変圧器油タンク: 構造、要件、設計上の考慮事項

油入変圧器について話すとき、人々は通常、コア、巻線、絶縁、または冷却システムに焦点を当てます。{0}の変圧器油タンク常に同じ注目を集められるわけではありません。しかし実際には、これは変圧器全体のかなり重要な部分です。

タンクは絶縁油を保持し、アクティブ部品を保護し、冷却装置と付属品をサポートし、動作中および輸送中の機械的負荷に対処する必要があります。大型の変圧器の場合、その設計は驚くほど複雑になる可能性があります。

用途に応じて、変圧器オイルタンクは、6kV、10kV、35kV、66kVから110kV、220kV、330kV、500kV、±500kVへの変換変圧器。同様の設計原則が 330kV および 500kV 並列リアクトルにも適用されます。

では、優れた変圧器オイルタンクとは何でしょうか?詳しく見てみましょう。

変圧器油タンクの基本要件

変圧器油タンクの最も明白な仕事は次のとおりです。変圧器油を封入し、コアと巻線を保護します。ただし、それは話の一部にすぎません。

タンクは、十分な機械的強度を備え、信頼性の高い密閉性を維持し、選択された冷却システムと連携して、持ち上げや輸送中に安定性を保つ必要もあります。

変圧器の電圧と容量が増加するにつれて、当然のことながら要件はより厳しくなります。

一つ指摘しておきたいことは、真空抵抗。変圧器の製造中に、タンクの乾燥と油の充填のため真空処理が行われる場合があります。通常の大気圧下では十分な強度を持つタンクでも、構造が適切に設計されていないと、真空下では十分な性能を発揮できない可能性があります。

そのため、タンクの剛性、補強材、フランジの構造、溶接の品質がすべて重要になります。

変圧器油タンクの分類と構造

変圧器の油タンクを分類するにはいくつかの方法があります。最も実用的なのは次の 2 つです。冷却方法そしてによってタンク形状.

変圧器油タンクの冷却方式による分類

冷却システムはタンクの設計に直接影響します。

自然冷却変圧器では、コアと巻線からの熱が絶縁油に伝達され、タンク表面、ラジエーター、または波形壁を通して放出されます。

大型の変圧器では、強制オイル循環が使用されることがよくあります。ここでは、ポンプと外部クーラーが追加され、タンクには適切に設計されたオイルの入口と出口の接続が必要です。タンク内では、オイルは単にランダムに循環するのではなく、適切な領域を移動する必要もあります。

一般的な変圧器の冷却方法には次のものがあります。

オナン- オイル ナチュラル エア ナチュラル

オナフ- 石油 天然空力

OFAF- 石油 強制空軍

OFWF- 油強制 水強制

タンクと冷却システムは 1 つのシステムとして設計する必要があります。それらを完全に別個のコンポーネントとして扱おうとすると、オイルの分配不良、不必要な圧力損失、または局所的なホットスポットが発生する可能性があります。

タンク形状による分類

タンクの形状は、変圧器のオイル タンクを分類するもう 1 つの一般的な方法です。

平らな壁のタンク-一般的に小型および中型の変圧器に使用されます。-これらは比較的シンプルで、外部ラジエーターと組み合わせることができます。

波形-壁タンク冷却面を増やすために波形鋼板を使用します。波形の壁は、温度変化によるオイル量の変化にも対応できます。

大型電源トランスの場合、ベル-タイプまたは取り外し可能な-カバータンク広く使われています。上部タンクセクションは下部セクションから持ち上げて取り外すことができるため、エンジニアは組み立て、検査、メンテナンス中にコアや巻線にアクセスできます。

すべての変圧器に最適な単一のタンク形状はありません。正しい選択は、容量、電圧、冷却方法、輸送制限、メンテナンス要件によって異なります。

一般的な変圧器油タンクの構造

中小規模の変圧器油タンク-

小規模または中規模の組織の構造-変圧器油タンク通常はかなり単純です。

これは、溶接鋼板、タンク カバー、リフティング ラグ、接地点、ラジエーター接続部、オイル ドレンおよび充填コンポーネント、温度計インターフェイス、ブッシュ開口部で構成されます。

コンパクトな配電変圧器の場合、タンク自体も放熱に大きく貢献します。たとえば、波形の壁は、多数の外部ラジエーター パネルを必要とせずに追加の冷却領域を提供します。

それでも、シンプルだからといって重要ではないというわけではありません。

溶接不良、フランジの変形、または表面の凹凸があると、シールの問題が発生する可能性があります。小さな油漏れは、最初は深刻に見えないかもしれませんが、最終的には変圧器に湿気が侵入したり、油レベルが低下したりする可能性があります。

大型変圧器油タンク

大型の電源トランスの場合は別の話になります。

大型タンクには、タンク本体、タンク カバー、ベル型上部セクション、ラジエーター、オイル ポンプ、クーラー、コンサベータ接続、圧力逃がし装置、ブッシング タレット、ケーブル ボックス、吊り上げ構造、輸送用備品が含まれる場合があります。-

そして、これらすべての部分が連携して機能する必要があります。

タンクは、寸法精度を維持しながら非常に大きな質量をサポートする必要があります。また、輸送中の振動、設置中の吊り上げ力、製造および操作中の圧力または真空条件にも耐える必要があります。

したがって、220kV、330kV、500kV の変圧器の場合、タンクは単なる組み立てられた鋼製の箱ではありません。注意深く設計された機械構造です。

変圧器油タンク構造の主な設計上の考慮事項

多くの詳細が変圧器タンクの信頼性に影響を与える可能性があります。設計の初期段階では見落としやすいものもあります。

タンクエッジ構造

タンクのエッジ、特にフランジの周囲は、強度と密閉性の両方にとって重要です。

フランジには、ボルトを締め付けたときに過度の変形を防ぐために十分な剛性が必要です。フランジが曲がると、ガスケットの圧縮が不均一になり、漏れが発生する可能性があります。

大型タンクの場合は、エッジの補強や追加の補強材が必要になる場合があります。溶接熱により変形が生じる可能性があるため、溶接手順も慎重に管理する必要があります。

サスペンション構造

大型変圧器には、強力で信頼性の高い吊り上げおよび吊り下げ構造が必要です。

吊り上げラグとジャッキポイントは、変圧器の重心と予想される吊り上げ荷重に従って配置する必要があります。設計では静的な重量だけを考慮すべきではありません。取り扱いや輸送中の動的荷重も考慮する必要があります。

非常に大型の変圧器の場合、輸送がエンジニアリング作業の主要な部分を占める場合があります。道路や鉄道輸送中にタンクは振動や加速度を受ける可能性があるため、それに応じた構造設計が必要です。

フランジ接続構造

フランジは、タンクカバー、ラジエーター、バルブ、コンサバレーター、ブッシュなどの部品に使用されます。

適切に設計されたフランジ接続は、十分な強度を提供し、さらに重要なことに、長期間にわたって均一なガスケット圧縮を維持する必要があります。-

フランジの設計では通常、次のことが考慮されます。

 機械的強度

 ボルト容量

 ガスケットの圧縮

 溶接精度

 加工公差

 長期的なシール性能-

ガスケット自体も変圧器油および予想される動作温度と適合する必要があります。

変圧器のシール

油漏れは変圧器メーカーにとって絶対に避けたいものの一つです。

漏洩の可能性のある箇所には次のものがあります。タンク-カバー フランジ、ラジエーター接続部、バルブ、ブッシング インターフェース、検査カバー、パイプ継手.

そのため、タンクの設計プロセスの最初からシールを考慮する必要があります。最終的なアセンブリの詳細として扱うべきではありません。

ここでも溶接の品質が重要です。溶接が不十分だと、特にタンクが油圧、温度変化、または真空状態にさらされる場合に漏れ箇所になる可能性があります。

良好な密閉性は、変圧器への湿気の侵入を防ぐのにも役立ちます。湿気は絶縁性能と経年劣化に大きな影響を与える可能性があるため、これは高電圧変圧器にとって特に重要です。-

タンク本体位置決め構造

アクティブ部分はタンク内の正しい位置に留まらなければなりません。

これは輸送中に特に重要になります。大型の変圧器は振動、加速度、衝撃負荷を受ける可能性があるため、コアと巻線アセンブリが不必要に動いてはなりません。

位置決め構造は、アクティブ部分への過度のストレスを回避しながら、機械的拘束を提供します。

構造も実用的でなければなりません。変圧器の作業を不必要に難しくすることなく、組み立てとメンテナンスを可能にする必要があります。

強制油冷用オイルガイド構造

強制油循環を使用する変圧器の場合、油が適切な場所に到達する必要があります。

ポンプを設置して冷却の問題が解決したと考えるだけでは十分ではありません。

内部オイルの分配が不十分な場合、全体のオイル流量が許容範囲内に見えても、特定の巻線領域が十分に冷却されず、局所的なホット スポットが発生する可能性があります。

ガイドプレート、隔壁、流路を使用して、オイルを必要な領域に導くことができます。それらの設計は、変圧器の熱計算と調整する必要があります。

理想的には、システムは圧力損失を制御しながら良好なオイル分配を提供する必要があります。

タンクの磁気シールド

巻線からの漏れ磁束が鋼製タンクに侵入する可能性があります。これにより、タンクの壁に渦流が発生し、追加の損失や局所的な加熱が発生する可能性があります。

この問題は、大容量の変圧器でより顕著になります。{0}

漏れ磁束が特に強い場所に磁気シールドを設置できます。適切なシールドは漂遊損失を低減し、タンク温度の過度の上昇を防ぎます。

ただし、シールドは、漏れ磁束がある場所に金属プレートを追加するだけでは済みません。形状、材質、位置、接地配置はすべて慎重に検討する必要があります。

タンクの電磁シールド

電磁シールドは磁気シールドと密接に関連していますが、この 2 つはまったく同じものではありません。

大電流のリード線、ブッシング、巻線端、その他のコンポーネントは集中した電磁場を生成する可能性があります。{0}}タンクとそのシールド システムを設計する際には、これらの分野を考慮する必要があります。

大型の電力変圧器の場合、電磁シミュレーションは、磁束密度が高く、潜在的な漂遊損失の問題がある領域を特定するのに役立ちます。{0}}

たとえば、有限要素解析は、エンジニアがタンクを製造する前に調整を行うのに役立ちます。{0}通常、これは、変圧器をすでに組み立てた後で加熱の問題を解決しようとするよりもはるかに簡単です。

タンクの遮音・騒音低減構造

変圧器のノイズは、コアの磁歪、電磁力、機械振動など、いくつかの発生源から発生します。

タンクはこの振動を伝達し、可聴ノイズとして放射する可能性があります。

これは、変圧器が住宅の建物、病院、商業施設、データセンター、またはその他のノイズに敏感なエリアの近くに設置されている場合に、大きな問題となる可能性があります。{0}}

したがって、設計段階でタンクの剛性、補強材の配置、振動伝達経路を考慮する必要があります。

騒音を低減するということは、必ずしもタンクを極端に厚くすることを意味するわけではありません。多くの場合、よりスマートな構造設計により、不必要な重量を追加することなく振動を制御できます。

ブッシングライザーとパイプジョイントの設計

ブッシングとパイプ継手は、変圧器タンクと外部機器の間の重要なインターフェースです。

ブッシング ライザーは、必要な電気絶縁距離を維持しながら、適切な機械的サポートを提供する必要があります。また、取り付け公差や熱膨張も考慮する必要があります。

ラジエーター、コンサベータ、クーラー、バルブのパイプ継手は、設置とメンテナンスが実用的であるように配置する必要があります。

大型の変圧器では、このレイアウトは輸送寸法にも影響します。工場内で完全に機能する接続でも、変圧器が狭い輸送ルートを通過する必要がある場合に問題が発生する可能性があります。

したがって、繰り返しになりますが、機械的、電気的、輸送上の要件を一緒に考慮する必要があります。

変圧器油タンクの主要な設計要素

のデザイン変圧器油タンク適切な鋼板の厚さを選択するだけではありません。

機械的強度、熱的性能、オイルの流れ、シール、電磁効果、振動、製造プロセスはすべて関連しています。

高圧変圧器の場合、これらの要素はさらに密接に関係します。{0}タンク構造の変更は、オイルの流れに影響を与える可能性があります。ブッシングの配置を変更すると、絶縁クリアランスや輸送時の寸法に影響が出る可能性があります。シールド配置の変更は漂遊損失に影響を与える可能性があります。

つまり、タンクの設計は変圧器の設計の一部であり、後付けではありません。{0}}

高電圧変圧器用の変圧器オイルタンクの設計-

変圧器の容量と電圧が増加するにつれて、オイルタンクはより要求の厳しいエンジニアリングコンポーネントになります。

たとえば、500kV 変圧器には大量の絶縁油が含まれる可能性があり、非常に大きな寸法になります。タンクには、複数のラジエーターまたはクーラー、オイル ポンプ、ブッシング、圧力逃がし装置、保守装置接続および輸送用備品を収容する必要がある場合があります。-

同時に、電流レベルが高いと、漏れ磁束と漂遊損失が増加する可能性があります。したがって、巻線の端や高電流リード線に近い領域には、追加の電磁解析とシールドが必要になる場合があります。-

のために±500kVコンバータ変圧器、要件はさらに厳しいものになります。これらの変圧器は通常非常に大きく、タンクの設計では絶縁調整、冷却性能、熱負荷、機械的強度、輸送条件を考慮する必要があります。

同じことが当てはまります330kVおよび500kV並列リアクトル。同社のオイルタンクは、必要な機械的強度を維持しながら、電磁効果、振動、冷却、密閉、輸送負荷に対処する必要があります。

変圧器油タンクの製造品質

適切に設計されたタンクであっても、製造品質が十分でないと問題が発生する可能性があります。{0}

鋼板の品質、切断精度、溶接手順、フランジ加工、寸法公差、漏れ検査、表面処理はすべて、仕上がりに直接影響します。変圧器タンク.

溶接は特に注意が必要です。熱が高すぎると変形が発生する可能性があり、不十分な溶け込みや溶接品質の低下は漏れの原因となる可能性があります。

製造後、変圧器タンクは漏れ検査、寸法検査、その他の品質検査を受ける場合があります。これらの検査は、タンクがアクティブ部品、ラジエーター、ブッシング、その他のコンポーネントに適していることを確認するのに役立ちます。

大型の輸出用変圧器の場合は、輸送寸法も慎重に確認する必要があります。吊り上げポイント、ジャッキ ポイント、輸送設備は、生産の最後に単に追加するのではなく、実際のルートと取り扱い方法に合わせて設計する必要があります。-

Yawei 変圧器オイルタンク ソリューション

ヤーウェイトランスフォーマーさまざまな電圧レベルや用途に合わせて油入変圧器とサポート タンク構造を設計、製造しています。{0}

の変圧器油タンク変圧器容量、電圧クラス、冷却方式、設置環境、輸送条件、お客様のご要望に応じて設計が可能です。

小型の配電変圧器の場合、通常はコンパクトな構造、効果的な冷却、信頼性の高いシールに重点が置かれます。大型の電源変圧器の場合、機械的強度、オイルの流れ、電磁シールド、ノイズ制御、吊り上げおよび輸送をカバーする設計がより包括的になります。

標準の変圧器タンクから、高電圧および大容量の変圧器用にカスタマイズされた構造に至るまで、タンクは完全な変圧器システムの一部として機能する必要があります。{0}

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