2026 年の初めに、当社はチリの太陽光発電プロジェクトの変圧器の技術レビューを実施しました。所有者が提供した技術仕様は非常に包括的で、容量、電圧レベル、インピーダンス電圧、損失制限がすべて明確に定義されていました。設計プロセスは IEC 規格に従っており、すべてが順調に進んでいるように見えました。
しかし、環境条件のセクションを確認したところ、重要な詳細が 1 つあることに気づきました。それは、プロジェクト現場の夏の最高周囲温度が 45°Cと指定されていることです。.
に基づくデフォルトの設計周囲温度は IEC 60076 です 40°C。 5°C の差は、利用可能な巻線温度上昇マージンが 5K 減少することを意味します。使用初期段階では目立たないかもしれませんが、3～5年が経過すると絶縁劣化率の差が徐々に顕著になってきます。私たちはこのリスクを技術フィードバックに含め、その後オーナーがそれに応じて温度上昇設計パラメータを調整しました。
この事例は重要な問題を浮き彫りにしました。南米の再生可能エネルギープロジェクトでは、多くの設計チームが技術的知識を欠いていないということです。課題は、設計入力段階で、環境条件が実際の現場条件ではなく標準のデフォルト値に基づいていることが多いことです。
このガイドは、 Shengsheng Electric のエンジニアリング チームが 南米全土の風力発電および太陽光発電プロジェクトのサポートで蓄積した経験に基づいて 3 つの典型的なアプリケーション シナリオを要約しており、EPC 請負業者やエンジニアリング コンサルタントに実践的な参考資料を提供します。
アタカマ砂漠は、世界で最も日射量が高い地域の 1 つです。 によれば IEC 60076、変圧器設計の標準基準周囲温度は 40°Cです。ただし、砂漠地帯では、夏の午後の周囲温度が 45°Cを超えることが多く、地表温度はさらに高くなることがあります。
太陽光発電プロジェクトの運用パターンにより、この課題はさらに深刻になります。日中、太陽光発電がピークに達すると変圧器は全負荷で動作しますが、夜間には負荷がゼロに近くなります。これは、変圧器が毎日完全な熱サイクルを経験することを意味します。温度変化によって繰り返される膨張と収縮は、継続的な安定した動作に比べて、絶縁システムやシール部品に大きなストレスを与えます。
変圧器絶縁体の劣化速度は、 動作温度が 6 ～ 8°C 上昇するごとにおよそ 2 倍になります。周囲温度が 40°C から 48°C に上昇すると、それに応じて巻線のホットスポット温度も上昇します。絶縁体の劣化プロセスは直線的に増加するのではなく、加速的に指数関数的に劣化します。
が支援するプロジェクトでは Shengsheng Electric エンジニアリング チーム、砂漠環境で動作する標準設計の変圧器は、わずか 2 ～ 3 年の動作で、同じ古い機器と比較して変圧器油中の水分含有量が高く、誘電損失値が増加することがわかりました。より深刻な場合には、約 5 年間の稼働後にオイル交換または工場でのオーバーホールが必要になる場合があります。
標準温度上昇設計パラメータを調整せずに適用しないでください。
変圧器の選択段階で、プロジェクト所有者は、できれば少なくとも過去 10 年間をカバーする、設置場所の過去の気候データを提供する必要があります。に焦点を当てる必要があります。 極端な最高周囲温度月平均気温ではなく、その後、実際の現場条件に基づいて巻線温度上昇とトップオイル温度上昇を再計算する必要があります。
温度上昇制限は、基準周囲温度 IEC 60076-2で規定されている 液浸変圧器の 40°Cに基づいています。ごとに 周囲温度がさらに 1°C 上昇する、利用可能な温度上昇マージンは約 1K減少します。.
砂漠の太陽光発電プロジェクトの技術レビューでは、標準的な 40°C の周囲条件に基づいてラジエーターが選択されていることがよくあります。変圧器は工場でのテストと初期試運転に問題なく合格する可能性がありますが、 45°Cを超える環境で継続的に動作する と、長期動作中に油の最高温度が大幅に高くなる可能性があります。
したがって、砂漠の太陽光発電プロジェクトの場合、変圧器の熱設計は、に基づいて評価する必要があります。 実際の最悪の環境条件最大周囲温度、全負荷動作、冷却能力、絶縁劣化要件など、
砂と塵は砂漠環境における大きな課題です
砂漠地帯では、強風と空中の砂粒子により、変圧器の動作にさらなるリスクが生じます。従来のコンサベータ形変圧器では、ブリーザ部にゴミや砂が詰まりやすくなりました。水分除去機能が損なわれると、絶縁油は空気中の水分に直接さらされることになり、油汚染や絶縁劣化のリスクが大幅に高まります。
完全に密閉された波形タンク変圧器は、この故障モードを排除します。オイルコンサベータやブリーザを必要とせず、絶縁油が外気と直接接触することも完全に遮断されます。 33kV /0.69kV昇圧変圧器は、この構造を採用し、 供給する Shengsheng Electricが サウジアラビアの太陽光発電所向けに F種絶縁、ONAN冷却、IP55保護と組み合わせて、過酷な環境でも安定した動作を実現しています。
ONAN (Oil Natural Air Natural) 冷却方式は、非常に高温の砂漠環境では必ずしも十分であるとは限りません。
十分な設置スペースがある場合は、ラジエターの表面積を増やすことで放熱性能を向上させることができます。ただし、スペースが限られている場合は、 などの代替ソリューション ONAF (Oil Natural Air Forced)冷却システムや強制オイル循環システム を評価する必要があります。
重要な評価基準は、 最高油温上昇 と 平均巻線温度上昇が許容範囲内に収まるかどうかです。 最高周囲温度や全負荷運転などの最も厳しい条件下で、計算された
世界で最も極端な太陽環境の 1 つであるチリのアタカマ砂漠にある太陽光発電プロジェクトには、 3 台の 220kV 昇圧変圧器が装備されていました。プロジェクトサイトは、南米のほとんどの再生可能エネルギーサイトと比較して、日中の気温の変動が非常に大きいです。
これらのプロジェクトでは、変圧器の冷却能力とシール性能に対して、標準的なアプリケーションよりも高い要件が課されました。
同様の環境での経験に基づくと、周囲温度が 45°Cを超える場合は, 、クラス F 絶縁が基本要件とみなされる必要があります。必要な冷却表面積は、標準の変圧器設計を単に適用するのではなく、実際の現場条件に応じて再計算する必要があります。
ブラジルの北東海岸地域は、南米で最も風力エネルギーが豊富な地域の 1 つです。セアラ州からバイーア州まで、数千キロメートルにわたる海岸線には、数多くの風力発電所があります。風力タービンタワーの底部またはタービンの近くに設置された機器は、塩分を含んだ海洋空気に継続的にさらされます。
塩水噴霧は、コーティングの膨れや剥離、接触抵抗の増加につながる端子の腐食、メンテナンスや分解を困難にするファスナーの錆び、変圧器タンク内に塩分を含んだ空気が侵入するシールの劣化など、変圧器に総合的な損傷を引き起こします。このような条件下では、標準的な防食コーティングではわずか 2 ～ 3 年以内に錆が発生し始める可能性があります。
で実施された腐食調査は、 ブラジルの 1,150 km の送電線プロジェクト 貴重な参考資料となります。このプロジェクトは当初、 に従って設計されました C3 腐食カテゴリの要件 。しかし、1 年間の運転後、現場での測定により、実際の腐食環境が C5 ～ Cx (極度の腐食性) レベルに達していることがわかりました。変電所のサンプルで測定された炭素鋼の腐食速度は、 23 μm/年から 225 μm/年の範囲でした。.
理論上の推定と実際の腐食状態の差は、2 つの腐食カテゴリに達する可能性があります。過小評価された腐食レベルに基づいて材料を選択すると、機器の耐用年数が大幅に短くなる可能性があります。
沿岸プロジェクトの場合、防食システムは少なくとも ISO 12944-2 C4 カテゴリ 要件に従って設計される必要があります。以内の設置には、 海岸線から 500 メートル, C5-M カテゴリの 保護が推奨されます。
端子コンポーネントと留め具には 304 または 316 ステンレス鋼 材料を使用する必要があります。従来のアルミニウム製の銘板は塩水噴霧環境下で数年使用すると不透明になったり損傷したりする可能性があるため、銘板はレーザー彫刻を施したステンレス鋼で作成する必要があります。
の違いは C5-M と C4 保護 、単に「もう 1 層の塗料」を塗布することではありません。プライマー、中塗り、上塗りを含む完全なコーティング システムには、異なる材料、厚さ、塗布手順が必要です。
チリのサンティアゴにあるが供給したコンテナ化された変電所プロジェクトの場合 Shengsheng Electric 、この機器は、プロジェクトの海岸沿いの場所と高湿度の条件を考慮して、 C5-M 腐食保護要件 に従って設計されました 保護等級 IP54の。
塩水噴霧は外部構造を腐食させるだけでなく、シールの弱い箇所から変圧器内部に侵入し、絶縁油を汚染する可能性があります。
すべてのシーリング材は、塩水噴霧老化に対する十分な耐性を備えていなければなりません。ケーブルの引き込み口には、弱点のない丁寧なシーリング処理が必要です。波形タンクの溶接プロセスでは、シール性能を損なう可能性のある気孔、亀裂、溶接欠陥がないことを確認する必要があります。
風力タービンタワー内に設置された変圧器は、振動や設置スペースの制限などのさらなる課題に直面しています。
機械構造は十分な耐振動性を持って設計する必要があります。変圧器の寸法は、タワー内部のスペース要件と一致する必要があり、タービンの場所によっては、傾斜した設置条件を考慮する必要がある場合があります。
三 峡ブラジル・パルメイラス風力発電プロジェクトは、 ブラジルのパライバ州にあります。このプロジェクトの総設置容量は 648MWで、 それぞれ定格6MWの風力タービン108基と、 500kV変電所が含まれます。 を備えた 2台の370MVA/500kV分割変圧器.
大規模な再生可能エネルギープロジェクトには通常、高レベルの腐食保護に対する厳しい要件があります。これらのプロジェクトに携わる変圧器エンジニアにとって、腐食保護はコーティングの厚さだけに限定されるものではありません。ハウジングの材質、溶接プロセス、塗装システムのすべてを C5-M 要件に従って体系的に設計する必要があります。単に「強化防食処理」を見積書に記載するのではなく、
アンデス山脈は南アメリカの西側に沿って伸びており、 ペルー、チリ、アルゼンチン、ボリビアの多くの再生可能エネルギープロジェクトは標高 を超える場所にあります。 3,000 メートル.
高地環境は、変圧器に次の 2 つの主な影響を与えます。
まず、 空気密度が低下すると、熱放散能力が低下します。高度がごとに上昇すると 1,000 メートル、空気密度が約 10%減少し、対流冷却効率が低下します。
第二に、 空気絶縁強度が低下すると、外部絶縁距離を長くする必要があります。ごとに 標高が 1,000 メートル上がる、空気断熱強度は約 8 ～ 10%減少します。.
によれば IEC 60076-2、設置高度が 1,000 メートルを超える場合は、断熱パラメータを修正する必要があります。補正係数は次のとおりです。
Ka = exp((H-1000)/8150)
ここで、 H は 設置高度をメートル単位で表します。
しかし、実際のプロジェクトレビューでは、に設置された変圧器は、 標高 3,000 メートル 単に絶縁距離を長くするだけでは対応できません。多くのプロジェクトは高電圧耐性テストに合格しますが、絶縁調整とともに熱補正が考慮されていないため、後で過度の動作温度上昇が発生します。
よくある間違いは、冷却性能を無視して断熱レベルだけを修正することです。その結果、変圧器の高電圧側は絶縁試験に合格しますが、高地での実際の負荷容量は低下します。変圧器が電気負荷に対応できないためではなく、放熱が不十分で巻線温度が許容限界を超え、動作ディレーティングが強制されるためです。
断熱性能と冷却性能の両方を修正する必要があります。
IEC 要件によると、 高度 1,000 メートルを超えると、許容温度上昇限界は約 1K 減少する必要があります。 250 メートル増加するごとに.
例えば：
に設置された変圧器は 標高 1,600 メートル 、温度上昇限界を約 3°C下げる必要があります。.
では 高度 3,000 メートル、温度上昇限界は約 8K低下するはずです.
実際の変圧器の設計では、もともと向けに設計された変圧器を 海抜 40°C の周囲温度 使用可能な容量が約 90%に減少する可能性があります。 に設置すると、 高度 3,000 メートル.
正確なディレーティング係数は冷却方法によって異なります。自然冷却変圧器は、一般に強制空冷変圧器に比べて高度の影響を受けやすくなります。
ブッシュのクリアランス、相間距離、充電部から接地までの距離はすべて、高度補正係数に従って再計算する必要があります。
高度 3,000 メートルでは、同じ電圧レベルに必要な絶縁距離は、 27% 長くなります。 海面設置に比べて約
設置スペースが限られている場合、解決策には、より高い絶縁定格のブッシングを選択するか、空気絶縁強度の低下を補うために複合絶縁ブッシングを使用することが含まれる場合があります。
ペルーのアンデス地方にある太陽光発電所は、国内最大規模の太陽光発電プロジェクトの 1 つです。このプロジェクトはに運転開始される予定です。 2026、年間発電量約 1.2TWhで、.
このプロジェクトに供給された2 台の SFFZ-235000/220 分割変圧器は 、高地での動作向けに特別に設計されており、 0.5g の地震加速度レベルなど、ペルーの耐震要件も考慮されています。.
CHINT は を供給しました。 75MVA 138kV 油入変圧器 、ENGIE ペルーの風力発電プロジェクトにトランスは風や塵埃の多い高地環境にも耐えられる完全密閉構造を採用しています。
同様のプロジェクトでの経験に基づいて、正確な高度と現地の気候データを取得する前に変圧器ソリューションを最終決定しないことをお勧めします。
正しいアプローチは次のとおりです。
に従って絶縁補正係数を計算します IEC 60076-2.
温度上昇補正要件を評価します。
容量の調整または絶縁レベルのアップグレードが必要かどうかを判断します。
プロジェクトの開始時にこの分析を完了すると、後で大きな技術的な調整が行われるのを防ぐことができます。
私たちの実際のプロジェクト経験から、再生可能エネルギープロジェクトにおける変圧器の長期的な動作の問題の多くは、製造品質の問題ではなく、初期設計入力段階での重要な環境パラメータの欠落によって引き起こされます。
EPC 請負業者および所有者に推奨される設計入力データ
設計入力パラメータ |
主な影響要因 |
変圧器設計への影響 |
|---|---|---|
プロジェクト現場の最高周囲温度 |
砂漠や高温地域における夏の異常気温 |
巻線の温度上昇、ラジエーターのサイズ、冷却方法の選択に影響します |
最低周囲温度 |
高緯度または山岳地帯 |
シール構造、付属品の選択、絶縁油の性能に影響 |
設置高度 |
アンデス山脈、高原プロジェクト |
外部絶縁レベル、ブッシュの選択、温度上昇補正に影響します |
空気の質と粉塵レベル |
砂漠および乾燥地域 |
タンクの構造、保護等級、シーリング設計に影響します |
塩水噴霧レベル |
沿岸風力発電プロジェクト |
腐食保護レベル、コーティングシステム、および外部コンポーネントの材質に影響します。 |
湿度と降水量の状態 |
熱帯および沿岸地域 |
防湿、耐食性、絶縁信頼性に影響します。 |
震度 |
チリやペルーなどの地震多発地域 |
機械的強度と耐震設計要件に影響を与える |
系統接続パラメータ |
電圧レベル、短絡容量、システム要件 |
インピーダンス、電気パラメータ、テスト要件に影響を与える |
動作条件 |
連続運転、周期負荷、過負荷要件 |
容量マージンと熱安定性設計に影響を与える |
南米における再生可能エネルギープロジェクトの経験に基づくと、変圧器の選択段階では 3 つのアクションが重要です。
極端な温度、高度、塩水噴霧レベル、湿度、地震の強さは、変圧器の設計を決定する重要なパラメータです。
これらのパラメータが早く確認されるほど、技術的解決策はより正確になります。
IEC 規格は参照条件を提供しますが、実際のプロジェクト条件は所有者、エンジニアリング コンサルタント、または地元の気象情報源から収集する必要があります。
南米の国が異なれば、技術要件も異なります。
ブラジル: ABNT NBR 5356 シリーズ + INMETRO 認証 + ANEEL 要件
チリ: IEC 60076 + SEC 認証 (エネルギー効率要件には IE3 レベルが必要な場合があります)
コロンビア: IEC 60076 + RETIE 技術規則
アルゼンチン: IRAM 標準 + IRAM 認証
ペルー: IEC 60076、より高い要件が鉱山プロジェクトに適用されることが多い
変圧器を選択する前に、技術仕様に記載されている特定の規格を確認し、サプライヤーの型式試験レポートが現在の設計バージョンをカバーしていることを確認してください。
非標準の変圧器設計 - 例:
冷却表面積の増加
より高い断熱レベル
カスタマイズされた防食コーティングシステム
追加のエンジニアリング設計と製造時間が必要になります。
プロジェクトの開始を待って緊急に納品を依頼すると、環境適応性が限られた標準的な製品を選択することになります。
極限環境における再生可能エネルギープロジェクトの場合、長期的な信頼性を確保するには、変圧器メーカーとの早期の技術コミュニケーションが不可欠です。
で設立された 2014, Shengsheng Electric 電力機器の製造を専門としています。 油入変圧器, 乾式変圧器, アモルファス合金変圧器, プレハブ変電所、および 開閉装置.
同社は、 IEC 60076 や GOSTなどの国際規格に準拠したカスタマイズされた変圧器ソリューションを提供しています。その製品はに供給されています。 30以上の国と地域の市場を含む 、中東、アフリカ、東南アジア、南米.
Shengsheng Electric エンジニアリング チームのアプローチは、互換性の問題を解決するために機器がプロジェクト サイトに到着するまで待つのではなく 、まず環境条件と動作要件を評価してから技術的ソリューションを開発することです 。
プロジェクトの仕様を受け取った後、当社のエンジニアは、選択された変圧器の設計が実際のアプリケーション条件と一致するかどうかをレビューします。潜在的なリスクが特定され、設計の初期段階で技術的な推奨事項が提供されます。
次のような厳しい動作環境向け:
高温の砂漠地帯
高地地域
塩飛沫にさらされる海岸地域
Shengsheng Electric は、実際のプロジェクト経験に基づいてカスタマイズされた設計ソリューションを開発しました。
製造および検査ビデオを含む生産およびテスト記録を提供し、 リモート検査とオンサイトの工場受入れテスト (FAT) の両方をサポートします。.
製品はに従って設計および製造されており IEC 60076 規格 、以下を含むプロジェクト要件に応じてカスタマイズできます。
GOST 認証要件
拡張環境条件評価
カスタマイズされた技術文書パッケージ
Shengsheng Electric は、初期の技術調整、カスタマイズされたエンジニアリング設計、厳格な製造管理を通じて、再生可能エネルギー プロジェクトが厳しい環境で信頼性の高い変圧器の性能を達成できるよう支援します。
A: 選択は、設置環境とアプリケーションの要件によって異なります。
屋外太陽光発電変電所や風力発電変電所では、低コスト、放熱性能に優れ、大容量用途に有利な 油入変圧器 が主流となっています。
屋内設置または変電所内の制御建物などのスペースが限られた場所では、 乾式変圧器の ほうが安全性が高くなります。
絶対的な「より良い」オプションはありません。重要なのは、実際のプロジェクトの条件に一致する変圧器のタイプを選択することです。
A: 南米の中電圧配電網では、 34.5kV および 13.8kV システムがより一般的に使用されます。
ただし、 33kV 変圧器は 一部の国際 EPC プロジェクト、特に IEC 規格に準拠したプロジェクトにも適用されます。
変圧器を選択する前に、地域の系統接続電圧レベルと公共事業の要件を確認することが重要です。
A: 従来のコンサベータタイプの変圧器では、ブリーザーやシリカゲルの状態を定期的に検査する必要があります。シリカゲルが吸湿により変色した場合は交換または再生が必要です。
完全 密閉型のコルゲートタンク変圧器は オイルコンサバレーターやブリーザーを必要としません。絶縁油は外気と直接触れないため、砂や塵による油品質への影響はほとんどありません。
この利点は、常駐の保守チームが現場にいない遠隔地の太陽光発電所では特に重要です。
A: はい。
このタイプのデザインは、中東と北アフリカのプロジェクトに適用されています。通常、技術的ソリューションには次のものが含まれます。
許容温度上昇限界の削減
ラジエーターと放熱能力の向上
アクセサリの温度定格のアップグレード
断熱システムの最適化
コストは標準の変圧器設計よりも高くなりますが、極端な温度環境では、長期的な動作信頼性を確保するためにこれらの改善が不可欠です。
河北盛盛電気有限公司
製品はなどの国際規格に従って設計および製造されており、 IEC 60076 や GOSTの再生可能エネルギーおよび電力インフラ プロジェクトに貢献しています。 南米、中東、アフリカ、東南アジア.
設計の初期段階にあるプロジェクトの場合は、後からの技術的な変更を減らすために、できるだけ早く環境条件と動作要件を確認することをお勧めします。
