中東における再生可能エネルギープロジェクトの技術レビュー中に、私たちは共通の状況に気づきました。
多くの技術仕様では、容量、などのパラメータが明確に定義されています。ただし、 電圧レベルの, インピーダンス、接続方法に関しては、多くの場合、「 損失要件の要件に準拠する IEC 60076」という 1 つの記述しかありません。
コンプライアンスの観点からは、この要件に問題はありません。ただし、20 年間の運転期間にわたる変圧器の電気コストの観点から見ると、損失のレベルはプロジェクト全体の収益性に直接影響します。
近年、 サウジアラビア、 UAE 、 カタールなどの国々は 、多数の太陽光発電所、工業団地、送電網アップグレードプロジェクトの開発を続けています。
これらのプロジェクトには、いくつかの共通の特徴があります。
長い動作サイクル;
年間稼働時間が長い;
周囲温度が高い;
高額な設備維持費.
変圧器は一度設置されると、通常 20 年以上動作することが期待されます。毎日発生する損失は年々蓄積され、長期的なコストに大きな影響を及ぼします。
したがって、変圧器の選択は、初期購入価格だけに焦点を当てるべきではありません。という 2 つの重要なパラメータを 無負荷損失 と 負荷損失 注意深く分析し、計算する必要があります。
中東プロジェクトの技術サポート中、 Zisheng Electricのエンジニアリング チームは 変圧器の損失性能を重要な評価要素として扱います。
以下に、実際のプロジェクトで遭遇した実践的な状況とアプローチをまとめます。
変圧器は 電磁誘導によって動作し 、電圧を上げたり下げたりします。このプロセス中に、 コアでは 磁化損失が発生し、 巻線では 抵抗損失が発生し、 漏れ磁束によって 追加の損失が発生します。入力電気エネルギーを 100% の効率で出力電力に変換することはできません。その違いは変圧器の損失です。
によると IEC 60076、変圧器の損失は主に 2 つのカテゴリに分類されます。
無負荷損失
負荷損失
それらの違いは、次の表で明確に説明されています。
アイテム |
無負荷損失 |
負荷損失 |
|---|---|---|
原因 |
コアの ヒステリシス損 と 渦電流損 |
巻線 抵抗損失 と漂遊損失 |
動作状態 |
変圧器が通電されるとすぐに存在します |
変圧器に負荷がかかる場合にのみ発生します |
バリエーションパターン |
基本的には一定のまま |
負荷電流により変化 |
主な影響要因 |
コア材質、磁束密度設計、製造工程 |
導体材質、巻線構造、電流レベル |
最適化の方向性 |
鉄損の低減 |
巻線損失を低減 |
簡単に言うと:
無負荷損失は、変圧器がときに、変圧器が消費する電力量を決定します。 通電されていても有益な仕事をしていない.
負荷損失はいるときに変圧器がどの程度効率的に動作するかを決定します。 、実際に負荷がかかって.
変圧器を選択する際、無負荷損失と負荷損失はまったく異なる動作条件に対応するため、単一の値としてまとめて評価することはできません。
無負荷損失とは、負荷を接続せず、二次側を開放し、一次側に定格電圧を印加したときに測定される損失を指します。
多くのエンジニアは重要な事実を見落としています。
変圧器は負荷に電力を供給しているときのみ電力を消費しません。高電圧側が通電されている限り、コア内の磁場は変化し続け、損失が発生し続けます。
この特性は 太陽光発電プロジェクトにとって特に重要です.
日中は太陽光発電所で発電し、変圧器で電圧を昇圧して送電します。
夜間、ソーラーパネルが発電を停止しても、通常、昇圧変圧器には電力が供給され続けます。
1 年 365 日、1 日 24 時間、無負荷損失は中断することなく蓄積され続けます。
これらの損失がプロジェクトの財務モデルに含まれていない場合、プロジェクトの経済評価が不正確になる可能性があります。
コアはトランスの磁気回路の中心であり、その材料性能が無負荷損失のレベルに直接影響します。
現在、高効率変圧器には 低損失冷延方向性珪素鋼板が広く使用されています。.
コア材料を選択する際の重要な要素は次のとおりです。
珪素鋼板グレード;
比損失値;
磁気性能パラメータ;
材料バッチの一貫性.
中東などの高温環境では、鉄損を低減すると電力が節約されるだけでなく、内部の発熱も抑えられるため、冷却性能が向上し、変圧器の寿命が延びます。
の設計には 磁束密度 慎重なバランスが必要です。
磁束密度が高すぎる設計の場合:
鉄損が増加します。
温度上昇 が増加します。
騒音レベルが 高くなります。
磁束密度が低すぎる設計の場合:
コア サイズを大きくする必要があります。
材料費が高騰する。
エンジニアリングの実践における目標は、以下の間の適切なバランスを見つけることです。
効率;
料金;
信頼性.
完全に完璧な設計値は存在せず、特定のプロジェクトに最適なソリューションのみが存在します。
どんなに優れた設計図であっても、製造管理が不十分であれば意味がありません。
以下のような詳細:
ラミネート位置合わせ精度。
ジョイント構造の設計。
加工中にコアが損傷したかどうか。
直接影響を与える 磁束分布に.
したがって、無負荷損失は設計されるだけでなく、製造も行われます。
負荷損失は、変圧器が負荷の下で動作すると発生します。主に次の 3 つのコンポーネントで構成されます。
巻線抵抗損失（銅損）;
導体の渦電流損;
漏れ磁束による追加損失.
このうち銅損が主な要素です。
無負荷損失とは異なり、負荷損失は動作電流によって変化し、 電流の二乗に比例します。.
言い換えれば、変圧器が全負荷動作に近づくにつれて、負荷損失ははるかに速く増加します。
中東における再生可能エネルギープロジェクトの運営状況は、負荷損失の影響を増幅させます。
太陽光発電プロジェクトは日中高出力で稼働します。
大規模太陽光発電所では日中は高出力が発生するため、変圧器は 高負荷状態に置かれます。 長時間
これらの条件下では:
負荷損失が大きくなると、より多くの 熱が発生します;
それに応じて巻線温度も上昇します。
変圧器にかかる熱ストレスはさらに大きくなります。
産業プロジェクトは年間を通して継続的に運営されています。
中東の工業団地、石油・ガス施設、製造工場は、比較的安定した負荷と非常に高い 機器稼働率で継続的に稼働していることがよくあります。.
このような動作条件下では、負荷損失がわずかに減少しただけでも、変圧器の耐用年数にわたる年間電気料金に大きな差が生じる可能性があります。
夏の気温が 50 度になるのが一般的です。 中東の多くの地域では、
高温自体は変圧器損失の発生に影響を与えませんが、 放熱性能に大きな影響を与えます。.
論理チェーンは次のとおりです。
ロス発生 → 蓄熱 → 機器温度上昇増大 → 断熱材の劣化促進 → 機器寿命の低下
見落とされやすい詳細が 1 つあります。それは、変圧器の 温度上昇制限が に基づいて定義されていることです 基準周囲温度。たとえば、IEC 規格の温度上昇制限の多くは、周囲温度が 40°C を超えないという前提に基づいています。
実際の周囲温度がこの基準値を超えると、変圧器の使用可能な温度上昇マージンが減少します。
例えば：
周囲温度 40°C で動作する変圧器の巻線温度上昇制限は 65K です。したがって、実際の巻線温度は次のようになります。
40℃ + 65K = 105℃
同じ変圧器を 50°C 環境に設置した場合:
50℃ + 65K = 115℃
断熱材の耐熱クラスは変更されていません。これは、実際の耐用年数が当初の設計予想よりも短くなるということを意味します。
問題は、トランスの損失自体が大きくなることではありません。その代わりに、高温環境では同じ量の損失を放散することがより困難になり、 熱応力が生じます。 絶縁システムに大きな
中東プロジェクトの技術レビューでは、通常の周囲条件下で測定された実験室損失データのみに基づいて意思決定を行うことはありません。
評価では次のことを考慮する必要があります。
実際のプロジェクトの 周囲温度;
冷却方法;
温度上昇マージン;
長期にわたる動作条件。
40°C の環境で良好に動作する変圧器でも、50°C の環境に設置すると、まったく異なる熱検証が必要になる場合があります。
このため、中東のプロジェクトでは、通常の環境条件に基づいた標準設計を単純に採用することはできません。専用の 昇温設計 が必要です。
変圧器の損失は孤立した数字ではありません。これらは以下のものと一緒に評価する必要があります。
プロジェクトの 運営状況;
地域の電力料金。
荷重曲線;
機器のライフサイクル。
中東における再生可能エネルギーと産業プロジェクトの技術レビューでは、次の 2 つの重要な側面に焦点を当てます。
プロジェクトごとに優先順位も異なります。
太陽光発電所:
にさらに焦点を当てる 長期的なエネルギー生成のメリット.
産業プロジェクト:
をより重視する 継続的な運用コスト.
グリッドプロジェクト:
をより重視する システム全体の効率.
技術的な明確化の段階では、次の要件を明確に定義する必要があります。
最大許容 無負荷損失;
最大許容 負荷損失;
最大許容 総損失;
変圧器が必要な エネルギー効率レベルを満たしているかどうか.
大規模な再生可能エネルギープロジェクトの多くは現在、 保証損失値を直接指定しており、サプライヤーに計算方法と裏付け書類の提供を求めている。 入札段階で
サプライヤーが総損失値のみを提供し、無負荷損失と負荷損失を明確に区別できない場合は、通常、さらなる明確化を要求します。
損失構造が異なると、長期的な運用パフォーマンスが大きく異なる可能性があります。
損失評価は実際の負荷条件から切り離すことはできません。
太陽光発電昇圧変圧器を例に挙げます。
日中の負荷: 80% ～ 100%。
夜間負荷: ほぼゼロ。
無負荷損失は年間を通じて継続的に発生しますが、負荷損失は主に日中の発電時間帯に集中します。
産業プロジェクトの場合:
運用は 24 時間 365 日継続されます。
負荷変動は比較的小さい可能性があります。
2 つのプロジェクトでは同じ容量の変圧器を使用する可能性がありますが、最適な損失設計戦略は完全に異なる可能性があります。
選択段階では、常に次の情報が得られます。
年間平均負荷率。
ピーク負荷動作時間。
連続稼働時間。
無負荷損失と負荷損失の間の適切なバランスを評価する前に。
購入価格は 初期投資の一部にすぎません.
20 年以上動作するように設計された電気機器の場合、 ライフサイクル コスト がより重要な数値となります。
ライフサイクルコスト = 初期購入コスト + 設置および試運転コスト + エネルギー損失コスト + メンテナンスコスト + ダウンタイム損失
このうち営業損失は毎日発生する継続的な費用です。
簡単な計算:
無負荷損失1kW削減：
→ 年間稼働時間8,760時間
→ 年間省エネ量：8,760kWh
→ 20年間累計省エネ量：175,200kWh
数十の変圧器を使用する大規模な発電所の場合、総エネルギー節約量は非常に大きくなる可能性があります。
このため、大規模プロジェクトでは、低損失変圧器の設計により多くの先行投資を行う意欲が高まっています。
負荷損失は動作負荷に直接関係します。
たとえば、80% の負荷で継続的に動作する 2500kVA 変圧器には、次の利点があります。
最適化された巻線構造。
導体の断面積が増加。
低下 電流密度の.
負荷損失がわずかに減少しただけでも、長期の高負荷動作では大幅な電力節約が可能になります。
特に中東のプロジェクトでは、電力コストと年間稼働時間が多額になるため、損失の最適化による 回収期間は 比較的短い可能性があります。
サプライヤーが提供する損失値が信頼できるかどうかは、工場でのテストが規格に従って厳密に実行されているかどうかによって決まります。
IEC 60076 は 、無負荷損失と負荷損失の試験方法を明確に指定しています。
無負荷損失試験 は、二次側を開放し、一次側に定格電圧、定格周波数を印加して実施します。この試験では、無負荷損失と 無負荷電流を測定し、コア材料の性能と磁気回路設計を検証します。
負荷損失試験は 、定格負荷状態を模擬する試験電流を印加して実施します。このテストでは負荷損失と 短絡インピーダンスを測定し、巻線抵抗と導体の接続品質を検証します。
中東のプロジェクトにおいて、 温度上昇試験 は避けては通れない試験の一つです。
すべての損失は最終的に熱に変換されます。放熱設計が追いつかなければ、いくら優れた損失データも意味がありません。
温度上昇テストのレポートをレビューする際には、シミュレートされたテスト周囲温度が 極端な温度をカバーしているかどうかに特に注意を払います。 プロジェクト現場の実際の
プロジェクト現場が夏には50℃に達する可能性がある一方で、工場のテストレポートに40℃の周囲条件下での温度上昇テストのみが含まれている場合、そのレポートは参考としてのみ使用でき、最終的な合格の基準として機能することはできません。
の中東の動作特性に合わせて 高温, 高負荷、 長期運転など、通常、プロジェクト設計段階で次の 4 つの主要領域で変圧器設計を最適化します。
を選択し 低損失の珪素鋼板のグレード 、 磁束密度を適切に制御し、 コア接合構造を最適化すること で無負荷損失を低減します。
を制御し、 電流密度 経済的な範囲内で 導体断面積を最適化し、 巻線配置設計を改善して 、負荷損失を低減します。
プロジェクトの条件と設置要件に応じて、次のような適切な冷却方法を選択します。
ONAN 油浸自然冷却;
ONAF油入強制空冷;
オイル強制循環冷却.
砂漠の太陽光発電プロジェクトの場合は、高い周囲温度、放熱スペース、換気開口部への砂や塵の影響など、追加の考慮事項が必要です。
中東の再生可能エネルギープロジェクトにおける高効率機器の需要は増え続けています。
現在、多くの大規模入札には次の要件が直接含まれています。
高効率変圧器;
低損失設計;
ライフサイクルコストの評価.
最近の入札要件に基づいて、変圧器を選択する際の評価基準として、低損失とライフサイクルコストがますます重要になってきています。
1. カタールのプロジェクトから学んだ教訓
2025年にはカタールの50MW太陽光発電所プロジェクトへの変圧器供給を支援しました。
技術仕様では、無負荷損失要件が明確に定義されています。 IEC 規格の要件を満たす変圧器を選択し、すべての工場テストに合格しました。
しかし、機器を現場に運び設置した後、夏の全負荷運転の最初の１週間は、 ３日間連続で 油温上昇が 警報限界に近づく状態が続いた。
現地調査の結果、次の問題を特定しました。
技術仕様書に記載されている「周囲温度50℃」は単なる数値です。砂漠の強い日差しの下では、の表面温度は50°C を大幅に超えていました。 パッド取り付け変圧器筐体 南向きの
ラジエーターの取り付け位置も重要でした。
日陰側に設置されたラジエーターは正常に機能しましたが、日向側に設置された場合、放熱効率が大幅に低下しました。このプロジェクトでは、ラジエーター配置の一部がたまたま南向きに配置されました。
最終的な解決策には次のものが含まれていました。
を設置する。 日よけ構造 変圧器筐体の上部に
南向きラジエターの向きを ガイドカバーで変更.
これら 2 つの修正には 10 日間の追加作業が必要となり、かなりの余分な人件費と材料費がかかりました。
この調整後、今後の中東プロジェクトのレビューにおける必須チェック項目として以下の項目を追加しました。
現場での設置方向。
日射条件;
風向の状況。
この経験は、中東プロジェクトのレビュープロセスを完全に見直すことにもつながりました。
損失値のみを評価することはなくなりました。現在、次のものが含まれています。
温度上昇マージン;
冷却システムの設計;
設置方向;
必須のレビュー項目として。
Zisheng Electric は、再生可能エネルギー、送電網、産業プロジェクト向けに変圧器ソリューションを長年提供してきました。中東市場の特徴は明らかです。
高温;
砂や塵の状態;
長期連続運転.
変圧器の設計では、容量と電圧だけを考慮するわけではありません。次の要素を一緒に検討する必要があります。
損失パフォーマンス;
温度上昇レベル;
冷却システムの設計;
断熱システム;
環境適応性.
2. サウジアラビア太陽光発電プロジェクト
サウジアラビアは夏に強い日射量と高い気温に見舞われます。
カタールの教訓を踏まえ、 熱シミュレーション解析を実施しました。 技術提案の段階で早い段階から
プロジェクトでは以下が採用されました。
入札要件を下回る無負荷損失を削減する低損失コア設計。
極端な局所温度に対して特別に検証された冷却構造。
十分な 温度上昇マージン.
初期段階で十分な技術評価を行うことで、高温現場条件下でも安定した動作を維持できます。
3. UAE産業プロジェクト
産業用負荷は継続的に動作するため、負荷損失制御に対するより高い要件が生じます。
以下の最適化を通じて:
巻線設計;
導体断面積;
負荷損失をオーナーの目標値以下に低減しました。
同時に、産業施設には騒音要件もあり、設計段階で考慮されます。
次のように尋ねる人もいます。
無負荷損失が低いほど常に良いのでしょうか?
技術的な観点から見ると、損失が低いほど電力は節約されます。ただし、変圧器の設計では、次のバランスを考慮する必要があります。
製造コスト;
装置サイズ.
損失が一定のレベルまで削減された後、さらに削減するには大幅に多額の投資が必要になります。
エンジニアリング設計はを目指します。 合理的なバランス、単に可能な限り低い値ではなく、
もう 1 つのよくある質問:
なぜ再生可能エネルギープロジェクトは変圧器の損失にこれほど注意を払うのでしょうか?
再生可能エネルギー プロジェクトには通常、次のようなものがあります。
長い動作サイクル。
年間稼働時間が長い。
特に太陽光発電プロジェクトの場合、発電は夜間に停止しますが、変圧器は通常通電されたままになります。無負荷損失は 24 時間継続します。
長期間の運用期間では、プロジェクトのへの影響は 投資収益率 無視できません。これはプロジェクトの初期段階では過小評価されることがよくあります。
別の質問:
中東のプロジェクトでは常に低損失の変圧器設計が必要ですか?
それはプロジェクトの特定の条件によって異なります。
プロジェクトに以下がある場合:
長い稼働時間。
地域の電気代が高い。
大きな変圧器容量。
低損失設計への追加投資は、多くの場合、エネルギー節約によってすぐに回収できます。
私たちは通常オーナーが簡単な 投資回収期間分析を実行できるよう支援します。、普遍的なアプローチを適用するのではなく、意思決定をサポートするために実際のデータを使用して、
最後によくある質問:
サプライヤーの損失データが正確か誇張されているかどうかをどのように判断すればよいでしょうか?
3 つの重要なポイントを確認する必要があります。
テストがに従って実行されているかどうか。 IEC 60076 規格
完全な 工場テストレポートが レビューに利用できるかどうか。
サプライヤーが同様のプロジェクトからの実際の運用データを持っているかどうか。
損失データは、見積書に記載された数値のみに基づいて評価すべきではありません。以下のものと一緒に評価する必要があります。
テスト能力。
製造経験;
実際のプロジェクトのパフォーマンス。
変圧器の損失は、技術仕様書ではほんの数桁に見えるかもしれませんが、実際には次のことに直接関係しています。
設備稼働効率;
プロジェクトのライフサイクルの経済学;
電源の長期信頼性.
中東における再生可能エネルギー、送電網、産業プロジェクトの場合、次のような要素が考えられます。
高温環境;
長い動作サイクル;
増大 エネルギー効率の要件の;
変圧器の損失制御の重要性はますます高まっています。
巻 コア材料の選択 から 線の最適化設計、 工場でのテスト検証から まで 現場での温度上昇検証、あらゆる段階が 総コストに影響します。 20 年間の運用期間全体の
Zisheng Electric は、 に従って変圧器を設計および製造し、 IEC 60076シリーズの規格 に基づいて目標を絞った調整を行っています。 実際の環境条件 と 動作要件 各プロジェクトの場所の
当社の製品ポートフォリオには次のものが含まれます。
油入変圧器;
乾式変圧器;
結論
変圧器の損失は、技術仕様書ではほんの数桁に見えるかもしれませんが、実際には次のことに直接関係しています。
設備稼働効率;
プロジェクトのライフサイクルの経済学;
電源の長期信頼性.
中東における再生可能エネルギー、送電網、産業プロジェクトの場合、次のような要因が考えられます。
高温環境;
長い動作サイクル;
増大 エネルギー効率の要件の;
変圧器の損失制御の重要性はますます高まっています。
巻 コア材料の選択 から 線の最適化設計、 工場でのテスト検証から まで 現場での温度上昇検証、あらゆる段階が 総コストに影響します。 20 年間の運用期間全体の
Zisheng Electric は、 に従って変圧器を設計および製造し、 IEC 60076シリーズの規格 に基づいて目標を絞った調整を行っています。 実際の環境条件 と 動作要件 各プロジェクトの場所の
当社の製品ポートフォリオには次のものが含まれます。
にとって EPC請負業者 や プロジェクトオーナー、変圧器の選択は単なる機器調達の決定ではありません。これは、 た次のような決定です。 将来 20 年を見据え
運営コスト;
電源の信頼性.
プロジェクトの初期段階で損失パフォーマンス、動作環境、および技術的ソリューションを適切に評価することで、将来的には潜在的な運用および保守の問題の多くを回避できます。
中圧・低圧開閉装置を一体化したプレハブ変電所.
にとって EPC請負業者 や プロジェクトオーナー、変圧器の選択は単なる機器調達の決定ではありません。これは、 た次のような決定です。 将来 20 年を見据え
運営費;
電源の信頼性.
プロジェクトの初期段階で損失パフォーマンス、動作環境、および技術的ソリューションを適切に評価することで、将来の運用および保守に関する潜在的な問題の多くを回避できます。
