電力変圧器の信頼性向上のための主要な設計考慮事項

電力変圧器は電力網の重要な構成要素です。品質上の問題が発生すると、経済的・財産的な大きな損失だけでなく、人命にも危険を及ぼし、計り知れない社会的影響をもたらす可能性があります。

一般的に、電力変圧器の信頼性は主にその設計、技術、材料、製造基準によって影響されます。これらのうち、製品品質の基礎となる設計は、変圧器全体の信頼性を決定する上で重要な役割を果たします。

統計によると、「設計上の欠陥」が業界で過去に経験した重大な品質事故の主な原因であり、そのような事件の80%以上を占めています。したがって、変圧器の設計の信頼性は、全体的な製品信頼性を達成するための前提条件であり、基本的な保証となります。この記事では、変圧器の信頼性設計におけるいくつかの重要な側面について議論します。

ショートサーキット耐えられる能力の設計原則

ショートサーキット耐えられる能力は、電力変圧器の信頼性の重要な指標です。ショートサーキット強度不足による損傷は電力システムでは珍しくなく、ランダムなショートサーキット試験中の故障も頻繁に報告されています。

特別な試験として、実際にショートサーキット試験を行う電力変圧器は、総生産量の1%未満しかありません。そのため、設計検証が十分なショートサーキット耐えられる能力を確保する最も実用的なアプローチとなります。

ショートサーキット設計の基本原則は、可能な限り実際のショートサーキットストレスを最小限に抑えるべきであり、許容ストレス限界を盲目的に増やすべきではありません。後者のアプローチは、材料特性と製造工程に過度に依存し、制御不能な設計戦略を表しています。

ホットスポット温度上昇の設計考慮事項

電力変圧器の各部品でのホットスポット温度上昇は、その耐用年数と密接に関連しており、長期的な運用信頼性に直接影響します。タイプ試験として、温度上昇試験はすべてのユニットで行われるわけではありません。したがって、設計分析と検証は、すべての部品のホットスポット温度上昇が安全な範囲内に留まるようにするために必要不可欠です。

変圧器のホットスポット温度上昇設計は、巻線のホットスポット、コアのホットスポット、金属構造部品のホットスポットという3つの重要な領域に焦点を当てるべきです。製品構造とパラメータに基づくリーク磁場分布と損失密度の正確な計算は、部品材料の合理的な選択、遊離磁束制御措置の効果的な実施、冷却油回路設計の最適化のための重要な基礎となり、すべての部品のホットスポット温度上昇が安全な値内に留まるようにします。