乾式変圧器ガイド：種類・仕様・用途

A 乾式変圧器液体が充填されたユニットで使用される鉱物油の代わりに、空気、エポキシ樹脂、またはその他の非液体材料を絶縁と冷却に使用して、回路間で電気エネルギーを伝達します。この構造により、油に伴う火災や漏洩のリスクが排除されるため、この装置は屋内設置が必要な病院、学校、高層ビル、データセンターなどに広く指定されています。

155℃ 鋳造樹脂巻線の一般的な絶縁クラスの温度上昇限界

乾式変圧器とは何ですか?

乾式変圧器は、コアと巻線を液体誘電体に浸すことなく電圧を昇圧または降圧する静電気デバイスです。冷却は自然空気対流 (AN) または強制空気循環 (AF) によって実現され、絶縁は注型エポキシ樹脂、ニスを塗った布、または樹脂含浸紙などの材料によって提供されます。液体断熱材がないということは、油が漏れたり、発火したり、封じ込めインフラを必要としないことを意味します。

キャストレジン乾式変圧器: 一次巻線と二次巻線がエポキシ樹脂で真空注型され、銅またはアルミニウム導体の周りに固体の耐湿性絶縁ブロックを形成する変圧器。

動作原理と構造

他の変圧器と同様に、乾式ユニットは電磁誘導で動作します。一次巻線の交流により、積層鋼鉄コア内に変化する磁束が生成され、これに比例した電圧が二次巻線に誘導されます。一次巻線と二次巻線の巻数比によって、ユニットの電圧が上昇するか下降するかが決まります。

現在の生産では 3 つの巻線技術が一般的です。

キャスト樹脂（真空圧含浸エポキシ）構造、中高圧配電に使用
真空圧力含浸 (VPI) ワニス構造。通常、低電圧または小さい kVA 定格に使用されます。
グラスファイバーまたは Nomex 断熱材を使用したオープンワウンド構造。コンパクトな樹脂鋳造が現実的でない場合に使用されます。

技術仕様と性能係数

ユニットを正しく選択できるかどうかは、kVA 容量だけではなく、いくつかの定格パラメータを負荷および設置環境に適合させるかどうかに依存します。

パラメータ	代表的な範囲	選択の関連性
定格電力	25kVA～10,000kVA	接続負荷と増加マージンを一致させます
電圧クラス	最大 36 kV 一次電圧	上流の配電電圧によって決定される
絶縁クラス	クラスF (155°C) またはクラスH (180°C)	許容温度上昇と寿命を管理
冷却方法	AN (自然) または AF (強制空気)	AF はピーク負荷時に最大 40% の容量を追加します
インピーダンス	4パーセントから8パーセント	故障電流と電圧レギュレーションに影響を与える
騒音レベル	50 dB ～ 70 dB (kVA に応じて)	屋内占有施設に関連

アプリケーションシナリオ

乾式変圧器は、多くの管轄区域において油封じ込めピット、防火壁、または屋外保管庫を必要としないため、人員が電気機器と同じ建物内に居住する場所では標準的な選択肢となっています。一般的なインストール環境は次のとおりです。

商業用高層ビルの上層階または地下の電気室にユニットが設置されている場合
病院や学校では、消防法により占有建造物内での油の入った機器の使用が制限されています。
データセンターでは、無停電電源供給と低い火災リスクの両方が優先されます。
風力タービンナセルや太陽光インバータステーションなどの再生可能エネルギー設備
生産ライン近くに可燃性液体の立ち入りが禁止されているプロセスエリアを備えた産業プラント

乾式変圧器と油式変圧器

2 つのテクノロジーの最も大きな違いは、冷却媒体、火災の挙動、およびメンテナンスプロファイルです。以下の表は、購入の決定に関連する実際的な違いをまとめたものです。

要因	乾式変圧器	油式変圧器
冷却媒体	空気またはエポキシ樹脂	鉱物油または合成油
火災の危険性	低自己消火性樹脂も用意	高ければ封じ込めが必要
屋内設置	ほとんどの居住中の建物で許可されています	通常は制限されているか、ボールトが必要です
メンテナンス	最小限、オイルテストは不要	定期的なオイルのサンプリングと濾過
一般的な kVA 範囲	25～10,000kVA	25 kVA ～ 100,000 kVA 以上
過負荷耐性	強制空冷なしで降下	一般にオイルはより高く、効率的に熱を放散します。

選択に関する考慮事項

環境暴露。 室内ユニットは標準エンクロージャを使用します。屋外定格の乾式変圧器には、追加の腐食保護と排水を備えた耐候性エンクロージャが必要です。

プロファイルをロードします。 継続的な高負荷には、強制空冷オプションと、電圧降下を制限する低いインピーダンス定格の恩恵が得られます。

高度と周囲温度。 どちらの要因も実効 kVA 容量を低下させるため、ディレーティングの計算に含める必要があります。

サウンド要件。 占有されている建物では最大騒音レベルが指定されていることが多く、これはコアの設計や取り付け方法に影響します。

消防法および建築基準法への準拠。 地域の条例により、屋内に設置する場合に特定の断熱クラスまたは防火等級が要求される場合があります。

乾式変圧器は屋外で使用できますか?

はい、ユニットがアプリケーション向けに定格された耐候性エンクロージャ (通常は NEMA 3R または同等品) で構築されている場合、屋外設置が可能です。屋外乾式変圧器には、湿気の侵入に対する追加の保護、雨よけ付きの換気ルーバー、および耐食性コーティングが含まれています。室外機を指定する場合は、周囲の温度変動と湿度を熱設計に考慮する必要があります。