35 kV
• 定格電力: 10 MVA以上
• 応用: 送電変電所
• 特徴: 高効率, 高度な監視システム

2. 配電変圧器

• 電圧範囲: まで 35 kV
• 定格電力: まで 10 MVA
• 応用: 流通ネットワーク, 産業施設
• 特徴: コンパクトな設計, 費用対効果の高い

3. 計器用変圧器

• 変流器 (CT): 大電流を安全に測定
• 変圧器 (VT): 高電圧を安全に測定
• 応用: 計測および保護システム
• 特徴: 高精度, 特殊な断熱材

冷却方式別

冷却タイプ	指定	説明	応用
オイル ナチュラル エア ナチュラル	オナン	自然油の循環, 自然空冷	中小型変圧器
オイル ナチュラル エアフォース	オンオフ	自然油の循環, 強制空冷	中型から大型の変圧器
油式 空式	OFAF	オイルの強制循環, 強制空冷	大型電源トランス
油強制 水強制	OFWF	オイルの強制循環, 水冷	非常に大きな電源トランス

タンク変圧器の利点

技術的な利点

• 優れた断熱性: オイルは優れた誘電特性を提供します
• 効果的な冷却: オイル循環により効率的な放熱を実現
• 高い信頼性: 数十年にわたるサービス経験による実証済みのテクノロジー
• 自己修復特性: 軽度の絶縁破壊は自己修復可能
• 過負荷機能: 一時的な過負荷を効果的に処理できる

経済的利点

• 費用対効果が高い: 乾式に比べイニシャルコストが安い
• 長寿命: 30-40 適切なメンテナンスを行えば何年も
• 高効率: 損失が少ないため、エネルギーが節約されます
• リサイクル可能なコンポーネント: 石油と鉄はリサイクル可能

運用上の利点

• 広い温度範囲: さまざまな気候でも効率的に動作します
• 低騒音レベル: オイルが振動や騒音を軽減します
• メンテナンスの柔軟性: オイルを濾過して再生できる
• 監視機能: 油分析により健康に関する洞察が得られます

短所と課題

環境への懸念

• 火災の危険性: オイルは可燃性であるため、防火システムが必要です
• 油流出: 漏れによる環境汚染の可能性
• PCB の問題: 従来の変圧器には有害な PCB が含まれている可能性があります
• 廃棄に関する課題: 使用済みのオイルの廃棄には特別な処理が必要です

メンテナンス要件

• 定期的なオイル検査: オイルの状態を定期的に分析
• オイル交換: オイルが劣化したら完全交換
• 漏れの監視: 油漏れの継続監視
• 専門的な専門知識: 訓練を受けたメンテナンス担当者が必要

インストールの制約

• スペース要件: 乾式に比べ設置面積が大きい
• 財団のニーズ: 重量が重い場合はしっかりした基礎が必要です
• 安全上の許可: 火災安全には最小限の距離が必要です
• 環境許可: 特別な承認が必要な場合があります

モニタリングと状態評価

従来の監視方法

1. オイル分析

• 溶存ガス分析 (DGA): ガスの生成を通じて内部故障を検出
• 酸性度試験: オイルの劣化レベルを測定
• 水分含有量: 絶縁の完全性を評価
• 絶縁耐力: 電気絶縁特性をテストします

2. 温度監視

• 油温: 頂油温測定
• 巻線温度: ホットスポット温度の推定
• 周囲温度: 環境状態の監視
• 温度上昇: 負荷に応じた温度上昇

高度な監視システム

オンライン監視システム

• 連続DGA: リアルタイムのガス濃度監視
• 部分放電検出: 早期故障検出機能
• 振動監視: 機械的状態の評価
• 負荷監視: 電流および電圧の測定

メンテナンスとサービス

予防保守

定期検査

• 目視検査: オイル漏れがないか確認してください, 腐食, そしてダメージ
• オイルレベルの監視: 適切なオイルレベルを確保する
• 冷却システムのチェック: ファンとポンプの動作を確認する
• 保護システムのテスト: すべての保護デバイスをテストする

定期テスト

• 絶縁抵抗: 巻線の絶縁品質を測定する
• 巻数比のテスト: 電圧変換精度の検証
• 力率試験: 絶縁状態の評価
• インピーダンス試験: 短絡インピーダンスをチェックする

事後メンテナンス

オイルトリートメント

• 油ろ過: 粒子や水分を除去する
• 油の再生: 化学的に油の性質を回復する
• オイル交換: 必要に応じてオイル交換を完了する
• 真空処理: 溶存ガスや水分を除去する

コンポーネントの交換

• ガスケットの交換: 油漏れを防ぐ
• 冷却システムの修理: ファンを修正する, パンプス, とラジエーター
• 保護装置の校正: 適切な動作を保証する
• ブッシングのメンテナンス: 高電圧ブッシングの洗浄とテスト

用途と産業

発電

• 発電所: 発電用昇圧変圧器
• 再生可能エネルギー: 風力発電と太陽光発電の接続
• 水力発電所: 発電用変圧器
• 原子力施設: 高信頼性アプリケーション

送配電

• 変電所: あらゆるレベルでの電圧変換
• 系統相互接続: システム相互接続ポイント
• 流通ネットワーク: 地域の流通システム
• 鉄道システム: 牽引電源

産業用途

• 製鉄所: 高出力産業プロセス
• 化学プラント: プロセス電源
• 採掘作業: 遠隔配電
• データセンター: 重要な電力インフラ

商業および団体向け

• 病院: 重要な電力システム
• 大学: キャンパスの配電
• ショッピングセンター: 商用電源
• オフィスビル: 建物の電気システム

安全上の考慮事項

火災安全

防火システム

• オイル封じ込め: 堤防と排水システム
• 消火活動: 水スプレーまたは泡システム
• 火災検知: 熱と煙の検知システム
• 防火壁: 拡散を防ぐための壁とスクリーン

電気の安全性

• 接地システム: すべての金属部品を適切に接地する
• クリアランス要件: 最小安全距離
• ロックアウト/タグアウト: エネルギー隔離手順
• 個人用保護具: アークフラッシュ保護

環境安全性

• 流出防止: 二次封じ込めシステム
• オイルモニタリング: 漏れ検出システム
• 緊急対応: 流出時の対応手順
• 規制の遵守: 環境許可と監視

将来のトレンドとイノベーション

デジタルトランスフォーメーション

• IoTの統合: モノのインターネット接続
• ビッグデータ分析: 高度なデータ処理
• 機械学習: 予知保全アルゴリズム
• クラウドコンピューティング: 遠隔監視と分析

先端材料

• 生分解性オイル: 環境に優しい代替品
• ナノ流体断熱材: 強化された冷却特性
• 先端合金鋼: 磁気特性の向上
• 複合材料: 軽量タンク構造

スマートグリッドの統合

• タップチェンジャーをロードする: 自動電圧調整
• 通信統合: グリッド通信プロトコル
• 故障箇所: 正確な障害の特定
• グリッドの最適化: 動的な動作の最適化

光ファイバー温度センサー, インテリジェント監視システム, 中国の分散型光ファイバーメーカー