電力システムの分野では、110kV 変圧器は電圧レベルの昇圧または降圧において重要な役割を果たし、効率的で信頼性の高い送電と配電を保証します。 110kV および 115kV 変圧器の大手サプライヤーとして、当社はこれらの高電圧変圧器の効果的な冷却方法が非常に重要であることを理解しています。このブログでは、110kV 変圧器に採用されているさまざまな冷却方法を検討します。
1. 油浸冷却
油浸冷却は、110kV 変圧器にとって最も一般的で効果的な方法の 1 つです。トランスのコアと巻線は絶縁油が満たされたタンクに浸漬されています。オイルには、電気絶縁と熱放散という 2 つの主な目的があります。
自然油冷(ONAN)
ONAN（Oil Natural Air Natural）冷却方式では、トランスコアや巻線で発生した熱を周囲のオイルに伝えます。加熱されたオイルは自然対流によって上昇し、その熱がタンク壁に伝わります。タンクは、自然な空気循環を通じて周囲の空気に熱を放散します。この方法はシンプルで信頼性が高く、負荷要件が比較的低い変圧器に適しています。小型から中型の 110kV 変圧器や、負荷が比較的安定しているアプリケーションでよく使用されます。
強制油冷(ONAF)
ONAF (Oil Natural Air Forced) 冷却方式は、ONAN 方式を改良したものです。オイルの自然循環に加えて、変圧器の放熱フィンに空気を送り込むためにファンが使用されます。これにより、オイルから空気への熱伝達率が増加し、変圧器がより高い負荷に対応できるようになります。ファンはオイルの温度または変圧器の負荷に基づいて制御できるため、さまざまな動作条件下でも効率的な冷却が保証されます。
強制給油および強制空冷 (OFAF)
OFAF (Oil Forced Air Forced) 冷却方式は、冷却プロセスをさらに進化させます。この方法では、ポンプを使用して変圧器とラジエーターにオイルを循環させ、ファンを使用してラジエーターに空気を送り込みます。この強制オイル循環と強制空冷の組み合わせにより、変圧器の放熱能力が大幅に向上します。 OFAF - 冷却変圧器は非常に高い負荷を処理でき、大規模な送電および配電システムで一般的に使用されます。
2. 乾式冷却
乾式変圧器は、特に油漏れや火災の危険が懸念される用途において、油浸変圧器の代替品です。乾式冷却では、巻線は固体の絶縁材料で作られており、熱は周囲の空気に直接放散されます。
自然空冷 (AN)
AN（Air Natural）冷却方式では、変圧器で発生した熱を自然対流により周囲の空気に放熱します。変圧器は熱伝達を高めるために大きな表面積を持つように設計されています。この方法は、負荷要件が比較的低い小型から中型の乾式 110kV 変圧器に適しています。
強制空冷（AF）
AF (Air Forced) 冷却方式では、ファンを使用してトランス巻線に空気を強制的に通します。これにより、熱伝達率が増加し、変圧器がより高い負荷を処理できるようになります。ファンは巻線の温度や変圧器の負荷に基づいて制御できるため、さまざまな動作条件下でも効率的な冷却が保証されます。
3. 水冷システム
水冷システムは、110kV 変圧器を冷却するためのもう 1 つのオプションです。これらのシステムは、変圧器から熱を逃がすための冷却剤として水を使用します。
直接水冷
直接水冷では、水は変圧器巻線または巻線と接触する熱交換器を通して直接循環されます。水は巻線から熱を吸収し、冷却塔または他の熱放散装置に伝達します。直接水冷は非常に効率的な熱伝達を実現しますが、信頼性の高い水の供給と、腐食やスケールを防ぐための適切な水処理が必要です。
間接水冷
間接水冷では、熱交換器を使用して変圧器オイルから水に熱を伝達する閉ループ システムが使用されます。次に、水は熱を冷却塔または他の熱放散装置に伝達します。直接水冷に比べて水漏れや汚れが少ない方式です。
4. ハイブリッド冷却システム
ハイブリッド冷却システムは、さまざまな冷却方法を組み合わせて、最適な冷却パフォーマンスを実現します。たとえば、変圧器は通常の動作では油浸冷却を使用し、ピーク負荷期間には水冷または強制空冷に切り替えることがあります。ハイブリッド冷却システムは柔軟性とエネルギー効率を提供し、最適な温度を維持しながら変圧器をさまざまな負荷レベルで動作させることができます。
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参考文献
- 変電所エンジニアリング、第 3 版、Turan Gonen 著
- 『Power System Analysis and Design』第 5 版、J. Duncan Glover、Mulukutla S. Sarma、Thomas J. Overbye 著