電力変圧器と配電変圧器: 主な違いと用途

 

電力変圧器と配電変圧器は現代のあらゆる電力ネットワークの中心に位置しており、それらの違いを理解することは送電システムや配電システムに携わるすべての人にとって不可欠です。もちろん、これらは同じ電磁原理に基づいて構築されていますが、その動作方法-と電力会社がどれを使用するかを決定する方法-は大きく異なる場合があります。

日常の送電網の中で実際に目に入るのは配電変圧器です。静かな通りの電柱からぶら下がっている単相ボックス-や、交通量の多い商業地区の近くでブーンという音を立てている三相ユニット--は、すべてバックグラウンドで静かに電圧を下げて家庭や企業が使用できるようにします。一方、変圧器は上流にあり、変電所での重労働を行って、送電網に大量の電力を送ります。

原則は同じですが、詳細はどうですか?まったく違います。損失、冷却、保護、設置場所はすべてシステム内の場所によって異なります。-間違ったタイプを選択すると、突然非効率になるだけでなく、安全性も低下する可能性があります。

電力変圧器と配電変圧器の違いを理解することは、送電または配電ネットワークで適切なユニットを選択するために不可欠です。

 

1. 定義とコア機能

 

1.1 電源トランス – 概要と機能

 

電源トランスの主な特徴

 

 高電圧＋高容量（MVA定格が大きい）

 ほぼ一日中フル負荷に近い状態で動作する

 継続的な重い負荷による銅損失の最適化を重視-

 より複雑な冷却システム（ONAN、ONAF、OAFAF、場合によっては水冷によるオイル強制冷却）

 厳しい断熱要件

 通常、伝送アプリケーション用のスターデルタ ベクトル グループ

その主な役割は、電圧を上昇させる（発電機から送電線まで）または降圧する（送電線から副送電線まで）ことです。-

 

1.2 配電変圧器 – 定義と目的

 

配電変圧器の種類

 

単相配電変圧器-

これらは、住宅街、屋外照明回路、小規模商業ユーザーにとって主力製品です。これらは通常、三相線から給電され、各相には独自の独立した二次巻線が装備されています。-シンプルで信頼性が高く、低負荷から中負荷のアプリケーションに最適です。-

 

三相配電変圧器-

負荷が大きくなった場合、-産業作業場、商業ビル、または混合施設-など-三相ユニットが介入します。三相ユニットはデルタ結線またはスター結線で構成でき、多くの場合中性線を共有するため、平衡型の高容量アプリケーションに適しています。-

2. 技術パラメータの比較

電力変圧器と配電変圧器の性能を評価する場合、電圧クラス、BIL、冷却方法、磁束密度などのいくつかの技術パラメータがすぐに際立ちます。

電圧レベルと絶縁要件

電力変圧器と配電変圧器の構造を比較すると、最初の違いの 1 つは電圧クラスにあります。電力変圧器は通常、66 kV、110 kV、220 kV、または 400 kV で動作し、スイッチングや雷インパルスに対処するために非常に高い BIL を必要とします。標準的な dist 変圧器は通常、33 kV、22 kV、または 11 kV を受け取り、それを 400/230 V に降圧し、グリッド内の最後の降圧変圧器として機能します。-

 

定格容量

電源トランスの定格は通常、50 MVA から 1000 MVA 以上の範囲にあります。ただし、配電変圧器ははるかに小さく、-多くの場合、柱上設置ユニットでは 10～500 kVA-、パッド設置ユニットでは数 MVA に達します-。単相配電変圧器は地方の負荷をサポートしますが、三相配電変圧器ユニットはよりバランスの取れた商用負荷を処理します。

 

コアの設計と磁束密度

電源変圧器は物理的なサイズを最小限に抑える必要があるため、より高い磁束密度で動作します-通常は 1.6～1.8 T-。配電変圧器は、無負荷損失を低減するために 1.4 ～ 1.6 T を使用します。これは、配電変圧器が軽負荷で長時間動作する可能性があるため、重要な要素です。

 

損失と効率の哲学

損失の最適化は大きく異なります。電源トランスは負荷 (銅線) 損失を優先し、多くの場合効率が 99.5% を超えます。

配電変圧器は、DOE または IEC 層の効率要件に従って、24 時間年中無休の動作プロファイルによる無負荷（コア）損失を優先します。{0}

タップチェンジャー

電源トランスは、ほとんどの場合、ライブ電圧調整に OLTC を使用します。配電変圧器は通常、オフ-回路タップ スイッチを使用し、設置時に ±2.5% または ±5% を調整します。

 

冷却技術

大型の電力変圧器では、ONAN、ONAF、OAFF、および OFWF 冷却が使用されます。配電変圧器はほぼ ONAN の自然対流のみに依存しています。

 

ベクトルグループ

電源変圧器は、グリッド設計に応じて Yd11、Yd1、または Dy1 を使用する場合があります。配電変圧器-特に三相配電変圧器ユニット-は、安定した LV 中性点接地のために Dyn11 を採用することが最も一般的です。

 

機械構造

電源変圧器には、ラジエーター、コンサバレーター、ポンプ、ファン、ガス監視、オンライン DGA センサーなどの複雑な補助システムが含まれています。配電変圧器は依然としてシンプルで交換が容易であり、電力会社にとって不可欠です。

 

3. 動作特性

 

ロード動作

電源変圧器は、高い負荷率と継続的な負荷の高い動作にさらされます。配電変圧器では、住宅のピークは夜間、商用のピークは日中など、変動する負荷が発生します。これらのさまざまな負荷プロファイルは、コアの設計と熱挙動に影響を与えます。

 

これらの対照的な負荷パターンは、実際の電力変圧器と配電変圧器の動作における実際的な違いをさらに浮き彫りにします。{0}

 

4. アプリケーション

変圧器は、発電所、主要送電網変電所、送電相互接続、および再生可能エネルギー輸出所に供給されます。配電変圧器は、近隣地域、商業地区、農村部の給電線、工業団地に最終的な降圧電圧を供給します。-柱-設置型とパッド-設置型の降圧変圧器構成は両方とも、MV 配電ネットワークのバックボーンを形成します。

 

5. 電力変圧器と配電変圧器を特定する方法

 

簡単な方法の 1 つは、高電圧伝送を処理する電源変圧器のサイズです。-通常、{1}}これらは発電所で電圧を上げたり、主要な変電所で電圧を下げるために作られているため、余分な容量が必要です。

しかし、サイズだけが唯一の手がかりではありません。場所もそれを与えます。

電源トランス発電所や大きな変電所-電力網内の負荷の高い場所-に座ります。

配電変圧器一方、エンドユーザーのより近くに住んでいます。これらは、基本的に家庭や中小企業に電力が供給される直前に、電柱の上、緑色のパッドで取り付けられたボックス内、または住宅地の近くにひっそりと置かれているのを目にすることができます。-

 

6. 電源トランスを配電トランスとして使用できますか?

短い答え: いいえ。あまり。

電源変圧器は高エネルギー回路用に設計されており、より高い電圧、より高い電流に対応し、より厳しい条件に耐える必要があるため、より強力な絶縁とより優れた冷却を備えています。{0}{1}

一方、配電変圧器ははるかに小さく、電圧を使用可能なレベルまで降圧することのみを目的としています。冷却効率はそれほど高くなく、絶縁体は同じ応力に対して評価されておらず、全体として高電圧動作向けに作られていません。-彼らにその役割を強制するのは危険ですし、正直言って不可能です。

したがって、どちらかを選択する場合は、絶縁レベル、冷却、耐電圧能力がすべて重要になります。 1 つは、はるかに高いサージ電圧や絶縁破壊電圧に対応できるように設計されています。-絶縁体はより厚く、より丈夫で、基本的にはアークや障害が発生することさえ考えられないように設計されています。

 

7. 今後の動向

デジタル化によりグリッドが再形成されています。配電変圧器では、スマート センサー、IoT 熱モニタリング、オンライン診断が普及しつつあります。電源トランスには、損失を低減するためにアモルファス金属コアの採用が増えています。再生可能エネルギー-特に屋上太陽光発電-では、逆給電の問題を管理するために、下流の各配電変圧器との調整を改善することが求められています。-都市化により地下ネットワークが拡大し続けており、パッド取り付け型降圧変圧器設置の需要が高まっています。{7}つまり、現場で電力変圧器と配電変圧器を識別する最も簡単な方法は、依然として場所、サイズ、絶縁レベルです。