地下配電変圧器: 金庫およびネットワーク システム用の水中ユニットを指定する方法

注記セクションに「変圧器は嵐の際に水没する可能性があります」という 1 行が記載された仕様書が届くと、タンク、ブッシュ、書類の 3 つが変更されます。データシート内のその他の内容はすべて同じままですが、これがまさにこの行が見逃される理由です。電力会社は現在、はるかに多くの製品を購入しています地中配電変圧器5 年前よりも進化しており、現在でも流通している仕様テンプレートのほとんどは、地上のコンクリートパッドに設置されたユニット用に書かれています。

地下配電変圧器の仕様が急速に変化している理由

現在、米国の配電システムの約 20% が地下で運営されており、最大手の投資家所有の電力会社は複数年にわたるプログラムを通じてその数を増やしています。 POWER社は2026年6月の地中化戦略の見直しで、エクセル・エナジー社がコロラド州の配電線を約1万9000マイル（同州のシステムの約半分）の地下に敷設しており、2027年末までに1マイル当たり推定312万ドルで火災の危険性の高い地域にさらに50マイルを計画していると報告したが、地下建設には架空の5～10倍の費用がかかる可能性があると指摘した。完全な分析は、POWERグリッド戦略レポート(https://www.powermag.com/growing-grid-strategy-undergrounding-power-lines-to-withstand-weather/)。 Florida Power & Light は、2025 年半ばの時点で配電システムの半分以上を地下に移し、パシフィック・ガス・アンド・エレクトリックは 10,000 マイルの地下化という目標に向かって取り組んでいます。

電力会社はコスト見直しを乗り越えられる理由でその割増金を支払っている。埋設されたケーブルは山火事を引き起こすことも、倒木に当たることも、車両の衝突後に生きている導体を道路に落とすこともありません。米国エネルギー省とバークレー研究所は、異常気象や山火事に対する脆弱性が大幅に軽減されることが、地下送配電線の重要な利点であると結論付けました。規制当局もこれに追随し、カリフォルニア州は州最大手の電力会社に対し、山火事のリスクを優先して10年間の地下化計画を提出するよう求め、バージニア州議会はデータセンターの成長圧力を受けて今年は地下化を検討するよう州委員に要請した。

変圧器の購入者にとって、その結果は具体的です。回路が地下に埋設されると、変圧器はパッドから移動して、歩道の下の地下室、水中住宅、またはネットワーク位置に移動します。上のグレードのユニットをそのスペースに単純に移設することはできません。

「潜水艦」の実際の意味 - IEEE C57.12.24 の平易な言葉

水中変圧器地下勤務向けの仕様は、IEEE C57.12.24-2023 によって定義されています。IEEE C57.12.24-2023 は、定格 3750 kVA 以下で、34 500 GrdY/19 920 V 以下の高電圧と 600 V 以下の低電圧を備え、分離可能な絶縁高電圧コネクタを備えた三相液浸自冷式 60 Hz ユニットのアクティブな規格です。この規格は電気的、寸法的、機械的特性をカバーしており、その構造の安全機能が考慮されています。スコープはIEEE C57.12.24規格ページ(https://standards.ieee.org/ieee/C57.12.24/7512/)。

歴史は設計意図を説明します。同規格の 2000 年版は、「地中型三相配電変圧器 2500 kVA 以下」というタイトルで、一般的に地下の一次ケーブル電源からの降圧サービスに使用され、時折水没しての運用に適したユニットについて説明されていました。このフレーズ、つまり時々水没操作をするという言葉は、守るべき一線です。 C57.12.24 ユニットは、嵐の際の金庫室の浸水に耐え、その後も稼働し続けるように構築されています。これは永久に浸漬された装置ではなく、それを 1 つの装置として扱うと、電力会社が油中に水が混じり、説明できない溶存ガス分析結果が得られることになります。

水中とパッドマウント: 実際の違い

本物の潜水艦ビルドと、塗装が施された標準ユニットとを区別する 5 つの特徴があります。

• 溶接または完全にガスケットで覆われたカバーを備えた密閉タンク露出したコンパートメントはありません。
• 湿式定格の分離可能な絶縁コネクタ地上で使用されている空気絶縁ブッシュの代わりに。
• ガスケットの圧縮とボルトのトルクを文書化、タンクが圧力境界だからです。
• タンク接地規定規格に従ってサイズと位置が決められており、通常は低電圧端近くの 2 穴パッドです。
• 湿ったコンクリートや土壌向けに設計された腐食システム。コーティングの厚さはミクロンまたはミルで指定され、用途が必要とする場合には犠牲陽極が使用されます。

ボールトの熱、環境補正、およびあなたが持っていると考えられる熱的余裕

アン地中配電変圧器配電ユニットの標準周囲環境（平均約 30 度、最大約 40 度）に基づいて設計されています。地下の金庫室には風がなく、換気が限られており、壁には熱がこもります。気温 38 度の午後には、タンクの周囲の空気はその上の道路よりも高温になります。自己冷却式の液体浸漬ユニットには、そのようなときにスイッチを入れるファンがありません。

ここで、物理的な読み込みが重要になります。鉱油浸漬変圧器の負荷に関するガイドである IEEE C57.91 では、65 度上昇絶縁システムの基準ホットスポット温度 110 度を使用しており、業界の慣例では、その基準をおよそ 6 ～​​ 8 度上回るごとに絶縁寿命が半減するとして扱われています。IEEE C57.91 ローディングガイド(https://standards.ieee.org/ieee/C57.91/5297/)。想定周囲温度より 10 度高いボールトは、限界現場条件ではありません。ユニット内の断熱材が劣化する速度は永続的に変化します。

4 つの仕様変更により、そのマージンのほとんどが回復されます。

• 立ち上がり 65 度ではなく立ち上がり 55 度を指定してください風通しの悪いところ。追加の銅線とコアの料金を支払うと、ファンやセンサーが後から追加できない熱ヘッドルームが得られます。
• 周囲環境を補正した評価表を要求してください。最寄りの気象観測所からの街頭データではなく、測定された保管庫の気温に基づいて構築されています。
• 油温計は最低限必要ですが、さらに、電力会社が試運転後の監視を計画している場合は、巻線温度センサーと通信ポートも提供します。
• ボールト自体を修正します。ユニットの損失に合わせたサイズの換気、嵐の状況でも機能する排水、同じチャンバー内に他の機器を保管しないこと。

ネットワーク システム: プロテクター、スポット ネットワーク、および二次電圧の選択

ダウンタウンの地下システムの大部分は二次ネットワークです。複数の変圧器が共通の低電圧送電網に電力を供給しているため、負荷を低下させることなく単一のユニットをサービスから外すことができます。その位置では、ネットワークトランスIEEE C57.12.44 で定義されているネットワーク プロテクタと連動します。その機能は、ネットワーク変圧器を 2 次スポットまたはグリッド ネットワークに自動的に接続および切断することです。「」を参照してください。IEEE C57.12.44規格ページ(https://standards.ieee.org/ieee/C57.12.44/4939/)。 Eaton は、役立つ平易な言語の入門書を次のサイトで公開しています。ネットワークプロテクターの基礎(https://www.eaton.com/ca/en-gb/products/utility-grid-solutions/network-protector-solutions/network-protectors--fundamentals-of-network-protectors.html)。

指定子の要点は、理論的というよりも機械的なものです。プロテクタは変圧器の 2 次側またはそのすぐ隣に取り付けられるため、タンクの低電圧ブッシングの配置、利用可能な取り付けスペース、およびハウジングのすべてを最初の図面から調整する必要があります。ラジアル給電用に構築された変圧器はネットワーク プロテクタを受け入れられず、事後保管庫内にネットワーク プロテクタを取り付けるのは現場での改造ではなく、クレーン作業になります。

二次電圧も同じロジックに従います。古典的な 4 線式ネットワークの二次側は 208Y/120 V および 480Y/277 V です。単一の大きな建物にサービスを提供するスポット ネットワークは、多くの場合、13.8 kV ～ 27.6 kV の範囲の中電圧一次側で 480 V で動作します。変圧器を注文する前に、設置がスポット ネットワークであるかグリッド ネットワークであるかを電力会社に確認してください。それはプロテクタとネットワーク変圧器の両方の設計を変更しますが、ボールトが注がれた後に変更することは非常に困難です。

コンプライアンス書類: DOE 2029、認証マーク、銘板

液体浸漬水中変圧器通常、配電変圧器の連邦定義に含まれており、その定義には日付が含まれるようになりました。 10 CFR 431.192 に基づく配電変圧器の入力線間電圧は 34.5 kV 以下、出力線間電圧は 600 V 以下、60 Hz で動作し、液浸ユニットの容量は 10 kVA ～ 5000 kVA です。これらの製品の改正省エネ基準は、2029 年 4 月 23 日以降、単位負荷あたり 50 パーセントで認定された効率値で満たされる必要があります。遵守日と規則履歴は、DOE 配電変圧器のページ(https://www.energy.gov/cmei/buildings/distribution-transformers) および次の規制本文に記載されています。eCFR 10 CFR パート 431 サブパート K(https://www.ecfr.gov/current/title-10/chapter-II/subchapter-D/part-431/subpart-K)。

ある詳細が購入者を惹きつけます。この規制の除外リストには密閉変圧器が含まれており、一部の技術者はこれが密閉保管庫ユニットをカバーすると想定しています。同セクションでは、密閉型変圧器を、指定された温度および圧力条件下で密閉状態を維持するように設計された乾式変圧器として定義しています。密閉された液体浸漬ユニットはそのルートでは規格を逸脱しないため、効率に関する文書を作成する必要があります。

カナダのプロジェクトでは、パッケージの残りの半分が追加されます。国境以北の電力会社はカナダ電気法規に準拠しており、ユニットと分離可能なコネクタに関する CSA 認証を期待しています。 CSA C227.4 は、分離可能な絶縁高電圧コネクタを備えた三相パッドマウント液体充填配電変圧器の参照規格であり、CSAグループ店舗(https://www.csagroup.org/store/product/2700379/)。一緒に働くとお金がかかりますUL 認定変圧器サプライヤー3 通の電子メールと 2 週間後ではなく、DOE 効率に関する文書を定期テストレポートと一緒に引き渡すことができる人。

地下ユニットの出荷前に工場でチェックしていること

Ryan Electric は 2007 年から油入配電および電力変圧器を製造しており、2023 年からはイートンの合弁パートナーとなっています。当社の江蘇工場は 120,000 平方メートルをカバーし、180 セットを超える生産設備と 37 件の特許を保有しており、当社のポートフォリオは UL、CSA、IEEE、DEKRA、CNAS、CE 認証を取得しています。ボールトおよびネットワーク業務用の機器は、パッドマウント作業と同じルーチン テスト ベイを通過し、追加の 5 つのチェックが行われます。UL 認定変圧器サプライヤーパッケージ：

• タンク圧力とリークソーク -保持時間、圧力降下、コーティングの乾燥膜厚は、生の鋼ではなく完成したタンクで測定されます。
• ブッシングと分離可能なコネクタの取り付け -コネクタ インターフェイスはシステムであるため、ユニットがベイから出荷される前に寸法的に組み立てます。
• カバーガスケットの圧縮とボルトのトルク -タンクはシールであるため、フランジごとに記録されます。
• 銘板に対する比とインピーダンスの検証 -ネットワークユニットは正しく並列接続されている必要があるため、証明書が添付されています。
• 銘板と書類のパッケージ -認証マーク、温度上昇、インピーダンスパーセント、効率レベル、シリアル番号、および日常テストレポートが 1 つのファイルにまとめられています。

地中配電変圧器はそのパッケージを持って工場から出荷されますが、現場でのミスにより、製造上の欠陥よりも作業員が 2 回目の訪問をする頻度の方が依然として公共料金に負担がかかります。繰り返し発生する問題: ユニットを設置する前に、雨が降っても保管庫を開いたままにしておく。金庫室の床を脱水できなかった。保護されていないスリングでタンクのコーティングを損傷する。受け入れテスト前の埋め戻し。一年中湿気の多い室内でユニットを動作させている間、時折水没することを指定します。

コンクリートを注入する前に、ボールトの図面をお送りください。

次のプロジェクトで地中配電変圧器地下室の場合、会話をするのに最もコストがかからないのは、金庫が設計される前です。ボールトの寸法、換気、排水、保護装置の取り付け、および二次電圧はすべて、変圧器がどのようなものであるべきかを決定し、後から変更するには費用がかかります。ボールトの図面、荷重データ、認証ターゲットを次のメールアドレスまでお送りください。ライアントランスフォーマー.com当社のエンジニアは、タンクの図面、周囲補正された定格、および電力会社の要件に一致するコンプライアンス チェックリストを携えて戻ってきます。

著者について:この記事は、イートンの合弁パートナーであり、中国江蘇省の UL/CSA 認定変圧器メーカーである Ryan Electric のエンジニアリング チームによって執筆されました。ライアン エレクトリック社は、北米、中東、東南アジアの電力会社、データセンター、産業プロジェクトに油入変圧器と乾式変圧器を供給しています。