液浸変圧器とは何ですか?

液体浸漬変圧器は、コアと巻線が誘電性液体 (通常は鉱油または合成エステル) に浸漬されている電源変圧器です。この液体は、通電しているコンポーネント間の電気絶縁と、巻線とコアからの熱の伝達という 2 つの重要な機能を提供します。これらの変圧器は、コンパクトなサイズ、信頼性の高い冷却、実証済みの長期性能が必要とされる配電および電力システムのアプリケーションに広く使用されています。

液体の種類と変圧器のカテゴリー

液体浸漬変圧器は、使用される絶縁液と変圧器の構造の両方によって分類されます。液体の選択は、可燃性、生分解性、熱性能、およびメンテナンス要件に影響します。

一般的な絶縁液体

• 鉱物油 — 歴史上最も多く使用されています。優れた誘電特性。可燃性;オイルの封じ込めと漏れの管理が必要です。
• 植物性/合成エステル - 生分解性、引火点が高く、耐火性が優れています。紙の絶縁寿命を延ばすことができます。
• シリコーンオイルおよびその他の合成樹脂 - 性能対温度または不燃性が優先される特殊用途で使用されます。

変圧器の構造のカテゴリ

• 密封された油入変圧器 - 湿気の侵入を最小限に抑え、メンテナンスを軽減するように設計されています。
• コンサベータ（ブリーザー）タイプ — 膨張と水分制御のためのオイルコンサベータとシリカゲルブリーザーが含まれています。
• 強制油冷または強制空冷を備えた浸漬変圧器 - より高い負荷または温度安定性を実現します。

構造と主要コンポーネント

液浸変圧器は、機械、電気、流体システムを統合します。これらのコンポーネントを理解すると、保守計画や障害診断に役立ちます。

コア、巻線、タンク

積層スチールコアが磁路を提供します。巻線（銅またはアルミニウム）は巻かれて絶縁され、絶縁液体が入った鋼鉄タンク内で物理的に支持されます。適切な機械的サポートにより、短絡力による振動と変位が制限されます。

断熱システムと付属品

絶縁紙/プレスボードと液体を組み合わせると、誘電体システムが形成されます。付属品には、ブッシング、タップ/OLTC (オンロード タップ チェンジャー) またはオフロード タップ チェンジャー、コンサベータまたは拡張チャンバー、シリカゲル ブリーザー、温度計、圧力リリーフ装置、およびオイル レベル ゲージが含まれます。

液浸変圧器の仕組み

動作は電磁原理に従います。一次側の交流電圧がコア内に時間変化する磁束を生成します。その磁束は、巻数比に比例した二次側に電圧を誘導します。損失（コアと銅）は熱を発生します。液体は熱を吸収してタンク表面に伝え、そこで周囲の空気に放散するか、ラジエーターやファンによって冷却されます。

利点と制限

利点

• 優れた冷却 - 液体は空気よりも効果的に巻線から熱を逃がすため、特定のサイズでより高い負荷容量が可能になります。
• 実証済みの信頼性と適切なメンテナンスによる長寿命。
• 中型および大型定格向けの同等の乾式タイプと比較して、騒音が低く、設置面積がコンパクトです。

制限とリスク

• 鉱物油による火災の危険性 — 敏感な場所では防火、間隔、または可燃性の低い液体の使用が必要です。
• 石油漏洩による環境への潜在的な影響 - 多くの管轄区域では封じ込めと流出への対応が義務付けられています。
• ブリーザーやシールが不十分な場合、時間の経過とともに湿気が侵入し、紙の断熱性が低下する可能性があります。

用途と代表的な定格

液浸変圧器は、柱上配電変圧器 (kVA 範囲)、地下配電用のパッド取り付け変圧器、変電所電力変圧器 (MVA 範囲)、産業および再生可能エネルギー向けの特殊ユニットなど、広範囲をカバーします。選択は、システム電圧、短絡レベル、負荷プロファイル、設置場所の制約によって異なります。

設置と設置場所の要件

基礎と間隔

変圧器の重量と地震荷重に耐えられるサイズの、水平な堅固な基礎に設置してください。地域の電気規定に従って、冷却、メンテナンスアクセス、および安全のために最小限のスペースを確保してください。必要に応じて、適切な接地と避雷を確保してください。

油の封じ込めと環境

鉱物油が使用される場合、多くの場合、規制の枠組みでは二次封じ込め (防油堤、コンクリートパッド) と流出対応計画が必要です。敏感な部位では、規制上の負担を軽減するために、可燃性の低い生分解性の液体を検討してください。

メンテナンス、監視、テスト

予防的なメンテナンスにより、変圧器の寿命が延び、計画外の停止が防止されます。目視検査、流体テスト、電気テストを組み合わせることで最良の結果が得られます。

日常業務

• 漏れ、腐食、オイルレベルの目視検査。
• 湿気の侵入を制御するためのシリカゲルブリーザーの交換または再生。
• ブッシング、ラジエーター、接続部の熱スキャンによりホットスポットを検出します。

診断テスト

• 溶存ガス分析 (DGA) — アーク放電、過熱、部分放電などの初期故障を特定します。
• オイルの絶縁耐力 (BDV)、水分含有量、酸性度、界面張力のテスト。
• 巻数比テスト、巻線抵抗、絶縁力率 (タンデルタ)、掃引周波数応答解析 (SFRA)。

一般的な障害のトラブルシューティング

変圧器の一般的な問題には、過熱、漏れ、ブッシングの故障、内部アークなどが含まれます。体系的なトラブルシューティングでは、動作履歴、DGA パターン、熱画像、電気テストを組み合わせて、根本原因を特定し、アクションの優先順位を付けます。

選択基準と比較

適切な液浸変圧器を選択するには、負荷特性、設置場所の制約、環境規則、およびメンテナンスを含む総所有コストを評価する必要があります。

安全、規制、環境への配慮

使用済み変圧器油の二次封じ込めおよび廃棄に関しては、地域の電気規則、消防法および環境規則に従ってください。人口密集地域や環境に敏感な地域に設置する場合は、低引火性の液体を採用し、流出を封じ込めてください。メンテナンスを行う際には、担当者がロックアウト/タグアウト、高温作業、および密閉空間での手順に従うようにしてください。

耐用年数と交換計画

一般的な耐用年数は、負荷、冷却、メンテナンス、および流体の状態に応じて 25 ～ 40 年の範囲です。 DGA、絶縁力率、およびオイル品質の傾向を使用して寿命を予測します。システムのダウンタイムや高価な緊急交換を回避するために、致命的な障害が発生する前に交換計画を立ててください。

オペレーターとエンジニアのための実践的なヒント

• 定期的な監視プログラムを確立します。定期的な間隔での視覚スキャン、熱スキャン、オイル サンプリング、DGA などです。
• 負荷履歴と熱パフォーマンスを文書化して、慢性的な過負荷を検出します。
• 人口密集地での火災安全性を高めるために、エステル系液体へのアップグレードを検討してください。
• 疑問がある場合は、DGA の解釈と主要な介入について、変圧器メーカーおよび認定試験機関に相談してください。

よくある質問

既存の変圧器の鉱物油をエステルに置き換えることはできますか?

場合によっては可能ですが、変換には互換性チェックが必要です。シール、ガスケット、塗料、紙の断熱材は異なる反応をする可能性があります。液体を交換する前に、臨床検査とベンダーの承認が必要です。

DGA はどれくらいの頻度で実行すればよいですか?

頻度は重要度によって異なります。重要性の高い変圧器では DGA が四半期または毎月行われることが多く、リスクの低いユニットでは毎年サンプリングされる場合があります。異常事態（故障、過負荷、落雷）が発生した場合は、直ちにサンプルを採取してください。

変圧器はいつ寿命とみなされるのですか?

絶縁テストで進行性の劣化が示された場合、DGA が不可逆的な内部故障を示した場合、修理コストが交換コストを超えた場合、または動作の信頼性が損なわれた場合には、交換を検討してください。

液浸変圧器は、その熱性能とコスト効率により、依然として配電の基礎となっています。適切な流体の選択、設置、プロアクティブな監視、および安全および環境規制の順守により、信頼性が最大化され、リスクが最小限に抑えられます。