乾式変圧器の特性と用途

現在、中国の乾式電力変圧器は、主に三相固体成形SCシリーズであり、SCB9シリーズ三相巻線変圧器、SCB10シリーズ三相箔変圧器、SCB9シリーズ三相箔変圧器などがある。電圧レベルは一般的に6～35kVの範囲であり、最大容量は25MVAに達する。乾式変圧器は、主に含浸乾式変圧器と樹脂乾式変圧器の2種類に分けられる。

1. 含浸乾式変圧器

中国製の含浸乾式変圧器は、電線がガラス線で覆われ、パッドが対応する絶縁材で熱圧着されています。主に水力発電所や高層ビルで使用され、優れた耐火性を備えています。

含浸塗料の違いにより、変圧器の絶縁は、B、F、H、C、主絶縁、垂直絶縁（巻線間および巻線とコア間の主絶縁）に分けられます。

垂直絶縁とは、変圧器巻線の異なる点間および異なる部分間の電位の絶縁を指し、主に巻線のターン間、層間、およびセクション間の絶縁性能を含みます。絶縁媒体としては空気が使用されます。

この種の変圧器は、樹脂型乾式変圧器よりも環境の影響を受けやすく、外観や重量も大きく、国内外での出力が低下する傾向がある。

巻線の両端にエンドシールがあり、潮汐を恐れず、耐火性が高く、750℃の直火でも防火性があり、比較的新しいタイプの乾式変圧器です。1.2 樹脂乾式変圧器 今日の国内樹脂鋳造変圧器の主要製品を代表するものとして、次の3つのカテゴリに分類できます。

最初のタイプは、巻線鋳造変圧器と呼ばれ、高電圧は巻線破断円筒鋳造、低電圧は巻線円筒（または分割円筒）鋳造です。李倩、陝西省電力（グループ）有限公司。注：充填材なし鋳造。

2番目のタイプは箔巻き鋳造変圧器と呼ばれ、高電圧側は分割箔巻き鋳造タイプ、低電圧側は銅箔（またはアルミ箔）巻きタイプです。鋳造には充填材が使用されています。

3つ目のタイプは、高圧ワイヤ巻き破断シリンダー注湯タイプ、低圧銅箔（またはアルミ箔）巻きタイプです。鋳造は充填剤なしで行われます。

上記3種類の製品は、製造方法や性能においてそれぞれ独自の特徴を持ち、現在一定の市場シェアを占めています。本稿では、巻線型トランスに焦点を当てて解説します。

2. 巻線鋳造トランス

2.1. 構造的特徴

陝西省宝鶏市の第二発電所で使用されている乾式変圧器はすべて巻線式注型変圧器で、電圧等級は6kV、容量は100kVAから1600kVAまで、屋内設置型である。

本製品の高電圧巻線と低電圧巻線は、銅線を使用し、完全に巻かれ、ガラス繊維で強化され、薄い絶縁体で、充填剤を含まない樹脂が真空状態で含浸注入され、特定の温度硬化曲線に従って硬化されます。

高電圧巻線は特殊な分割円筒構造を採用し、低電圧巻線は電圧レベルに応じて多層円筒型、分割円筒型、または特殊分割円筒型を採用する。

2.2 技術的特徴

2.2.1 変圧器の高電圧巻線の耐衝撃性ワイヤ巻きは、特殊な断面円筒構造を採用しており、この構造は一般的な断面ボビン巻線をベースにしており、通常の断面円筒型はボビン巻線の耐衝撃性の利点を継承し、ボビン巻線層間の高電圧の矛盾を解決した理想的な巻線構造であり、非共振巻線構造と呼ばれることが多い。

通常の分割円筒と比較して、特殊な分割円筒は層間の電圧をさらに低減し、電圧分布を改善し、大気過電圧および動作過電圧に対する耐衝撃性を大幅に向上させることができる。

耐衝撃性は、巻線の構造だけでなく、巻線の鋳造品質や絶縁材料の電気的特性にも左右される。

製品の巻き取りが完了した後、真空状態で純粋な樹脂を注入し、充填剤を添加しないため、樹脂の流動性が低下しない。

また、巻線はワイヤーで巻かれているため、巻線の軸方向または半径方向のいずれからでも樹脂が巻線全体に完全に浸透し、内部に気泡が発生しません。

概要: 本論文では、乾式変圧器の分類と特徴を紹介し、巻線鋳造変圧器の構造的特徴、技術的特徴、冷却システム、温度制御システムなどに焦点を当て、乾式変圧器の開発展望をまとめた。キーワード: 乾式変圧器、巻線鋳造変圧器の分類。

樹脂とガラス繊維で構成された固体絶縁体は、優れた耐衝撃性を持つだけでなく、局所的な放電も非常に小さい。

2.2.2. 優れた機械的強度と強力な短絡耐性。セグメント円筒型ワイヤ巻線の場合、真空注入後、樹脂は巻線の層間、巻線間、およびセクション間に一度に浸透します。

硬化後、樹脂、ワイヤー、ガラス繊維がしっかりと結合し、強固で剛性の高い構造体を形成します。この構造体の高い強度と機械的特性により、ワイヤー巻き鋳造製品は優れた短絡耐性を備えています。

硬化樹脂とガラス繊維で形成された複合絶縁材料の熱膨張係数は（18～20）×10⁻⁶/Kであり、巻線に使用される銅の膨張係数は17×10⁻⁶/Kで、ほぼ両者に近い値です。これにより、変圧器の運転中に熱膨張と冷収縮によって発生する巻線導体と絶縁材料間の機械的応力が解消され、ひび割れ現象が根本から解消されます。

本製品は高圧・低圧下で樹脂を流し込んで成形され、鉄芯に樹脂コーティングが施されているため、耐湿性・耐腐食性に優れています。空気の相対湿度が100%の環境下でも、長時間稼働が可能です。

純粋な樹脂とガラス繊維からなる複合絶縁材は極めて高い電気強度を有するため、製品の表面絶縁厚さはわずか1.5～2mmであり、巻線表面の放熱効率を大幅に向上させる。

2.3. 冷却システムと保護

乾式変圧器は、自然空冷と強制空冷によって冷却されます。自然空冷は、定格負荷時の変圧器の正常な動作を保証するために採用されています。宝鶏第二発電所で使用されている乾式変圧器はすべて、ラジアルファンによる強制空冷で冷却されています。

強制空冷によって冷却することで、800kVA以下の乾式変圧器の容量は40%増加し、800kVA以上の乾式変圧器の容量は50%増加し、連続運転が可能となる。

乾式変圧器は一般的にIP00保護等級で、筐体がなく屋内で使用されます。宝鶏第二発電所はこの保護等級を採用しています。また、ユーザーの要求に応じて保護筐体を追加することも可能です。

IP20の筐体は、12mmを超える固体異物の侵入を防ぎ、活電部へのバリアを提供します。IP23の保護等級を採用すると、IP20の保護機能に加えて、水しぶきを防ぐ機能も備えます。

2.4. 温度制御システム

電力変圧器の安全かつ信頼性の高い運転と耐用年数は、変圧器巻線の安全かつ信頼性の高い絶縁に大きく依存します。巻線の温度が絶縁温度を超えると、絶縁が破壊され、変圧器が正常に動作しなくなる主な原因の1つとなります。

SCシリーズの巻線式鋳造変圧器は、XMTB自動温度制御保護システムを採用しています。低電圧巻線の最初のターンに白金熱抵抗温度測定素子が埋め込まれており、巻線の温度上昇を自動的に検知し、三相低電圧巻線の温度を表示して、過熱保護を提供します。

周囲温度や負荷の変化に伴い、巻線が限界温度に達すると、温度コントローラーは自動的に信号を送信してファンの起動（110℃）、ファンの停止（90℃）、アラーム（120℃）、トリップ（145℃）を制御し、製品の動作中に信頼性の高い過負荷保護を実現します。

SC3シリーズの巻線鋳造変圧器は、M&C社が特許を取得した変圧器巻線の温度検出および制御技術を採用しており、巻線の温度を直接検出できる温度コントローラを製造し、変圧器の強制空冷（AF）制御、過熱警報、および過熱遮断を実現します。

温度コントローラの通常のデバッグが完了したら、まず変圧器をネットワークに接続し、次に温度コントローラを動作させます。温度コントローラは自動制御状態になり、変圧器の温度検出と保護が行われます。巻線の温度が110℃を超えると、温度コントローラは強制冷却用のファンを起動します。強制空冷中に巻線の温度が90℃を下回ると、ファンは停止します。

巻線の温度がさらに上昇すると、温度コントローラーは過熱警報（155℃）と過熱トリップ信号（170℃）を発します。温度コントローラーが故障し、一時的に取り外せない場合は、温度コントローラーを取り外しても変圧器は動作を継続できます。ただし、変圧器が正常な動作状態にあることを監視して確認する必要があります。

3．乾式変圧器と油入変圧器の比較

油入変圧器の大きな利点と低コストは、他の変圧器では代替しにくいものです。屋外や防火が求められる一般的な場所では、現在も将来も長期間にわたり、油入変圧器が主力として使用されるでしょう。

しかし、防火要件が高い場所では、乾式または不燃性液体変圧器が使用されます。乾式変圧器は、主に乾式変圧器の電流密度が低く、熱容量が大きく、巻線の時定数が大きいため、油入変圧器よりも過負荷容量が大きくなります。

油入変圧器と比較して、乾式変圧器の絶縁運転条件は改善されている。油入変圧器は使用場所が多く、屋外設置が多い。

乾式変圧器の電源範囲は狭く、屋内での使用が多い。油入変圧器と比較すると、雷電圧振幅が低く、波頭速度が遅く、落雷確率が低いという欠点がある。

乾式変圧器は、多くの場合、金属酸化物避雷器によって保護されており、これは大気過電圧を制限するだけでなく、内部過電圧も制限します。