電磁干渉 (EMI) は、電磁場が電子または電気機器の通常の動作を妨害するときに発生する現象です。鉱物油が充填された変圧器の場合、EMI はその性能、信頼性、安全性にさまざまな影響を与える可能性があります。私は鉱油入り変圧器のサプライヤーとして、製品の最適な機能を確保するためにこれらの影響を理解することの重要性を目の当たりにしてきました。
鉱物油入り変圧器について理解する
EMI の影響を詳しく調べる前に、鉱物油が充填された変圧器の基本構造と動作を理解することが不可欠です。これらの変圧器は、積層鋼板で作られたコアと銅またはアルミニウムの導体で作られた巻線で構成されています。コアと巻線は鉱物油で満たされたタンクに浸漬され、これにはいくつかの目的があります。まず、絶縁媒体として機能し、巻線とコア間の電気的破壊を防ぎます。次に、変圧器の動作中に発生する熱の放散に役立ち、変圧器の効率的な性能を確保します。
鉱油入り変圧器は、その効率性、信頼性、耐用年数が長いため、配電システムで広く使用されています。さまざまなアプリケーションの多様なニーズを満たすために、さまざまな容量と電圧定格が用意されています。たとえば、私たちが提供するのは、50 - 2500kVA/35kV 油入二重巻変圧器、50～2500kVA/20(10)kV 低損失油入変圧器（密閉油入変圧器）、 そして30 - 2500kVA/10kV クラス II エネルギー効率 - 油埋込変圧器、さまざまなシナリオで信頼性の高い電源を提供するように設計されています。
電磁干渉の発生源
鉱物油が充填された変圧器に影響を与える可能性のある EMI の発生源はいくつかあります。主な発生源の 1 つは、近くにある他の電気機器の動作です。たとえば、大型のモーター、発電機、開閉装置は、動作中に強い電磁場を生成する可能性があります。これらの磁界は変圧器の巻線やコアと結合し、干渉を引き起こす可能性があります。
EMI のもう 1 つの原因は落雷です。稲妻が送電線や近くの構造物に当たると、電気システムに高電圧サージや電磁パルスが誘発される可能性があります。これらのサージとパルスは電力線を通って変圧器に到達し、損傷を引き起こす可能性があります。
無線周波数干渉 (RFI) も EMI の重大な発生源です。 RFI は、無線送信機、携帯電話、その他の無線デバイスによって生成される可能性があります。これらのデバイスは無線周波数範囲の電磁波を放出し、変圧器の通常の動作に干渉する可能性があります。
鉱油入り変圧器に対する電磁干渉の影響
1. 絶縁劣化
鉱物油が充填された変圧器に対する EMI の最も重大な影響の 1 つは、絶縁劣化です。 EMI によって発生する電磁場は、変圧器の絶縁内で部分放電を引き起こす可能性があります。部分放電は、電界強度が特定のしきい値を超えたときに絶縁材料内で発生する小さな放電です。これらの放電により絶縁材が徐々に侵食され、絶縁耐力が低下し、電気的破壊の危険性が高まります。
時間の経過とともに、断熱材の劣化により、断熱材に空隙や亀裂が形成されることがあります。これらの空隙や亀裂により、湿気や汚染物質が断熱材に侵入し、劣化がさらに加速する可能性があります。最終的には、絶縁が完全に機能しなくなり、変圧器に短絡やその他の電気的障害が発生する可能性があります。
2. 鉄損の増加
EMI は、トランスのコア損失の増加を引き起こす可能性もあります。変圧器のコアは、特定の磁界下で動作するように設計されています。ただし、外部電磁場にさらされると、コア内の磁束が歪む可能性があります。この歪みは、コア内の渦電流損失とヒステリシス損失の増加につながる可能性があります。
渦電流損失は、変化する磁界によってコアの積層内に循環電流が誘導されるときに発生します。これらの電流は熱を発生し、エネルギー損失として放散されます。一方、ヒステリシス損失は、磁場の変化に伴うコア材料の磁化と減磁によって発生します。鉄損が増加すると変圧器の効率が低下し、エネルギー消費と運用コストが増加する可能性があります。
3. 騒音・振動について
電磁干渉により、変圧器から過度のノイズや振動が発生する可能性があります。 EMI によって発生する磁力により、コアの積層や巻線が振動する可能性があります。この振動が変圧器タンクやその他の部品に伝わり、可聴ノイズが発生する可能性があります。
過度の騒音や振動は迷惑であるだけでなく、変圧器に潜在的な問題があることを示している可能性があります。高レベルの振動に長時間さらされると、変圧器のコンポーネントに機械的ストレスが生じ、接続の緩み、絶縁の亀裂、その他の機械的故障が発生する可能性があります。
4. 保護リレーの故障
鉱物油が充填された変圧器には、電気システムの障害を検出して隔離するための保護リレーが装備されています。これらのリレーが正しく動作するには、正確な電気信号が必要です。ただし、EMI がこれらの信号に干渉し、保護リレーが誤動作する可能性があります。
たとえば、EMI は保護リレーの誤作動を引き起こし、不必要な停電を引き起こす可能性があります。その一方で、実際の障害が発生したときにリレーが動作しなくなり、変圧器や電気システムが危険にさらされる可能性もあります。
緩和戦略
鉱物油が充填された変圧器に対する EMI の影響を最小限に抑えるために、いくつかの緩和戦略を採用できます。最も効果的な戦略の 1 つは、シールドを使用することです。シールドには、電磁場の侵入を遮断または低減できる金属製の筐体で変圧器を囲うことが含まれます。金属製の筐体はファラデーケージとして機能し、外部の電磁場が変圧器コンポーネントに到達するのを防ぎます。
もう 1 つの戦略は、適切な接地を使用することです。適切な接地システムは、EMI 電流が地面に流れるための低インピーダンス パスを提供し、変圧器への影響を軽減します。接地システムは、関連する電気規定および規格に従って設計および設置する必要があります。
フィルタリングを使用して EMI を低減することもできます。変圧器に接続された電気回路にフィルターを設置して、不要な電磁周波数を遮断または減衰できます。ローパス フィルター、ハイパス フィルター、バンドパス フィルターなど、さまざまなタイプのフィルターが利用可能で、アプリケーションの特定の要件に基づいて選択できます。
結論
鉱油入り変圧器のサプライヤーとして、当社製品に対する電磁干渉の影響を理解することは非常に重要です。 EMI は、絶縁劣化、鉄損の増加、騒音や振動、保護リレーの誤動作など、変圧器の性能、信頼性、安全性に重大な影響を与える可能性があります。シールド、接地、フィルタリングなどの適切な緩和戦略を実装することで、これらの影響を最小限に抑え、変圧器の最適な動作を保証できます。
高品質の鉱油充填変圧器の市場に参入している場合、または変圧器に対する EMI の影響に関してご質問がある場合は、さらなる議論と調達の可能性について当社にお問い合わせいただくことをお勧めします。当社の専門家チームは、お客様の特定のニーズに最適な変圧器ソリューションを見つけるお手伝いをいたします。
参考文献
- グローバー、NK (2007)。変圧器エンジニアリング: 設計、技術、および診断。 CRCプレス。
- ウェスチングハウス・エレクトリック・コーポレーション（1982年）。送配電のリファレンスブック。ウェスチングハウス・エレクトリック・コーポレーション
- IEEE 標準協会。 （2014年）。電力システムにおける高調波フィルタの適用に関する IEEE ガイド (IEEE Std 519 - 2014)。 IEEE。