中国初の220kV/240MVA植物油変圧器：開発、利点、及び二重炭素貢献

電力変圧器の絶縁技術が継続的に発展する中、環境に優しく高引火点の植物油を絶縁媒体として使用した植物油変圧器製品が徐々に鉱物油変圧器に取って代わっています。これらの植物油ベースの変圧器は炭素排出量を最大限に軽減し、電力変圧器の寿命を効果的に延ばします。「二つの炭素」目標達成のために非常に重要な意義を持っています。

最近、ある供電局の主導により、中国の植物油変圧器メーカーが開発した国内初の220kV/240MVAの植物油変圧器が型式試験を成功裏に通過しました。これは中国の植物油変圧器メーカーが国内でリーディングポジションをさらに確固たるものにするものであり、中国の植物油変圧器設計と製造技術が新たなレベルに達したことを示しています。

伝統的な鉱物絶縁油は100年以上使用されてきましたが、引火点が低く、劣化速度が遅く、環境汚染が容易で、過負荷容量が弱いなどの欠点があります。従来の鉱物油変圧器と比較して、植物油変圧器は火災リスクが極めて低い、過負荷容量が強く、ライフサイクルコストが低いなどの利点があります。また、植物油は植物の種子から抽出される再生可能な資源であり、鉱物油と比較して炭素排出量を効果的に削減することができます。さらに、植物油変圧器は既存の鉱物油変圧器よりも広範囲に適用可能で、特に密集地や環境保護区域など、防火安全と環境保護に対する要求が高い地域に適しています。

新たな発展概念に従い、市場の先端に焦点を当て、科学研究と革新に基づいて、中国の植物油変圧器メーカーは2007年から植物油変圧器の研究開発と製造に取り組んでいます。2017年には、工業情報化省が委託した「環境に優しい変圧器および環境に優しいガス絶縁金属閉鎖スイッチギアの環境に優しいキーテクノロジーとプロセスシステム統合」のグリーン製造プロジェクトを担当しました。このプロジェクトを通じて、10kV、35kV、110kVの植物油変圧器製品を開発し、比較的完全な製品シリーズを形成しました。これらの製品は順次山東、河南、広東、湖北、陝西などに適用され、現在まで良好に稼働しており、顧客からの高い評価を得ています。

2019年9月、中国の植物油変圧器メーカーは中国南方電網の一部門である供電局の科学的研究プロジェクト「大規模植物油電力変圧器の絶縁および放熱構造の最適化とエンジニアリング応用 - 220kV植物油変圧器の試作と典型的な絶縁構造のシミュレーション試験」の入札を成功裏に獲得しました。このプロジェクトは供電局の主導により、中国で最高電圧レベルかつ最大容量の240MVA/220kV植物油変圧器の開発を目指していました。

中国の植物油変圧器メーカーは220kV絶縁油変圧器の研究開発に非常に重視しています。会社の副総経理自らがプロジェクト全体の技術管理と製品実施を担当しています。「我々は技術的な優位性を最大限に活用し、エリートの研究開発と設計チームを組織して課題解決に取り組みました。特に技術的な突破段階では、関連技術者を組織して技術的な詳細を一つずつ実施し、製品と工程規格を項目ごとに確認しました」と関係者は述べています。

研究開発チームは日本から帰国した博士課程修了者が率いています。「多くの植物油メーカーと協力し、国内の植物油に関する基礎研究から始め、国内の植物油-紙絶縁システムの耐電界強度について商用周波数、雷衝撃、切換過電圧下での試験と検証を行い、試験データに基づいて240MVA/220kV製品の絶縁最適化設計を指導しました。変圧器材料の相性試験を行い、変圧器内の各材料が国内の植物絶縁油との相性を確認し、製品の長期安定動作を確保しました。また、国内の植物絶縁油変圧器のプロセス試験を行い、原油の入庫検査から製品出荷までの完全なプロセスプランを形成しました」とチームリーダーは述べています。

設計開発チームは会社研究所の主任技術者と副所長が率いています。「磁場計算、流体シミュレーション、絶縁評価、短絡力耐久性などの観点から設計計画を技術専門家が検証しました。植物油の特殊性を十分に考慮し、ブッシングなどの部品は試験検証後のみ選択・適用することで、製品の長期的な信頼性を確保しました」と設計チームリーダーは説明しています。設計チームは基礎研究の結果を計画に密接に組み込み、変圧器の電気スキームと構造配置において研究成果を全面的に適用し、安全性マージンを確保しながら軽量化、経済性、高信頼性という製品目標を達成しました。

製品の特殊性により、技術骨幹は生産過程で工場の生産人員に対して個別に指導を行いました。絶縁油に関連するプロセスステップでは、技術骨幹が全工程に参加し、層別制御と項目別の実施を行い、製品の信頼性と品質を確保しました。

約2年間の科学的研究を経て、会社は大型植物油変圧器の絶縁設計と検証、温度上昇の最適化と検証、部分放電制御などの主要な技術的難題を克服し、大型植物油変圧器の設計と検証方法、製造プロセスを含む主要技術を完全に解決しました。初めての国内独自知的財産権を持つ220kV植物油変圧器が成功裏に開発されました。

植物絶縁油変圧器の分野において、中国の植物油変圧器製造業者は、国内の研究開発と生産レベル、市場シェアで先導的な位置を占め、中国の変圧器産業全体のグリーン化レベルの向上を推進しています。2020年9月には、同社の「植物絶縁油変圧器のグリーンプロセス」が、「高品質エネルギー発展を促進する新リーディングテクノロジープロダクト」として認定されました。

中国の植物油変圧器製造業者は、「原点」である独自技術の確立と現代産業チェーンの「チェーンリーダー」を目指し、国家戦略に奉仕し、産業発展をリードし、科学技術を通じた革新を推進します。その初志を貫き、中央企業としての責任を果たし、世界クラスのスマート電力システムソリューションプロバイダーになるために継続的に努力します。「二重炭素」目標の実現と新しい電力システムの構築に貢献し、第14次五カ年計画の成功裏な開始の基礎を築きます。