油浸式変圧器と乾式変圧器：同一容量および同一外部条件下で、なぜ油冷は空冷よりも優れた性能を発揮するのか？

同一容量および外部条件において、油入変圧器の放熱性能は乾式変圧器のそれを上回ります。これは主に、冷却媒体（変圧器油と空気）の物理的特性の顕著な差異、および放熱構造設計の明確な相違に起因するものです。

以下に詳細な技術分析を示します。

1. 冷却媒体の物理的特性の比較

冷却媒体の性能は、熱源（巻線および鉄心）からの熱伝達効率を直接決定します。

2. 対流熱伝達効率

• 液体媒体の利点： 液体であるため、粘度によって流動性は影響を受けますが、対流（高温流体の上昇、低温流体の下降）が発生する際、油は気体よりもはるかに大きな運動量および熱運搬能力を有しています。
• 表面熱伝達率： 変圧器内部では、油と巻線表面の間の対流熱伝達率は、空気の場合よりも著しく高くなります。強制空冷（ファン）を使用しても、乾式変圧器は通常、油の自然対流の熱伝達効率に匹敵することは困難です。

Vziman S13-Mシリーズ密閉型油入電力変圧器

3. 熱伝達経路および接触面積

• 浸透性： 変圧器油は優れた流動性と浸透性を有しており、巻線内の最も小さな隙間にも浸透し、各導体に直接接触して熱を奪うことができます。

• 熱抵抗の違い：

  • 乾式変圧器： 熱は、熱伝導率が比較的低い固体のエポキシ樹脂絶縁層を通過してから、空気対流によって放散される必要があります。これにより、全体的な熱抵抗が大きくなります。

  • 油入変圧器： 熱は熱源から直接、より高い熱伝導率を有する油に伝達されるため、熱抵抗は最小限に抑えられます。熱は油の対流によってタンク壁およびラジエーターフィンに急速に伝導され、その後、大きな熱交換表面積を通じて大気中に放散されます。

4. 運転安定性および過負荷能力

• 熱時定数： 油の大きな質量と高い比熱容量により、油入変圧器は顕著な「熱慣性」を有しています。短時間のサージ負荷や過負荷時において、油は熱バッファーとして機能し、巻線温度の急激な上昇を引き起こすことなく瞬時の熱を吸収します。
• ラジエーターの拡張性： 油入変圧器は、外部冷却管、ラジエーター、または強制油循環空冷（ODAF）を追加することで、放熱表面積を容易に拡大できます。一方、乾式変圧器は、空気絶縁距離の制約と構造設計により、放熱面積を拡大する柔軟性が限られています。

Vziman SC(B)シリーズ乾式配電変圧器

5. 変圧器の選定

油入変圧器を選択（屋外 / 大容量 / 重負荷）

• 屋外の独立変電所または屋外設置
• 比較的大きな容量（通常1000 kVA以上）
• 大きな負荷変動（工場、鉱山、冶金産業など）
• 初期投資に敏感で、高い費用対効果を追求
• 冷却媒体としての油の使用が許可されている

Vziman Sシリーズ油入変圧器 – 卓越した放熱性能と優れた過負荷能力により、過酷な条件に対応できるように設計されています。高熱伝導率の絶縁油と効率的な油循環システムを備え、巻線の温度上昇を精密に制御し、機器の使用寿命を効果的に延ばします。高温、高海拔、または負荷変動の激しい産業環境においても、安定した出力を維持し、あらゆる課題に確実に対応します。

乾式変圧器を選択（屋内 / 高い安全性要件 / 保守不要）

• 人口密集地での屋内設置
• 厳格な防火・防爆要件
• 高い環境要件（油漏れのリスクなし）
• 地下配電室（油受けピットの設置不要）
• 保守能力が限られており、保守不要な運転が要求される

Vziman SCBシリーズ乾式変圧器 – 環境に優しい絶縁材料と先進の温度制御技術を導入し、真に防火・防爆・無汚染の運転を実現します。高熱伝導率のエポキシ樹脂真空鋳造プロセスにより、優れた耐湿性、難燃性、および短絡耐量を確保します。設計使用寿命を通じて実質的に保守不要であり、運用・保守コストを大幅に削減します。

6. 結論

油入変圧器は「液冷システム」を搭載したコンピュータに例えられ、一方、乾式変圧器は従来の「空冷ヒートシンク」に近いものです。乾式変圧器は防火安全性と保守の容易性において優位性を持っていますが、絶縁油の優れた物理的特性のおかげで、油入変圧器は放熱効率と大容量対応（特に高電圧・高出力用途において）において絶対的な優位性を誇っています。
編集元：Echo