柱上変圧器

柱上変圧器電柱設置用に設計された配電変圧器です。ほとんどのユニットは液浸コアと巻線アセンブリ密閉されたスチールタンクに保管されています。単相変圧器には通常、取り付けブラケットを使用して柱に固定された円筒形のタンクが付いていますが、三相設置では 1 台の三相変圧器または 3 台の単相ユニットのバンクを使用する場合があります。

 

柱上変圧器は、中電圧の電力を住宅、農業、商業、軽工業の負荷に必要な低電圧に降圧します。これらは一般に、配電フィーダに接続された個々の建物または複数の場所に電力を供給するために、架空配電ネットワークに沿って設置されます。

 

一般的な構成のカバー単相変圧器の場合は 5 ～ 167 kVAそして三相変圧器の場合は 30 ～ 315 kVA、配電ネットワークに一致するように選択された一次電圧定格を備えています。鉱物油およびエステルベースの絶縁流体が、さまざまなブッシング配置、保護装置、取り付け構造とともに利用可能です。

 

 

柱上配電変圧器は、用途に合わせてさまざまな電気的および機械的構成で製造されます。ANSI/IEEE および IEC 配信ネットワーク。変圧器はフィーダの電気要件と支持構造の物理的制限の両方を満たさなければならないため、容量、電圧比、絶縁レベル、および取り付け配置を組み合わせて選択します。

 

パラメータ	仕様
製品タイプ	単相/三相柱上配電変圧器
定格容量	単相: 5 ～ 167 kVA。三相：30～315kVA
一次電圧	一般的な IEEE 設計の場合は 2.4 ～ 34.5 kV。一般的な IEC 配電アプリケーションの場合は 6.6、11、22、および 33 kV
二次電圧	単相: 120/240 V、240/480 V;三相: 208Y/120 V、400/230 V、415/240 V、480Y/277 V、または指定された代替品
定格周波数	50 Hz / 60 Hz、ネットワークに応じて
冷却方法	ONAN（オイルナチュラル・エアーナチュラル）
芯材	方向性電磁鋼板;選択されたデザインのアモルファス メタル コア
巻線材	銅・アルミニウム
絶縁流体	鉱物油 / 天然エステル / 指定エステル系流体
温度上昇	適用可能な設計に応じて、一般に 55 度または 65 度の巻線上昇
タップチェンジャー	指定されている場合、タップは通電されていません。 ±2 × 2.5% が一般的な配置です
保護構成	従来型/完全自己保護 (CSP) (利用可能な場合)
HV 接続	適用可能な単相設計には 1 つまたは 2 つの一次ブッシング。巻線構成に応じた三相接続
タンクの構造	溶接鋼タンク・密閉液封入構造
取り付け配置	ポールブラケット/クロスアームまたはプラットフォームの取り付け
主な規格	IEEE C57.12.20、IEEE C57.12.00、IEEE C57.12.90、IEC 60076シリーズ
アプリケーション	地方流通、住宅供給、農業施設、商用負荷、軽工業用電力

 

リストされている値は、一般的な製品構成を表しています。実際の一次巻線電圧、二次接続、絶縁レベル、寸法および動作重量選択した変圧器の設計によって異なります。

 

柱上変圧器の価格は通常、ユニットあたり約 800 米ドルから 5,000 米ドルの範囲です。従来のエクスポート構成の場合。小型の単相ユニットは、通常、より高い電圧定格と追加の保護装置を備えた大型の三相変圧器よりも安価です。銅巻線、エステル絶縁液、特殊な効率要件、ユーティリティ固有の付属品も価格を上昇させる可能性があります。大型モデルや特別に設計されたモデルは個別にお見積りとなります。

 

 

 

 

柱上変圧器は、適用可能な規格に従って設計されています。IEEE または IEC 規格、仕向け先の市場、動作周波数、電圧クラス、およびユーティリティの要件に応じて異なります。これらの規格には、電気的性能、絶縁、機械的構造、およびテストが含まれます。

 

標準	範囲
IEEE C57.12.20	単相および三相架空型配電変圧器の電気的、寸法的、機械的要件
IEEE C57.12.00	液浸配電、電力および調整変圧器の一般要件
IEEE C57.12.90	巻線抵抗、電圧比、損失、インピーダンス、誘電性能およびその他の電気的特性の試験方法
IEEE C57.12.31	従来の環境における柱設置型機器の筐体コーティングの完全性
IEEE C57.12.30	沿岸環境に設置されたポールマウント機器のエンクロージャの完全性要件
IEC 60076シリーズ	一般的な変圧器の要件、温度上昇、絶縁試験、短絡耐性および関連する技術要件

 

IEEE C57.12.20-2023最大定格 60 Hz 架空型配電変圧器をカバーします。500 kVAを超えない高電圧定格34.5 kV。これは規格の範囲であり、すべての柱に設置された設置に対する普遍的な容量定格ではありません。実際の変圧器の最大サイズは、柱の構造、取り付け機器、およびユーティリティの設置要件によっても異なります。

IEC ベースのプロジェクトの場合、関連するIEC60076シリーズ電気設計とテストを管理します。IEC 60076-2液浸変圧器の温度上昇に対処し、IEC 60076-3絶縁レベルと絶縁試験をカバーします。

 

 

どちらの構成も架空配電システムで使用されますが、巻線接続、負荷特性、取り付け配置が異なります。

 

単相柱上変圧器

 

A 単相柱上変圧器通常、住宅の建物、農場、田舎の土地、および小規模な商用負荷に単相電力を供給します。一般的な評価には次のものがあります。10、15、25、37.5、50、75、100、167kVA、ただし、より小さなユニットも利用可能です。

 

北米の接地 Y 字配電ネットワークでは、相導体とシステムの中性点の間に変圧器が接続される場合があります。たとえば、次のようなフィーダで動作します。12,470Y/7,200 Vおよそ相と中性点間 7,200 V。この配置で接続された変圧器は、通常、フィーダが 12.47 kV システムとして識別されている場合でも、適切な相中性線間電圧の定格を持つ一次巻線を使用します。

 

A 120/240 V 分相二次は、照明および一般コンセント用の 120 V 接続と、高電圧の家庭用機器用の 240 V 接続を提供します。産業または地域の流通要件に応じて、さまざまな二次手配が利用可能です。

一次ブッシングの配置はネットワーク接続によって異なります。シングルブッシュ設計適切な接地システムとともに使用されますが、2つのブッシュ設計巻線の両端を外部接続する必要があるアプリケーション向けに、2 つの絶縁された一次端子を提供します。

 

 

三相柱上変圧器

 

A 三相柱上変圧器は、農業用ポンプ、作業場の機械、換気システム、商用電気設備などの三相負荷を供給します。

 

1 つのオプションは、単一三相変圧器1 つのタンクに完全な三相コアと巻線アセンブリが含まれています。もう一つは、3つの変圧器バンク、3 つの単相ユニットを適切な三相配置に接続することによって形成されます。

単一の三相タンクは統合アセンブリを提供し、個別のタンクと取り付けコンポーネントの数を減らすことができます。単相変圧器のバンクにより、個々のユニットの交換の可能性が提供され、電力会社は標準化された単相機器を使用できるようになります。

 

選択は戦車の数以上に影響します。巻線接続、位相バランス、保護調整、総設置重量、二次電圧要件配信システムと互換性がある必要があります。一部のネットワークでは、オープンデルタ配置を 2 つの単相変圧器で使用できますが、その容量と負荷特性は、完全な 3 つの変圧器バンクとは異なります。

 

 

 

一般的な柱上変圧器は次のもので構成されます。磁気コア、絶縁巻線、スチールタンク、絶縁液、ブッシング、ポール取り付け金具。コアと巻線アセンブリは絶縁流体に浸漬されており、これにより誘電体が絶縁され、能動部品からタンクに熱が伝達されます。

 

方向性電磁鋼板磁気特性が無負荷損失の制御に役立つため、変圧器のコアによく使用されます。アモルファス金属コアは、より低いコア損失が要求される特定の設計で利用可能です。巻線には銅またはアルミニウムの導体が使用され、通常の動作電圧と指定された誘電試験に耐えるように絶縁が施されています。

 

スチールタンクはアクティブアセンブリをサポートし、湿気や屋外の汚染から保護します。溶接ジョイント、カバー シール、ブッシング ガスケットは、液体封じ込めシステムの一部を形成します。この設計は、動作温度の上昇および下降に伴う絶縁液体の体積の変化にも対応します。

 

ブッシングと外部接続

高電圧ブッシングは、架空送電線と変圧器巻線の間に絶縁接続を提供します。低電圧ブッシングは、出力引込線に電力を供給します。

 

磁器およびポリマー製ブッシング電圧クラス、機器設計、およびユーティリティ要件に従って使用されます。端子の寸法とコネクタの材質は、指定されている場合は銅またはアルミニウム接続を含む、選択した導体に対応する必要があります。

 

タンクには通常、接地設備、吊り上げポイント、および取り付けブラケットが組み込まれています。モデルによっては、追加のフィッティングが含まれる場合があります。圧力リリーフ装置、オイルレベル表示、ドレン接続またはサンプリングの提供.

 

 

従来の保護と CSP 保護

 

従来の柱上変圧器一般に、別途設置された保護装置に依存します。一次ヒューズカットアウトにより、指定された障害状態の間、変圧器を絶縁することができ、一方、避雷器は、落雷やスイッチングイベントに伴う過渡過電圧を制限します。

 

A 完全自己保護 (CSP) 変圧器選択された保護機能をトランスアセンブリに組み込んでいます。デザインによっては、次のものが含まれる場合があります。内部一次ヒューズ、低電圧回路ブレーカー、および避雷器。一部の構成では、外部操作ハンドルまたは過負荷表示が提供されます。

CSP の保護構成はメーカー、容量、電圧クラスによって異なります。これらによって、上流の障害レベルを評価したり、配電フィーダと保護を調整したりする必要がなくなるわけではありません。

 

 

柱上変圧器の電気的性能は、定格容量、電圧比、損失、短絡インピーダンス、熱特性.

 

無負荷損失接続された機器に電気が供給されていない場合でも、変圧器が通電されるたびに発生します。これは主にコア内の磁気損失に関連しています。負荷損失巻線および関連する漂遊損失メカニズムを流れる電流によって生成され、電気負荷が増加するにつれて増加します。

 

の削減無負荷損失で40Wおよそを表します年間350kWhの電力量8,760 時間連続通電した変圧器の場合。常時通電されている数百台のユニットを含む配電ネットワーク全体では、鉄損の違いが年間エネルギー消費量に目に見える影響を与える可能性があります。

 

電気定格によって、二次端子に流れる電流も決まります。たとえば、240 V を供給する 50 kVA 単相変圧器定格二次電流は約208 A. A 415 V を線間で供給する 100 kVA 三相変圧器およそ運ぶ1 ラインあたり 139 A定格平衡負荷時。これらの電流は、二次端子の選択、導体のサイズ、および接続の配置に影響を与えます。

 

短絡インピーダンス負荷時の電圧降下と変圧器の二次側で利用可能な故障電流に影響します。一般に、インピーダンスが低いほど、上流のシステム インピーダンスの影響を受けて、予想される故障電流が大きくなります。測定されたインピーダンス値だけでは、変圧器の完全な短絡耐性を確立することはできません。巻線の機械設計と該当する耐力要件も満たさなければなりません。

 

柱上変圧器は一般的に使用されますONAN冷却、巻線からの熱が絶縁液体に入り、ポンプやファンを使わずにタンク表面を通って周囲の空気に放出されます。

 

連続負荷能力は、周囲温度、巻線温度上昇、冷却表面積によって異なります。周囲温度が高い場所や標高が高い場所では、指定された温度制限を維持するために変圧器に異なる熱設計や動作定格が必要になる場合があります。

 

 

変圧器の製造は、コアと巻線アセンブリ。コアの積層は必要な磁気特性を維持するために積み重ねられて固定され、同時に巻線は導体の配置、絶縁体の厚さ、電気的クリアランスを制御して形成されます。

 

組み立てられた巻線と絶縁体は、オイルを充填する前に乾燥されます。固体絶縁体に水分が残ると、絶縁耐力が低下し、動作中の絶縁劣化につながる可能性があります。したがって、乾燥および液体充填プロセスは、変圧器の長期的な絶縁性能に密接に関係しています。

 

のスチールタンクアクティブなアセンブリと指定された付属品が取り付けられる前に、製造および溶接されます。溶接されたジョイント、ブッシング、ガスケット、カバー接続部の機械的完全性と漏れがチェックされます。その後、タンクは設置環境に適したコーティング システムで仕上げられます。

 

組み立て後、工場の電気検査対策巻線抵抗、電圧比、極性または位相関係、無負荷損失、負荷損失および短絡インピーダンス。誘電試験では、絶縁システムが指定された電気要件に対して検証されます。

適用可能な方法に基づくテストIEEE C57.12.90またはIEC 60076プロジェクトに必要な追加チェックによって補足される場合があります。温度上昇、雷インパルス、および短絡耐性テストは、該当する設計または型式テスト要件を通じて対処され、製造されたすべてのユニットに対して自動的に繰り返されるわけではありません。

 

最終検査では次の点も検査されます。タンク仕上げ、ブッシング、取り付けブラケット、接地接続、銘板、および取り付けられている付属品。電気テストの記録と識別の詳細は、対応する変圧器のシリアル番号に関連付けられています。

 

 

柱上変圧器の動作重量には、タンク、コアと巻線、絶縁液、取り付けられている付属品。この重量は、取り付けブラケットまたは支持プラットフォームを介してポールに作用します。

 

小型の単相ユニットは、適切なハンガー配置を使用してポールに直接取り付けることができます。大型の変圧器や三相設備では、クロスアーム、プラットフォーム、または 2 極の支持構造が必要になる場合があります。機械設計では、機器の重量、取り付け形状、環境負荷を考慮する必要があります。

 

屋外に設置すると、変圧器は絶縁と耐用年数に影響を与える条件にもさらされます。

 

電気的クリアランスシステムの電圧、近くの導体の配置、および地域の電力会社の要件によって異なります。ブッシング、ヒューズカットアウト、および避雷器は、隣接する通電中の機器や接地された構造物から十分に離す必要があります。

 

風、氷、地震による荷重、該当する場合、支持構造と取り付け金具に影響を与えます。鳥やその他の野生動物がいる場所では、接触関連の障害を減らすために、絶縁ブッシュ カバーと追加の野生動物保護コンポーネントが必要になる場合があります。

沿岸地域では、浮遊塩分により、露出した鋼材や付属品の劣化が促進される可能性があります。に適合するように設計されたコーティングシステムIEEE C57.12.30適切な耐食性ハードウェアとともに、適切なポールマウント機器用に指定できます。

 

高い周囲温度、太陽光への曝露、空気の移動の制限により、変圧器の動作温度が上昇する可能性があります。空気密度の低下は熱放散と外部断熱性能に影響を与えるため、設置場所の高度も考慮事項となります。

 

これらの設置条件は、必要な kVA および電圧定格が正しい場合でも、変圧器全体の配置の適合性に影響します。

 

 

柱上変圧器は主に配電網で使用されます。架空高圧電線特に、地上レベルの機器スペースが限られている場合、または負荷が広いエリアに分散されている場合に最適です。

 

農村部の住宅分布一般的に、単相ユニットを使用して、個々の住宅、集合住宅、コミュニティの建物に電力を供給します。中圧フィーダに沿って変圧器を配置すると、単一の低圧回路を過度の距離に延長することなく、低圧引込線が近くの顧客に到達できるようになります。

 

農業施設灌漑ポンプ、穀物処理装置、換気、冷凍、農場の建物に電力が必要な場合があります。小規模な設備は単相電源で動作しますが、大型のモーター駆動機器は多くの場合三相電力を必要とします。これらの負荷に必要な変圧器容量は、モータの起動特性と動作デューティに影響されます。

 

商業施設ロードサイドの企業、田舎の店舗、小さな倉庫、サービスビルなどは、既存の電力網が架空線を使用している柱に設置された配電設備から電力を受け取ることができます。

 

軽工業用地作業場、処理装置、補助電源システムに三相変圧器を使用する場合があります。機器は、複合動作負荷と、モーターまたはその他の断続的な大電流負荷の始動に伴う電圧変化に対応する必要があります。

 

遠隔地コミュニティと分散型ユーティリティ ネットワーク個々のユニットを架空送電線に沿った適切な場所に設置できるため、柱上変圧器も使用します。変圧器の位置と定格は、接続された負荷の分布を反映するように選択できます。

 

 

 

 

でオクタルパイプ、柱上変圧器の仕様は、実際の配電システムおよび設置条件に照らして検討されます。の一次巻線電圧、定格容量、二次接続、絶縁レベル、ブッシュ配列および保護装置一緒にチェックされます。接地された Y 字ネットワークでは、フィーダの線間電圧は相から中性点への変圧器巻線にかかる電圧とは異なるため、正しい一次電圧定格が特に重要になります。交換用ユニットについては、既存の取り付け位置と導線接続設置時の変更を最小限に抑えることも考慮されています。

 

機器の詳細はプロジェクトのドキュメントに反映されます。一般配置図、銘板データ、工場テストレポート、梱包情報出荷用に準備された変圧器に適合しています。リピート注文や交換プロジェクトの場合は、以前の仕様や図面を参照して、必要な仕様を維持できます。電気定格、端子配列および取り付けの詳細.

 

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