太陽光変圧器の選定における主な考慮点は何ですか

太陽光変圧器のサイズ決定原則と技術的パラメータ

太陽光変圧器のサイズを決定するには、容量のマッチング、電圧比の選択、短絡インピーダンスの設定、絶縁クラスの決定、熱設計の最適化など、複数の要素を包括的に考慮する必要があります。主要なサイズ決定原則は以下の通りです。

(I) 容量のマッチング：負荷支持の基本

容量のマッチングは、太陽光変圧器のサイズ決定において最も重要な前提条件です。変圧器の容量を太陽光システムの設置容量と予想される最大出力電力に正確に合わせ、意図された負荷下での安定した動作を確保する必要があります。容量計算式は以下の通りです。

ここで U₂ は変圧器の二次側電圧（通常400V）を表します。太陽光システムの固有の可変性（例えば日光の変動や負荷の変化）を考慮し、計算には安全マージン（1.1〜1.2倍）、負荷率変動係数（例：KT = 1.05）、および力率（通常0.95）を組み込む必要があります。

例：ピーク出力500kWの太陽光システムの場合、異なる日光条件と負荷条件に対応するために、630kVA、800V/400Vの変圧器を選択することができます。また、「分散型太陽光発電系統接続技術ガイドライン」によれば、単一の分散型太陽光発電所の容量は、上位変圧器の供給エリア内の最大負荷の25％を超えないようにする必要があります。これにより、電力網への影響を避けることができます。

(II) 電圧比の選択：変動と電圧調整への対応

電圧比は、太陽光システムの出力特性（インバータ電圧は通常±5%で変動）と電力網接続要件に合わせて設定され、動的な調整能力を持つ必要があります。主な調整方法は以下の2つがあります。

• タップチェンジャー調整：無負荷タップ切替変圧器に適用され、通常3つの±5%タップ（例：10.5kV/10kV/9.5kV）があり、停電操作が必要です。

• 自動電圧調整モジュール調整：負荷のある状態でのタップ切替変圧器に適用され、レスポンスタイムが200ms以下でオンラインでの動的な調整が可能です。

実際の運用では、負荷特性に基づいて適切なタップを選択します：軽負荷時には5%タップ、重負荷時には2.5%または0%タップを選択し、高太陽光発電時の電圧上昇と夜間ピーク負荷時の電圧低下をバランスさせます。

(III) 短絡インピーダンスの設定：保護と安定性のバランス

短絡インピーダンスは、システムの短絡電流レベルと変圧器の種類（油浸/乾式）に基づいて設計する必要があります。計算式は以下の通りです。

油浸：4%〜8%；乾式：6%〜12%。大容量変圧器（例：9150kVA）の場合、インピーダンスを増加させる必要があります（Zk ≥ 20%）。温度補正を行う（油浸：75℃、乾式：120℃）。

(IV) 絶縁クラス

屋外環境に適合させる。Fクラス（155℃）またはHクラス（180℃）を好む。砂漠ではHクラスを使用し、海岸では塩害耐性材料を使用し、高湿度地域では湿気耐性を使用する。熱老化を考慮する：+6℃で老化が2倍になり、-6℃で半分になる。

(V) 熱設計

環境に応じて最適化する。冷却方法：自然/強制空冷、油浸自冷。高温地域：強制空冷またはハイブリッド；高湿度：乾式+軸ダクト；高塵埃：IP54+フィルター。砂漠ステーションでは、マイクロチャネル液体冷却（7:3脱イオン水+エチレングリコール）を使用して3倍の効率を達成。

V. さまざまなシナリオにおけるサイズ決定と検査

典型的なシナリオに対するソリューション：

(I) グリッド接続

サイズ決定：インバータ/補助電源+1.15×マージン（例：1092.5kVA）。±5%電圧、4%〜8%インピーダンス、Fクラス以上、自然/油空冷。検査：絶縁チェック、THD ≤ 5%、電圧調整（±2.5%）、インピーダンス（工場値の±2%）。

(II) オフグリッド

サイズ決定：1.2〜1.5×負荷電力。インバータに適応（例：800V/400V）、6%〜12%インピーダンス、≤200ms電圧調整、400V + 220V巻線。
 検査：過負荷試験（≥120%）、電圧調整応答、電圧バランス、システム変動。

(III) 高温

サイズ決定：乾式+強制空冷または油浸+ナフテン系油。高温絶縁、IP55、ファン起動80℃/停止60℃。 検査：四半期ごとのサーモグラフィ、半年ごとの油テスト、冷却確認、巻線温度監視。

(IV) 高湿度/沿岸部

サイズ決定：IP65エポキシ乾式、316L+フッ素炭素コーティング、塩害耐性絶縁、間隔拡大。検査：コーティング確認、油水分/ガス、塩霧試験（≤5%電力低下）、水素監視。

(V) 高塵埃

サイズ決定：完全密封、IP54、三段階フィルター、冷却面積拡大、耐摩耗巻線。 検査：四半期ごとのフィルター交換、サーモグラフィ、防塵確認、定期清掃。

(VI) 電磁干渉

サイズ決定：サンドイッチ巻線（≤500pF）、LCフィルター（THD ≤ 4%）、EMC適合（GB/T 21419 - 2013）、二重冗長通信。 検査：年間EMC試験、高調波/アンバランス監視、接地確認（≤0.5Ω）、ビット誤り試験10^-8。

(VII) 太陽光エネルギー貯蔵統合

サイズ決定：PCS統合（Modbus RTU）、400V + 220V巻線、≤200ms反応補償、複合負荷考慮。 検査：PCS互換性確認、電圧バランス（≤1%）、電圧調整試験（≤±2%）、貯蔵接続確認。

まとめ：容量、電圧、インピーダンス、絶縁、熱設計の正確なマッチングと徹底した検査により、安全で効率的かつ長寿命の運転が可能となり、炭素目標下での分散型太陽光発電の発展に寄与します。