乾燥式トランスフォーマーの寿命は?
業界標準と実用的な経験から,良好な維持状態にあるドライ型トランスフォーマーが最適な条件下で最大35年以上有効に機能することが示唆される.例外的な場合,30 年まで 持ち続けます.
乾式トランスフォーマーの使用寿命は主に以下の要因によって影響されます.
温度: 温度 は 乾式 トランスフォーマー の 使用 寿命 に 影響 する 重要な 要因 です.高温 は 隔熱 材料 の 衰え を 引き起こす こと が あり ます.トランスフォーマー寿命の減少を加速させるしたがって,乾式トランスフォーマーの通常の動作温度を維持することは,使用寿命の延長に鍵となります.
負荷:乾式トランスフォーマーの負荷も使用寿命に影響します.長期にわたる過負荷操作は,トランスフォーマが過熱し,隔熱材料を損傷し,寿命も短縮しますそのため,ドライ型トランスフォーマーを使用する際に負荷を適切に管理することが重要です.
環境湿度:湿度は,乾式トランスフォーマーの使用寿命にも大きく影響します.高湿度では,保温材料に湿度が生じます.漏れやショート・サーキット事故まで乾式トランスフォーマーを設置する際には,環境湿度を注意深く制御することが重要です.
保守: 定期的な保守は,乾式トランスフォーマーの使用寿命を延長します.断熱材料の劣化と損傷した部品の適時交換の定期的な検査は,乾式トランスフォーマーの長寿を確保するために不可欠です.
一般的には,乾式トランスフォーマーの使用寿命は約25〜30年ですが,特定の使用寿命は上記の要因の組み合わせに依存します.ドライ型トランスフォーマーが適切に動作し,維持されている場合寿命をさらに延ばすことができます
乾式変圧器の特性と用途に関する完全な分析
現代の電力システムの欠かせない重要な部品として乾式トランスフォーマーが,世界各地の伝統的な油浸しトランスフォーマーを急速に置き換えており,その独特の油のない設計と優れた安全性性能により.
ドライ型トランスフォーマー基本概念と動作原理
ドライ型トランスフォーマーとは,液体絶縁介質 (トランスフォーマーオイルなど) を使用しない電源トランスフォーマーである.ローリングとコアが直接空気にさらされているか,固体隔熱材料で封装されているか伝統的な油浸し型トランスフォーマーと比較して,ドライ型トランスフォーマーでは,固体隔熱材料 (エポキシ樹脂やガラス繊維など) を用いて,巻き込み間の電気隔離を実現します.油漏れや火災のリスクを完全に排除する固体型トランスフォーマーは,高安全性および環境保護を必要とするアプリケーションに特に適しています. 固体型トランスフォーマーは,断熱方法に基づいて主に2つのカテゴリーに分けられます.浸透 (VPI) と鋳造 (CRT)前者は真空圧浸透法を使用して,保温漆で巻き込みを浸透させ,後者は真空鋳造エポキシ樹脂を使用して,固体保温層を形成します.
干式トランスフォーマーには,電磁気誘導の基本的な物理原理が守られています.原子核の磁気流が交互に発生しますしかし,電圧変換を実現する,二次巻きに電動力を誘発する.ドライ型トランスフォーマーでは,この基本的な原則を 性能を最適化するために ユニークな構造設計と材料選択によって実装します例えば,TBEAが新たに開発した 特許を取得した乾式トランスフォーマー技術では,軸が底面に垂直である 3つの平行なコア脚を使用しています.磁場分布を効率的に最適化し,循環と渦巻流の損失を減らすこの革新的なコア構造は,低電圧の巻き込みと特別に巻いたホイール (巻き込み角が175°から185°の間を制御) を組み合わせたものです.トランスフォーマーのエネルギー効率を大幅に向上させる.
乾式トランスフォーマーには,数万kVAから数万kVAまでの幅広い定量容量があり,乾式トランスフォーマー1000kVAは市場における主流製品です.これらのトランスフォーマーは,通常,コアのためにラミネートされた高透気性シリコン鋼板を使用します.ローリングは真空鋳造で,効率的な熱散は自然または強制空気冷却システムによって達成されます.電圧レベルに関しては,従来の10kVと35kVから現在の66kVやそれ以上へと進化しました.
ドライ型トランスフォーマーの名称は,一般的にその技術的特徴を反映している. "SCB"シリーズでは",S"は三相, "C"は鋳型型,および"B"はホイール巻き.次の数字は性能レベルを表します.例えば"SCB18"は,タイプ18規格を満たすエネルギー効率を表します.技術的進歩により,乾式トランスフォーマーのエネルギー効率評価は改善し続けています.アモルフ合金などの新しい材料の使用は,従来の油浸し変圧器と比較して,無負荷と負荷の両方の損失を約15%~20%削減しましたこれらの技術的進歩により,ドライ型トランスフォーマーが電力システムのアップグレードや再生可能エネルギーの開発においてますます重要になっています.
ドライ型トランスフォーマーにおけるコア構造と材料革新
乾式トランスフォーマー の 構造 設計 は,その 性能 と 使用 寿命 を 直接 決定 し て い ます.洗練されたコンポーネント構成と革新的な材料の適用により典型的な乾式トランスフォーマーには,4つのコアコンポーネントがあります.コア,巻き込み,隔熱システム,冷却システム.各コンポーネントは,さまざまなアプリケーションシナリオの要求に応えるように慎重に設計され最適化されています.
鉄コア構造は,乾式トランスフォーマー磁気回路の基礎を形成する.通常は高透性冷気巻きシリコン鋼板をラミネートすることによって構築される.シリコン鋼板の厚さとラミネーションプロセスは,直接トランスフォーマーの無負荷損失に影響を与えるTBEAの最新特許技術により,鉄芯の設計に革新的なアプローチが示されています.磁場分布を効率的に最適化し エネルギー損失を減らす鉄コアは,無形合金から作られ,従来のシリコン鋼板と比較して,無負荷損失を30%以上削減できます.負荷の変動が大きいアプリケーションに特に適している費用が高くても,アモルフ合金はそのライフサイクル全体にわたって重要なエネルギー節約の利点を提供し,高級乾式トランスフォーマーの一般的な特徴になっています.
ドライ型トランスフォーマーの回路構成要素としての巻き込みシステムは,その負荷損失とショート回路抵抗に直接的な影響を及ぼします.現代 の 乾式 トランスフォーマー の 巻き込み は 主に 銅 と アルミニウム で でき て い ます銅はより優れた伝導性を有するが,コストは高く,アルミニウムはより競争力のある価格を提供している. TBEAの特許設計では,各コア脚は低電圧の巻き込みで装備されている.カーネルの外側周りを複数の層の薄膜で包み,この構造は,効率を向上させるだけでなく,渦巻流によって引き起こされるエネルギー損失を減らす. 巻き込み隔熱は,エポキシ樹脂で鋳造または浸透されています.高電圧突発に耐える強力な隔熱保護層を作り出し,熱を効果的に散らす.
隔熱システムは,ドライ型トランスフォーマーとオイル型トランスフォーマーを区別する重要な特徴であり,安全性の重要な要素です.現代 乾式 トランスフォーマー は 主に エポキシ 樹脂 鋳造 や 真空 圧力 浸透 (VPI) の 隔熱 方法 を 用いるエポキシ樹脂鋳造は,絶縁材料の巻き込みを完全に密封し,優良な水分と塵耐性を提供します.シュンテ・エレクトリックは この技術を使って データセンターの トランスフォーマー騒音を 50 デシベル以下に抑えています一方,VPI技術では,複数の真空圧力浸透法を使用して,保温漆を巻き込みに深く浸透させ,均質な保温層を形成します.ジングクアンフアの最新のドライ型トランスフォーマーには 最適化された隔熱システム設計がありますデータセンターのためのより安全で信頼性の高い電源供給ソリューションを提供します.
ドライ型トランスフォーマーの負荷容量と寿命には冷却システムが決定的な影響を与える.冷却媒体の油がないため,乾式トランスフォーマーでは,熱を散布するために主に空気コンベクションに頼ります.一般的な冷却方法には,自然気冷却 (AN) と強制気冷却 (AF) が含まれる.大容量のドライ型トランスフォーマーは通常,AN/AFハイブリッドモードで設計される.通常の負荷下では自然に冷却され,過負荷時強制冷却のために扇風機を起動する1000kVAのドライ型トランスフォーマーでは,気道設計と熱散布エリアを最適化することで,高負荷下ででも適正な範囲内で温度上昇を維持できます.エンビジョン・エナジーの海上風力タービンの 66kV乾式トランスフォーマーが超コンパクトな設計を採用限られたスペースで効率的な熱散を図り,厳しいオフショア環境での運用要件を満たす.
電源トランスフォーマーが故障するとどうなるのか.
電源トランスフォーマーが故障すると 非常深刻な事態になり 装置自体にダメージを与え 電力網全体を麻痺させることもあります火事や爆発などの安全上の事故でさえ何が起こるかは 欠陥の種類,その重さ トランスフォーマーの設計,保護装置の動作速さ次第です
可能性のあるシナリオは以下の通りです
異常現象 (観察可能な兆候):
過熱: 欠陥 点 に 熱 が 大量 に 発生 し,油 の 温度 や 巻き込み の 温度 が 急激 に 上昇 する.温度計 や 熱 画像 装置 は 警報 を 発する.
異常音: 内側では強い"鳴き声","鳴き声","爆発"や"鳴き声"さえも聞こえる.これは電弧放電によって引き起こされる強い電磁振動によって引き起こされます.隔熱材料の破裂緩いコアや過度の電流
オイルレベル異常変化: Gas generated by internal faults or large amounts of gas generated by high-temperature decomposition of insulating oil by arcs may cause abnormal oil level increase (increased pressure) or decrease (leakage).
内部圧力の急激な上昇は,圧縮弁が油,または油タンク,パイプ,ラジエーターや他の部品は過熱により破裂し油が漏れることがあります圧力や機械的ストレス
煙 と 火: 高温 と 弧 は 隔熱 油 や 固体 隔熱 材料 を 燃やし,トランスフォーマー が 煙 を 燃やし,火 を 起こす こと も でき ます.
ガス生成: 隔熱油は高温で分解し,高圧で水素,メタン,エタンのようなガス,エチレン,アセチレン,一酸化炭素,二酸化炭素などのガスを生成します.(溶解ガス分析/DGAは欠陥診断の重要な方法です)大量のガス蓄積が 急激な圧力上昇を引き起こす可能性があります.
シェル の 変形 や 破裂: 極端 な 場合,巨大 な 内圧 や 弧 エネルギー に よっ て トランスフォーマー タンク が 膨らみ,変形,破裂 する こと も あり ます.
内部の損傷:
ローリング障害:
ターン・トゥ・ターン・ショート・サーキット:同じ巻き込みの隣接するターン間の隔離が損傷し,ショート・サーキットループを形成し,局所的な過熱を引き起こす.
中層短回路: 巻き込み層間の隔離が損傷します.
段階間短回路: 異なる段階の巻き込み間の隔離が壊れている.
ローリングとコアまたはタンク (ローリング) の間の隔離が壊れている.
ワイヤが壊れたり,接続点が溶接されていない.
ワイリングの変形/移動: 巨大なショート回路の電動力により,ワイリングは機械的に変形し,ゆるくなったり,崩壊したりします.
コア障害:
核の多点接地: 核は1つの信頼性のある接地点のみを持つように設計されるべきである.追加の接地点がある場合,循環電流が形成される.地元的な過熱や核の溶融を引き起こす.
コアパーツ間のショート回路: 隔熱塗料の損傷により,パーツ間のショート回路が発生し,渦巻き電流の損失と過熱が増加します.
隔熱システムの故障:
固体隔熱材 (紙紙,残留物など) の老化,湿度,および破損
老化,湿気,汚染,炭化化, 絶縁油の分解強度低下
タップスイッチの故障: 接触不良,接触侵食,隔熱障害,機械的な妨害,または駆動メカニズムの故障.
ブッシング障害:フラッシュオーバー,汚れた排水,内部湿気または破裂により破損,シール障害および油漏れ.
冷却システムの故障:ラジエーターの詰め込み,ファン/オイルポンプの停止,冷却パイプラインの漏れ,熱の散布が不十分,温度上昇,隔熱老化加速または故障.
電気システムへの影響:
リレー保護行動: トランスフォーマーには複数の保護装置 (差分保護,ガス保護,過電源保護,圧力放出保護,温度保護など) が装備されています..) 障害が発生した場合,関連する保護装置は,異常 (電流の不均衡,ガス生成,圧力上昇,過度の温度) を迅速に検出し,
トリップ トランスフォーマーに接続されたスイッチを切り離して 壊れたトランスフォーマーを電力網から隔離します事故の拡大を防ぐため.
アラーム: 音や光信号,または遠隔アラーム情報を送信します.
変圧器に接続されたバス電圧が瞬時に低下または変動する.下流ユーザーの電力供給品質に影響を与える.
電力供給の中断: 欠陥のあるトランスフォーマーが電源供給チェーンにおける重要なノードである場合,そのトリッピングは,電力を供給するエリアで大規模な停電を引き起こす.
システム安定性問題: 大きなメインストランスフォーマー欠陥が起因すると,電力網の電源バランスと安定が混乱する可能性があります.深刻な場合,より大規模な停電やシステム崩壊 (キャスケード障害) を引き起こします..
短回路電流ショック: トランスフォーマー内の短回路障害は 大きな短回路電流を生成しますしかし,また,巨大な電動力とバスバーに熱ストレスショックを引き起こすスイッチ装置,線などに接続されている.
安全リスク:
火事 と 爆発: 噴射 さ れ て いる 高温 の 燃焼 し た 隔熱 油 は,空気 や 電波 に 接触 する と 火事 を 引き起こす 可能性 が 高い.狭い 場所 で は,油 ガス 混合物 が 爆発 する こと が あり ます.これは最も危険な状況です.
毒性物質 の 放出: 隔熱 油 と 隔熱 材料 を 燃や する と,毒性 のある 煙 と ガス が 放出 さ れる.
機器の破損の噴出: 爆発や油タンクの破裂により高温の油,破片,部品が噴出し,周辺の職員や機器に損傷を与える可能性があります.
環境 汚染: 大量 に 漏れ て いる 隔熱 油 は 土壌 や 水源 を 汚染 し ます.
トランスフォーマー を 選べば どんな 要素 を 考慮 する べき です か
1. 電圧レベル:実際のアプリケーションシナリオの入力電圧と出力電圧の要求に応じて決定される.電気機器の電網電圧と定数電圧に一致する必要があります標準的な10kV/400Vなど,主要側と副側の電圧値を含む.2容量: 負荷の功率需要に応じて選択し,負荷の活性電力と反応電力を考慮し,一般的にキロボルトアンペア (kVA) で,負荷の最大電力需要を満たす必要があります負荷の増加に対応するために,一定の余裕を適正に確保します.3巻き込み形: 単相と三相の巻き込みが一般的に使用されています. 単相は低電力および単相負荷の場合に適しています.3相の電源と高電源の負荷に使用されるさらに,複数の電圧出力要件を持つシステムに対応できる特殊な多回転変圧器があります.4核材料:主にシリコン鋼板と無形合金材料.シリコン鋼板コアは広く使用され,磁気伝導性とコスト性能が良好です.無形合金コアでは鉄の損失が少ない効率的にエネルギー消費を削減し,高エネルギー節約要件のある機会に適しています.5冷却方法:油浸し自冷,油浸し空気冷,乾燥自冷,乾燥空気冷,などを含む.油浸し型は良い熱散効果と大きな容量を持っています.しかし,保守は比較的複雑です.乾燥型は環境にやさしく,安全で,保守が簡単です.火災防止と爆発防止の要求が高い場所ではしばしば使用されます.6短回路阻害:短回路阻害は,トランスフォーマの短回路電流と電圧変動に影響を与える.一般的に言えば,短回路インピーデンスが大きく,短回路電流が小さいシステムの安定性と短回路容量要件に応じて適切な短回路阻抗値を選択する必要があります.7隔熱レベル:使用環境と電圧レベルによって決定されます.トランスフォーマーの安全な動作を確保するために,電圧過電やシステム内の隔離老化などの要因の影響に耐える必要があります.断熱材料の選択と断熱構造の設計を含む.8過負荷容量: 負荷の短期的な過負荷の可能性を考慮し,過負荷時にすぐに損傷しないように適切な過負荷容量を持つトランスフォーマーを選択します.異なるタイプと設計のトランスフォーマーには,異なる過負荷容量があります..9容量と重量: 設置スペースと輸送条件の制限により,箱型サブステーション,小さな配送室など,スペースが限られている場所では,サイズが小さく軽量なトランスフォーマーを選択する必要があります乾式トランスフォーマーや特別に設計されたコンパクトトランスフォーマーなど10価格と保守コスト: 購入コストと長期維持コストを考慮すると,異なるブランド,仕様,技術パラメータのトランスフォーマーの価格は大きく異なります.同時に油浸式トランスフォーマーと乾式トランスフォーマーの メンテナンスコストも異なるため,包括的な経済評価が必要である.
4つのタイプのトランスフォーマーとは?
電気に関する基礎知識: 4つの一般的なトランスフォーマータイプとその応用シナリオの分析
トランスフォーマーは,電圧を調節し,エネルギーを伝達し,安定した電源供給を確保するために使用される,現代の電力システムにおける不可欠なコア機器です.トランスフォーマーは主に次の4つのタイプに分かれます:
電力変圧器:高圧送電システムで発電所と送電線を接続するために使用されます.
配送変圧器:住宅や産業用エリアに設置され,高電圧を低電圧に削減する.
オートトランスフォーマー:いくつかのコイルを共有した構造,小サイズ,高効率,限られたスペースの機会に適しています.
計器変圧器: 測定・保護システムに使用される電流変圧器と電圧変圧器を含む.
この基礎知識を習得すれば,より合理的に トランスフォーマーを選択し,適用し,電力システムの効率と安全性を向上させることができます.
トランスフォーマーの鉄の損失と銅の損失
電力変圧器の損失は,主に銅損失と鉄損失に分かれます.
定義 と 原則
銅は変圧器に重要な役割を果たす.銅線は通常変圧器の巻き込みに使用される.変圧器の"銅損失"は,銅線によって引き起こされる損失である.トランスフォーマーの"銅損失"は,負荷損失とも呼ばれますトランスフォーマーが負荷で動いているとき,電流がワイヤを通過すると抵抗が発生します.抵抗の損失を伴うジュール法則によると この抵抗は 流れが流れるときに ジュール熱を生成し 流れが大きいほど エネルギー損失が大きい抵抗損失は電流の平方に比例し,電圧とは関係ありません.正確に電流に変化するので,銅損失 (負荷損失) は変数損失であり,またトランスフォーマーの動作における主要な損失です.
影響要因
電流の大きさ: 上記のように,銅の損失は電流の平方に比例するので,電流の大きさは銅の損失に影響を与える主要な要因です.巻き込み抵抗:巻き込みの抵抗は銅の損失に直接影響する.抵抗が大きいほど,銅の損失が高くなる.コイル層の数:コイル層が多くなるほど,コイル層の減少が増加する.ローリングに流れていく電流の経路が長くなるほど抵抗が相応に増加し,銅の損失が増加します. 切り替え周波数:トランスフォーマーの銅損失への周波数切換の効果は,トランスフォーマーの分散パラメータと負荷特性と直接関係しています負荷特性と分布パラメータが誘導性であれば,スイッチ周波数の増加とともに銅損失は減少する.交換頻度の増加により銅の損失が増加します温度の影響: 負荷損失は,トランスフォーマー温度にも影響します.負荷電流によって引き起こされる漏れ流は,巻き込みの渦巻き電流損失と巻き込みの外の金属部品の流失損失を生成します.
計算方法
2つの計算式があります.1定数電流と抵抗をベースにした式:銅損失 (単位: kW) = I2 × Rc × ΔtI はトランスフォーマーの電流,Rc は銅導体の電阻,Δt はトランスフォーマーの稼働時間である.2定位電流と総銅抵抗に基づく式:銅損失 = I2 × RIは変圧器の電流,Rは変圧器の銅抵抗ですトランスフォーマーの総銅抵抗 R は,次の式で計算できます.:
R = (R1 + R2) / 2R1はトランスフォーマーの主な銅抵抗であり,R2はトランスフォーマーの二次銅抵抗である.
銅の損失を減らす方法
トランスフォーマー の 巻き込み 横断面 面積 を 増やす: 導体 抵抗 を 減少 し,それによって トランスフォーマー の 銅 損失 を 効果的に 減少 する.高品質 の 導体 材料 を 使用 する:ローリング抵抗を減らすため,銅製のフィルムやアルミ製のフィルムなどトランスフォーマーが軽量で稼働する時間を短縮する: トランスフォーマーが軽量で稼働する時間の割合を制限し,トランスフォーマーの銅損失を減らすことが有利である.
シエメンスは2027年までに米国で大型電源トランスフォーマーを生産する
シメンス・エナジーは 2027年に米国で大型産業用電源トランスフォーマーを製造し始めると予想しており, 需要と輸入関税が高く残れば, シャーロット工場をさらに拡大する可能性がある.高級幹部は言いました.
従業員約10万人の約12%を占めています. 石油の生産は,風力発電機やガス発電機,電力網の部品を製造する工場があります.
電力網の送電電電圧レベルを変換するために必要な バスサイズのコンポーネントの 80%以上が 現在アメリカに輸入されていますシメンス・エナジーの役員.
2027年初頭に製造ラインから ローカルLPTが発売される予定です ホルトは言いました必要に応じてさらに拡大する余地がある.
この会社は,人工知能技術に必要なデータセンターのおかげで,電力需要が急増すると予想されるため, 時代遅れの米国電力網への総投資は2050年までに 2兆ドルに達すると予想しています.
電力網の拡大のブームサイクルは通常の2~3年より長くなると予想しています.現在,市場は非常に楽観的です.シメンス・エナジーの米国事業を運営するホルトは,会社のイベントで言った.
シメンス・エナジーの財務責任者 マリア・フェラーロは,同グループは米国市場について 中期から長期の見通しを取っていると述べました.ドナルド・トランプ大統領の貿易戦争.
"米国に対する戦略やアプローチを変えようか?"私は"そうではない"と言うでしょう.なぜなら,我々はすでに長期的基盤を確立しており,それは我々にとって重要な市場です"とフェラロは言いました.
シメンス・エナジーは5月に,米国が輸入関税は,2025年にグループの純利益を1億ユーロ未満 (1億7千万ドル) に削減する. トランプ大統領が7月9日までに合意に達しなければEU商品に50%の関税を課すと脅迫した..
"関税の重大変更は,我々の推定影響の見直しも意味する"とフェラロ氏は述べた.