島内電力網支援用インテリジェント接地変圧器

1. プロジェクト背景

分散型太陽光発電（PV）およびエネルギー貯蔵プロジェクトは、ベトナムおよび東南アジアで急速に発展していますが、重要な課題に直面しています：

1.1 電力網の不安定性：

ベトナムの電力網では頻繁な変動が見られ（特に北部の工業地帯で）。2023年には石炭火力発電所の不足により大規模な停電が発生し、1日あたり500万ドルを超える損失をもたらしました。従来のPVシステムは効果的な中性点接地管理機能に欠けており、電力網障害時に設備が損傷や安全上の問題にさらされる可能性があります。これにより信頼性の高い接地トランスフォーマーの必要性が強調されます。

1.2 規制と安全性への圧力：

ベトナムの2024年の規制では、エネルギー貯蔵システムがベトナム電力グループ（EVN）の72時間島嶼運転試験を通過し、高/低電圧耐え抜き能力（HVRT/LVRT）を持つことが求められています。広範なパワーエレクトロニクスの導入により、ゼロ相電流と高調波の問題が顕著になり、保護装置の誤作動を引き起こすことが多いです。高性能な接地トランスフォーマーはこれらの適合要件を満たすために不可欠です。

1.3 環境適応性要件：

高温多湿の気候（年平均湿度＞80％）は機器の劣化を加速するため、腐食防止と防湿性能に優れた接地トランスフォーマーが必要です。沿岸部の塩害環境（空気中の塩分含有量＞5mg/m³）はさらに腐食リスクを増大させ、接地トランスフォーマーの環境適応性に対する要求を高めます。

2. ソリューション：インテリジェント接地トランスフォーマーシステム

2.1 コア技術設計

ジグザグ接続接地トランスフォーマー：

専用の6巻線設計で、定格容量1250kVA、超低ゼロ相インピーダンス4-6Ω（従来のトランスフォーマーの30Ωに対し）、短絡耐え抜き能力25kA/2sを特長とし、大規模分散型発電所に最適です。

• 高調波抑制最適化：統合されたΔ-YY巻線構造とLCフィルタにより、3次/5次/7次の高調波を≧85%抑制し、全高調波歪率（THD）を12%から＜5%に低下させ、共振による機器の損傷を効果的に防止します。この高調波抑制能力は接地トランスフォーマーの核心的な安全機能を表しています。
• 環境適応性の向上：IP54保護等級のエンクロージャー；主要部品はナノセラミックコーティング処理され、IEC 60068-2-52塩水噴霧試験（3000時間無腐食）を通過しています。これらの保護措置により、過酷な環境下での接地トランスフォーマーの長期的な信頼性が確保されます。
• 熱管理設計：アルミニウム合金ヒートシンクと強制空冷システムを装備し、周囲温度45℃での温度上昇を≦55Kに制御します。この効率的な熱管理システムは、熱帯地域での接地トランスフォーマーの安全な動作に不可欠です。

2.2 インテリジェント監視と保護システム

統合センサーモジュール：巻線温度、部分放電、絶縁状態のリアルタイム監視；データは数ミリ秒以内にローカルSCADAとクラウドプラットフォーム（例：Hoymiles S-miles Cloud）に同期されます。継続的な監視により、接地トランスフォーマーの安全性が大幅に向上します。

保護論理の調整：

• 遮断機の調整： 電力網電圧が20%UNに低下したことを検出した後、10秒以内に接地モードを自動的に切り替えます（ベトナムの低電圧ロックアウト要件を満たします）
• アーク故障検出（AFCI）システムの統合： 0.5秒以内に故障回路を切断し、接地故障による火災を防ぎます。この迅速な保護論理は接地トランスフォーマーとシームレスに統合されます。

2.3 地域適応性の改善

電力網適合性：EVNが要求する島嶼テストモードをサポートし、電力網障害後のエネルギーストア供給へのシームレスな移行を模倣します。接地トランスフォーマーはこの重要なテストを通過するための核心的なコンポーネントです。

事前に設置されたシールワイヤインターフェースは、ベトナムの必須メータールームシール要件を満たします。

メンテナンスの便利さ：設計寿命≧25年；メンテナンスサイクルは3年に延長され、熱帯地域でのO&Mコストを大幅に削減します。接地トランスフォーマーの耐久性によりライフサイクルコストが大幅に低下します。

3. 成果

3.1 安全性と信頼性の向上

電力網障害時の中性点接地切り替えを15ms以内で達成（ベトナムの50ms基準を上回る）、重要負荷（工場生産ラインなど）の連続運転を確保します。接地トランスフォーマーによって提供される迅速な障害管理により、2024年のハノイ工業地帯プロジェクトでの導入後、機器の故障率を85%削減し、接地関連の事故を完全に排除しました。

3.2 経済的利益とコンプライアンス

• 罰金リスクの低減:「グリーン産業法」の炭素排出要件を満たし、年間収益の3%の罰金を回避。
• ペイバック期間の短縮:メンテナンスコスト（35%削減）とダウンタイム損失の減少により、IRRが2-3ポイント上昇し、ペイバック期間が5.8年から4.2年に短縮。

3.3 グリッドサポート機能の強化

動的調整試験に合格：EVNのフレキシブルなディスパッチ（電力網負荷<75%の場合）、設置容量の最大30%の電力調整をサポートし、発電所が周波数調整市場（FRM）に参加できる。接地変圧器によって提供される安定した中性点は、このグリッドサポート機能の基礎となる。ホーチミン市のパイロットプロジェクトでは、無効電力のサポートにより、発電所は補助サービスから追加で12%の収益を得た。