電力変圧器の基礎知識

1. 2. 巻線による分類

2. (1) 二重巻線変圧器: 昇圧変圧器、降圧変圧器、工場用変圧器などに使用されます。

3. (2) 三巻線変圧器：降圧変圧器、タイ変圧器などに使用されます。

4. (3) 自己結合トランス: 降圧トランス、接続トランスなどに使用されます。

5. (4) 分割型変圧器: 軸方向分割型と半径方向分割型の2種類があり、工場用変圧器や起動用変圧器に使用されます。

7.3. 構造による分類

8. (1) 単相変圧器：330～1000kVの変圧器に使用されます。

9. (2) 三相変圧器：10～500kVの変圧器に使用されます。

10. (3) 複合変圧器：変圧器を複数の部分に分割し、現場に到着してから組み合わせる。交通の便が悪い地域で使用されます。

12.4. 冷却方法による分類

13. (1) 油入変圧器：10～1000kVの変圧器に使用されます。

14. (2) 乾式変圧器：10～110kV変圧器に使用されます。

15. (3) SF6変圧器：現在110kV変圧器に使用されている。

17. 5. 電力変圧器のモデル

19. (1) モデル内の文字の意味

21. D—単相 F—油浸空冷

22. O—自己 P—強制オイル循環

23. S—三相または三コイル J—油浸自己冷却

24. Z—負荷時電圧調整器　L—アルミコイル

26. * 銅コイルと二重コイルには記号を追加する必要はありません

28. (2) 例

30. SFPSL—120000/110: 110kV、120MVA三相三巻強制油循環空冷式アルミコイル変圧器

32. OSFPSZ—240000/330: 330 kV、240MVA 三相三巻線負荷時電圧調整強制油循環空冷式自己結合変圧器

第二に、電力変圧器のコイル

コイルは電力変圧器の中で最も重要かつ複雑な部分です。銅線（またはアルミニウム線）でできており、特殊な絶縁部品で構成されています。

1. スパイラルコイル

らせんコイルの主な特徴は、平行する電線の数が多く、電線塊がらせん状に巻かれており、1つの電線塊が1回転のコイルとなっている点です。らせんコイルは機械的安定性、放熱性、製造品質に優れており、変圧器の低電圧・大電流コイルに広く使用されています。

らせんコイルは、電流の大きさに応じて、単らせん、二重らせん、四重らせんの3つの構造に巻き付けることができる。

2. 連続コイル

コイルが軸方向に沿って配置された複数のワイヤセグメントで構成され、それらを互いに溶接する必要がない場合、それは連続コイルと呼ばれます。

連続コイルの端部支持面が大きく、軸方向の力が大きく、短絡抵抗が強く、各線分が大きな放熱能力を持つ。この種のコイルは、電圧レベルや容量範囲に関わらず、幅広い用途に使用できる。

3. 絡まったコイル

絡み合ったコイルは、複数の絡み合った線分（パイ）から構成されます。すべての線分が絡み合ったコイル（ケーキ）は完全絡み合いコイルと呼ばれ、220kV以上の電圧の変圧器で広く使用されています。絡み合った線分（ケーキ）の一部と連続線分の一部から構成されるコイルは、絡み合い連続コイルと呼ばれ、66kV以上の電圧の変圧器に適用されます。

コイルの隣接する巻線間に隣接しない巻線を挿入することで、互い違いに絡み合った線分が形成され、絡み合ったコイルが形成される。これにより、コイルの縦方向の静電容量が増加し、コイルの軸方向の高さに沿ったインパルス電圧の分布特性が改善されるため、様々な高電圧コイルに広く用いられている。

4. 内部シールドコイル

内部シールド連続コイルは、線路セグメント間の直列容量を増加させることで、インパルス電圧分布を改善するために用いられます。その構造的特徴は、追加のコンデンサ巻線が連続線路セグメント内部に直接巻かれている点です。コンデンサ巻線の両端は絶縁体で覆われ、線路セグメント内に吊り下げられています。コンデンサ巻線は電流を流さず、インパルス電圧下でのみ動作します。

内部シールド付き連続コイルは、構造的に2セクションジャンパー、4セクションジャンパー、8セクションジャンパー、およびセグメント接続の形で入手可能です。

第三に、電力変圧器の鉄心

鉄心もまた、電力変圧器の重要な構成要素である。鉄心は、高透磁率の珪素鋼板を積み重ね、鋼製クリップで固定するか、ガラスリボンで結束することによって形成される。

1. ケイ素鋼板

電力変圧器に使用されるケイ素鋼板は、厚さ0.3～0.5mmの冷間ガドリニウムケイ素鋼板である。現在、このような冷間ガドリニウムケイ素鋼板を製造できるのは、武漢鋼鉄と上海宝鋼のみである。しかし、大型変圧器用のケイ素鋼板は日本から輸入する必要がある。

2. 鉄心構造

（１）単相二柱鉄心、各種単相変圧器に使用。

（２）単相セクションコラムサイドヨークコア、高電圧大容量単相変圧器に使用。

（３）単相２柱側ヨークコアは、高電圧および超高電圧大容量単相変圧器に使用されます。

（４）三相三柱は鉄心であり、様々な三相変圧器に使用されます。

（５）大容量三相変圧器用５柱鉄心

第四に、油入変圧器の油タンク

1. 樽型オイルタンクは、主に各種小型油入変圧器および超大型油入変圧器に使用されます。

2. ベルジャー型オイルタンク。110～500kVの油入変圧器に広く使用されています。

3. 完全密閉型のオイルタンクは、溶接によって寿命を迎えようとしています。近年では、110kV以上の油入変圧器にのみ使用されています。

5. 油入変圧器の油保存装置

変圧器の油保存器には2つの機能があります。1つは、油タンク内の変圧器油の熱膨張と収縮のための空間を確保すること、もう1つは、変圧器油を外部の大気から隔離して、変圧器油の劣化を防ぐことです。

1. カプセル型オイルコンサベーターは、ゴム製カプセルを使用して変圧器油を外部の雰囲気から隔離し、変圧器油の熱膨張と収縮のための空間を提供する。

2. ダイヤフラム式オイルコンサベーターは、ゴム製ダイヤフラムを使用して変圧器油を外部の大気から隔離し、変圧器油の膨張と収縮のための空間を提供します。

3. 波形油保存装置は、金属製の波形シートで構成された金属製エキスパンダーを用いて変圧器油を外部の大気から隔離し、変圧器油の熱膨張・収縮のための空間を提供する。波形油保存装置は、内油型と外油型の2種類に分けられる。内油型は性能が優れているが、容積が大きい。

6. 油入変圧器の冷却方法

1. 冷却方法を表す記号

最初の文字は、Oが鉱物油、Kが合成絶縁油、Lが絶縁ガスです。

2番目の文字：N - 自然対流循環、F - 強制油循環、D - 強制ガイド循環。

3文字目：Aは空気、Wは水。

4番目の文字：N - 自然対流、F - 強制循環（ファン、ポンプ）。

2. 例

オナン - フリークーリング

ONAF - 空冷

OFAF（強制油循環式空冷）

ODAF（強制オイル循環誘導冷却）

7、変圧器ブッシング

1. 40kV以下の純磁器製絶縁ブッシング

この種のケーシングには、ガイドロッド型とケーブル型の2つの構造があります。ガイドロッド型は変圧器の低電圧ブッシングに使用され、ケーブル貫通型は10～20kVの高電圧送電線に使用されます。

2. 40kV以下の高電流ブッシング

この種のブッシングには、ガイドロッド型と容量型の2種類の構造があります。ガイドロッド型の純セラミックブッシングは、中容量発電機用変圧器の低電圧巻線出口に使用され、容量型ブッシングは、大型発電機用変圧器の低電圧巻線出口に使用されます。

3. 66kV以上の油紙式静電容量ブッシング

このスリーブの内部絶縁体は、絶縁紙とアルミ箔を交互に巻いたコンデンサコアです。コンデンサコアと磁器スリーブには絶縁油が充填されています。スリーブと巻線との接続部は、ガイドロッド型とケーブル型の2種類の構造があります。オイルペーパーコンデンサコアは、厚さ0.08～0.12mmのケーブルペーパーと厚さ0.01mmのアルミ箔を導電管に交互に巻いています。

4. 66kV以上のテープ・紙製静電容量ブッシング

このスリーブの内部絶縁体は、粘着紙とアルミ箔を交互に巻き付けて形成されたコンデンサコアです。コンデンサコアと磁器スリーブには絶縁油が充填されており、スリーブの下部には磁器スリーブは不要です。しかし、このタイプのケースはtanδが大きく、粘着紙にひび割れが生じやすく、部分放電が発生しやすいため、現在生産は中止されています。

5. 樹脂鋳造コンデンサブッシング

このスリーブの主な絶縁体は、絶縁紙とアルミ箔を交互に巻き付けて形成されたコンデンサコアであり、外側にエポキシ樹脂を流し込んで固体絶縁スリーブとしています。このタイプのブッシングは、油ガスブッシングとして使用でき、上部をGISの配管内に設置し、その間にSF6ガスを充填し、下部を変圧器油に浸漬します。

8. 電力変圧器の電圧調整方法

1. 電圧調整方法

変圧器の電圧調整方法には、無励磁電圧調整と負荷時電圧調整の2種類があります。無励磁電圧調整（無負荷電圧調整とも呼ばれる）は、変圧器が停止していて負荷がかかっていない状態で電圧を調整するものです。無励磁電圧調整装置は無負荷タップ切換器と呼ばれ、負荷時電圧調整装置は負荷時タップ切換器と呼ばれます。

2. 負荷時電圧調整位置

変圧器の負荷時電圧調整方式には、中性点電圧調整、中電圧線端電圧調整、高電圧コイル線端電圧調整の3種類があります。中でも、中性点電圧調整は構造と動作が比較的単純で、多くの用途があります。

3. 負荷時電圧調整スイッチ

圧力調整スイッチはタップ切換器も兼ねている。現状では、国内生産の負荷時タップ切換器の品質は十分ではなく、ほとんどが輸入品に依存しており、その多くはドイツのMR社とスウェーデンのABB社からの輸入品である。

9、変圧器油

1. 変圧器油の組成

変圧器油は鉱物油であり、分子量の異なる多くの炭化水素分子の混合物で、主にアルカン、ナフテンなどの炭化水素化合物と、少量の芳香族炭化水素から構成されています。

2. 変圧器油の機能と等級

油入変圧器の絶縁油である変圧器油。変圧器油は絶縁機能だけでなく、放熱機能も有しています。

変圧器油は、凝固点によって25号油と45号油に分けられます。25号油の凝固点はマイナス25℃、45号油の凝固点はマイナス45℃です。

25号変圧器油はパラフィン系油で、45号変圧器油はナフテン系油です。従来、45号変圧器油は海外から輸入する必要がありましたが、現在では新疆カラマイ製油所でも生産できるようになりました。

10．電力変圧器の製造工程

電力変圧器は、本体と付属品の2つの部分から構成されます。本体は、コイル、絶縁部品、鉄心、タップチェンジャー、変圧器油、および油タンクから構成されます。変圧器の付属品には、油保存器、冷却器、ブッシング、ガスリレー、圧力解放器、および温度計が含まれます。これらのうち、冷却器、絶縁油、ブッシング、タップチェンジャー、ガスリレー、圧力解放器、および温度計はすべて外部から購入されます。以下では、いくつかの主要部品の製造工程について簡単に紹介します。

1. コイル巻線：巻線骨格の設置 - コイルの巻線 - ワイヤ溶接 - 絶縁パッケージ - コイル成形 - コイルテスト。

2. 鉄心アセンブリ：ケイ素鋼板の切断 - バリ取り - 鉄心の積み重ね - プルプレートとシールドの取り付け - 鉄心の結束 - 鉄心テスト - 鉄心クリップの取り付け。

3. 絶縁部品の加工：絶縁部品の切断 - バリ取り - 角の面取り - 防湿処理。

4. 燃料タンクおよび石油貯蔵タンクの加工：鋼板切断 - 燃料タンクおよび石油貯蔵タンクの溶接 - 錆除去 - サンドブラスト - プライマー塗装 - 塗装 - 機械的強度試験。

5. 全体組立：鉄芯の取り付け - 燃料タンク配管の取り付け - コイルの設置 - 鉄ヨークの積み重ね - タップチェンジャーの取り付け - リード線の溶接 - リード線の絶縁被覆の巻き付け - 半製品テスト - 本体の乾燥 - 本体の仕上げ - 燃料タンク組立 - 付属品組立 - オイル充填 - シールテスト - 温油循環 - 静的配置。

11. 変圧器の工場試験

電力変圧器の工場試験は、ルーチン（工場）試験、型式試験、特別試験の3種類に分けられます。ルーチン試験は、工場出荷時に各変圧器に対して必ず実施される試験項目であり、一般的に工場試験と呼ばれます。型式試験は、製品の種類ごとに1～2台の変圧器をサンプリングして実施される試験項目です。特別試験は、ユーザーによって提案され、製造業者と合意された試験項目です。

1. 高電圧絶縁試験の基本要件と規制

変圧器の巻線は、最高動作電圧 Um とそれに対応する絶縁レベルに従って試験されます。以下の表は、国家規格 GB1094.3-2003「電力変圧器 第 3 部：絶縁レベル、絶縁試験及び外部絶縁エアギャップ」に規定されている絶縁試験項目です。

2. 定期（工場）試験項目

（１）巻線直流抵抗測定：すべてのタップ端子での測定。

（２）比率測定：すべてのタップ位置で測定します。

（３）配線群の検出：定格タップ位置でのテスト。

（４）絶縁抵抗、吸収率、分極指数の測定：分極指数を測定できるのは２２０kV以上の変圧器のみである。

（５）巻線のtanδと静電容量の試験：35kV以上の変圧器はtanδを試験する必要がある。

（６）ブッシングのtanδおよび静電容量試験：66kV以上の容量性ブッシングはtanδおよび静電容量の試験を実施しなければならない。

（７）変圧器油試験：油分析、絶縁耐力、tanδ、クロマトグラフィー分析などの項目に加え、750kV以上の変圧器では油中の粒子サイズも試験する必要がある。さらに、試験プロセス全体を通して油の化学分析と油のクロマトグラフィー分析が繰り返された。

（８）無負荷損失および無負荷電流測定：定格電圧配線で試験を実施する。

（９）負荷損失および短絡インピーダンスの測定：定格電圧配線での試験。

（１０）部分放電試験：放電量は評価には使用されず、高電圧試験を実施できるかどうかの参考としてのみ使用される。

（１１）雷全波インパルス試験：２２０kV以上、１２０MVA以上の変圧器。

（１２）運転衝撃試験：３３０kV以上の変圧器。

（１３）部分放電測定による誘導性耐電圧試験：１１０kV以上の変圧器。

（１４）低電圧巻線および中性点の外部構造周波数耐電圧試験。

（１５）部分放電試験：この試験は工場試験値の評価試験です。

（１６）油流量の電気計測：３３０kV以上の油ポンプ付き変圧器。

（17）回転油ポンプの部分放電試験：330kV以上の油ポンプ付き変圧器。

2. テスト項目のタイプ

（１）温度上昇試験

（２）雷撃波の試験が行われた。

（３）中立点における雷の全波衝撃試験

（４）電波干渉試験

3. 特別試験項目

（１）騒音レベルの測定

（２）三相変圧器の零相インピーダンス測定

（３）無負荷電流の高調波測定

（４）ファンモーターとオイルポンプモーターの消費電力の測定。

（５）過渡電圧伝達特性の測定

（６）短絡耐性試験