カナダ高速鉄道高架橋プロジェクト向け二重電圧アモルファス合金柱上変圧器

プロジェクト概要

Dingxin 80台のカスタマイズ仕様を開発 アモルファス合金製二重電圧単相ポールマウント変圧器 カナダにおける高速鉄道高架橋プロジェクト向け。

本変圧器は、一次側電圧として14.4 kVと8 kVの2種類を選択できるよう設計されています。これら2つの電圧には単純な比例関係がないため、従来の直並列接続ではなく、特別に設計された巻線構造および電圧切替機構が必要でした。

高架鉄道施設に沿って設置され、照明・監視・通信・信号支援機器など分散配置の補助負荷およびその他の電気設備に安定した低電圧電力を供給します。

本プロジェクトは、DINGXIN社が特殊電圧システム、過酷な屋外環境、および設置要件が厳しいインフラ用途向けの柱上変圧器を設計・製造する能力を実証しています。

プロジェクトの要件

カナダの高速鉄道高架橋プロジェクトでは、2種類の異なる一次配電電圧に対応できる単一の変圧器設計が求められました。

主な要件は以下のとおりです：

• 一次電圧は14.4kVおよび8kVの切り替え式；
• 非比例型二重電圧巻線方式；
• 単相運転；
• 柱上設置（屋外用）；
• 無負荷損失が低減；
• カナダの寒冷地での信頼性の高い動作；
• コンパクトな機械構造；
• 吊り上げ・設置・ケーブル接続が容易；
• 耐久性のあるシーリングと腐食防止機能。
• 電圧選択と安全識別が明確。

2種類の一次電圧条件に対応する共通のトランスフォーマー・プラットフォームを採用したことで、鉄道システムの各区間で必要なトランスフォーマーの型式数を削減できました。

技術的課題

非比例の一次電圧：14.4 kVおよび8 kV

従来の二重電圧トランスフォーマーの多くは、一次電圧間に単純な2:1の関係を採用しています。これにより、巻線セクションを直列または並列に接続できます。

本プロジェクトで求められる14.4 kVおよび8 kVの入力電圧には、このような単純な比率関係がありません。標準的な直列・並列巻線構成では、所定の電圧比を実現できません。

DINGXIN社のエンジニアリングチームは、この2つの系統電圧に特化して、一次巻線の巻数、絶縁構造、タップ位置、および電圧選択方式をそれぞれ計算しました。

設計では、承認済みの一次電圧源のいずれかに接続した場合でも、変圧器が所定の二次電圧を確実に供給できるようにする必要がありました。

屋外鉄道運転環境

高架鉄道施設の側面に設置される変圧器は、以下の影響を受ける可能性があります。

• 周囲温度の低下；
• 雪および氷；
• 1日の気温変化が大きいこと；
• 湿気および結露；
• 紫外線照射；
• 風および振動；
• 長期の屋外運用；
• 保守作業のためのアクセスが制限されています。

高架橋インフラへのアクセスには、交通規制の調整、高所作業、または限定された保守作業時間帯が必要となる場合があるため、長期間にわたる変圧器の信頼性が大きな検討事項となりました。

柱上設置の制約条件

柱上設置型変圧器は、電気的性能と機械的制約の両方をバランスよく満たす必要があります。タンクの外形寸法、総重量、重心位置、吊り上げポイント、取付ブラケット、ブッシング、およびケーブルの配線方向が、すべて設置構造に適合していなければなりません。

また、機器は、必要な電気的クリアランスおよび絶縁性能を確保しつつ、実用的な輸送・設置が可能なほどコンパクトである必要がありました。

DINGXIN社のカスタマイズソリューション

DINGXIN社は、本プロジェクトの2種類の一次電圧条件および屋外設置要件に基づき、アモルファス合金製単相柱上変圧器を設計しました。

専用の二重電圧巻線

一次巻線は、14.4 kVおよび8 kVの両方での運転に対応するよう特別に設計されました。

当社は、従来の比例型二重電圧接続方式ではなく、2つの入力電圧に対応する専用巻線巻数および電圧選択位置を独自に算出し、設計しました。これにより、認証済みのいずれかの一次電圧条件下でも、変圧器は所定の変圧比を維持できます。

電圧選択機構は、通電停止状態での操作を前提として設計されています。一次電圧設定を変更する前に、必ず変圧器を完全に遮断・停電し、プロジェクトの運転手順に従って安全を確認してください。

明確なラベル表示と位置識別マークにより、設置時および保守時の誤った電圧設定リスクを低減します。

アモルファス合金コア

本変圧器は、無負荷損失を低減するためにアモルファス合金製のコアを採用しています。

これは特に鉄道用補助電源システムにおいて価値が高く、負荷が1日を通して変動しても、変圧器は常時通電されたまま運用される場合があります。

無負荷損失の低減により、以下の効果が得られます：

• 連続的なエネルギー浪費の削減；
• トランスフォーマーの運転効率を向上させる；
• ライフサイクル全体での電力コストを削減する；
• プロジェクトの省エネルギー目標を支援する。

寒冷地・屋外向け設計

トランスフォーマーの構造は、カナダの屋外使用条件に合わせて調整された。設計上の検討事項には以下が含まれる：

• 低温下での絶縁性能；
• 熱膨張および収縮；
• タンクの密閉性；
• 湿気対策；
• 外部腐食防止；
• ブッシング配置；
• 機械的耐久性；
• 屋外設置時の識別および銘板要件。

絶縁システム、保護付属品、コーティング仕様、および使用温度範囲は、承認済みのプロジェクト仕様書に基づき決定されました。

設置を重視した機械設計

DINGXIN社は、電柱構造および現場の接続条件情報をもとに、変圧器の取付配置、吊り上げポイント、ブッシング位置、外形寸法を最適化しました。

この設置重視のアプローチにより、以下の点が改善されました：

• 吊り上げ作業の利便性；
• 電柱への取付；
• 電気接続；
• 位相および端子の識別
• 点検用アクセス
• 今後の保守作業

主変圧器の特長

• 単相柱上変圧器
• 一次入力電圧は14.4kVおよび8kVから選択可能
• 非比例型二重電圧巻線方式
• アモルファス合金製鉄心
• 無負荷損失の低減
• 屋外用密閉構造
• 寒冷地仕様の設計上の配慮；
• カスタマイズされた取付および接続インターフェース；
• プロジェクトごとに指定される電圧表示ラベルおよび銘板；
• オプションの保護・監視用アクセサリ。

プロジェクトの価値

2種類の配電電圧に対応する単一トランスフォーマプラットフォーム

2次巻線が2系統（デュアルプライマリ）の設計により、同一トランスフォーマプラットフォームを、14.4 kVまたは8 kVの電源を有する現場のいずれでも使用できます。

これにより、機器の標準化、予備機の計画、技術文書の整備、および保守担当者の訓練が簡素化されます。

長期にわたるエネルギー損失の低減

アモルファス合金製コアにより、負荷が軽い状態で通電している間の消費電力を削減します。

常時通電される鉄道インフラの補助電源システムにおいては、この効果がライフサイクル全体でのエネルギー削減として明確に実証可能です。

設置効率の向上

カスタマイズされた柱上設置構造により、現場での大規模な改造作業が不要になります。配置が工夫された取付ポイントと電気インターフェースにより、輸送、吊り上げ、設置、接続の各工程が簡素化されます。

カナダの環境条件への最適化

屋外用構造、シーリングシステム、断熱設計、腐食防止対策は、本プロジェクトの現場環境を念頭に開発されており、寒冷地および長期屋外運用への適合性が向上しています。

事例概要

本プロジェクトの主な課題は、単に追加の一次タップを設けることでは決してありませんでした。DINGXIN社は、非比例型14.4 kV／8 kV巻線設計と低損失アモルファス合金技術、屋外絶縁、寒冷地対応性能、そして厳格な柱上設置制限という多様な要件を統合・調整する必要がありました。CSA規格に準拠。

完成した変圧器は、カナダの高速鉄道高架橋プロジェクトに対して、分散型補助負荷向けの柔軟かつ効率的な電源ソリューションを提供します。

本事例は、DINGXIN社が特殊な電圧システムおよび国際インフラプロジェクト向けに、カスタマイズされた単相柱上変圧器を開発する能力を示しています。

特殊な一次電圧システム向けのカスタム柱上変圧器が必要ですか？電圧・容量・気候条件・設置環境・規制対応など、ご要件をお聞かせください。DINGXINまでお気軽にお問い合わせください。