地域ハブ変電所主変圧器における変圧器油冷却の応用

なぜ油冷却が必要なのでしょうか？主変圧器の損失が大きく、全負荷時の単位体積当たりの発熱密度が非常に高いためです。変圧器油は、絶縁、放熱、消弧、防錆などの役割を果たしており、必要不可欠な役割を果たしています。

負荷の変動が大きく、フル負荷に近づくことも多く、年間稼働時間も長くなります。温度を制御するには、強力な循環と強制放熱を使用する必要があります。油冷却は温度管理と寿命維持の鍵です。

動作原理: オイルポンプは変圧器主油タンクの底部から低温油を取り出し、巻線・鉄心の油路に圧入して強制的に熱を奪います。{0}高温のオイルはパイプラインを通ってファン付きのラジエーターに送られ、強制的に空気を送り込み急速に冷却されます。

冷却されたオイルは燃料タンクの底に戻り、循環を続けて閉ループを形成します。
温度制御ロジック：油温/巻線温度の上限に応じてポンプとファンを段階的に起動し、インテリジェントな温度制御を実現します。

2. システム構成（ハブ局の標準）
メイン循環ポンプ セット: デュアル ポンプ冗長性 (1 つは使用中、もう 1 つはバックアップ)、単一ポンプの故障時の自動切り替え (0.5 秒以下)、中断のないオイルの流れを確保します。
ヒートシンクグループ：マルチパネルヒートシンク+軸流ファン、グループ制御、必要に応じて動作します。
石油パイプラインとバルブ: 高圧シームレス鋼管、-急速遮断弁、圧力/流量モニタリング。-
温度制御と保護: 上部油温、巻線温度、オイルフローリレー、圧力リリーフバルブ、クーラー完全停止保護 (完全停止後 20 分以下の定格負荷での動作が可能)。
3. 主要な動作パラメータ（ハブ局の仕様）
上限油温：85度以下（警報）、95度以下（トリップ）。
巻線ホットスポット温度: 105 度以下 (設計限界)。
油流速：1.2m/s以上（熱交換確保）。
クーラー構成: 100% の容量と冗長性を備えて設計されており、単一グループの障害は全負荷に影響しません。

ハブステーションの油冷却システムの設計と運用のポイント
1. 設計原則
冗長構成: オイル ポンプ、ファン、電源はすべて N-1 冗長であり、重要なコンポーネントのデュアル セットが備えられています。
グループ制御: 負荷変動に適応し、エネルギーを節約し、寿命を延ばすために、クーラーはグループで動作します。
完全な保護: クーラーの完全なシャットダウン、オイルの流れの遮断、およびオイルの高温に対して独立したトリップ回路が設定されており、主変圧器の保護と連動しています。
油の品質保証：高発火点、低粘度、高絶縁変圧器油を使用し、定期的に油を濾過し、微量水分・酸価・絶縁破壊電圧を検査します。

2. 運用・保守のポイント（拠点局の基幹業務）
日常点検：オイルポンプ・ファンの動作、油面、油温、油の流れ、漏れ、異常振動・異音を点検してください。
定期テスト：オイルポンプスイッチングテスト、ファンスタートストップテスト、クーラー全停止テスト、オイルフローリレー校正。
油の品質管理: 少なくとも年に 1 回、油クロマトグラフィー分析を実施して、絶縁体の劣化と潜在的な欠陥を追跡します。
障害処理: クーラーが完全に停止したら、過熱やトリップを避けるために 20 分以内に負荷を回復または軽減します。

地域ハブ変電所における主変圧器の油冷却用途は、OFAF を絶対的な主流とし、OFWF を特別なシナリオの補足として使用し、強力な油循環と強制放熱による効率的な温度制御、高い信頼性、長寿命の実現に重点を置き、電力網の安全で安定した運用をサポートします。選択と運用は、冗長性、インテリジェンス、オイル品質、保護という 4 つの中核要素を中心に行われ、重くて変動する負荷の下でも主変圧器の継続的な信頼性を確保します。