NIFPS変圧器は高電圧電力システムに適していますか？

やあ皆さん、

少しでも電力システム分野で働いたことがある人なら、変圧器が照明を点灯し、工場を稼働させ、送電網全体を停止から停止まで維持する縁の下の力持ちであることをご存知でしょう。しかし最近、私は NIFPS 変圧器について多くの質問に答えてきました。NIFPS 変圧器とは何なのか、従来のオプションとどのように比較できるのか、そして最も重要なのは、NIFPS 変圧器が実際に高電圧電力システムで機能するのかどうかです。何年もこれらを供給してきた者として (私はこれらのユニットのあらゆる勝利と問題を見てきたとだけ言っておきましょう)、私はこれを、企業用語を使わずに、ただ本当の話をして、ストレートに説明したいと思いました。

まず、同じページから始めましょう。そもそも、NIFPS トランスフォーマーとは何ですか?初心者のために説明すると、これは非フッ素化液浸型電源変圧器です。つまり、鉱油 (数十年にわたり主流であった) や、環境上の危険信号がいくつかある新しいエステル流体を使用する代わりに、フッ素化化合物を含まない合成の非毒性、耐火性の流体を使用します。それだけでも、持続可能性に焦点を当てている人々にとっては大きな問題ですが、本当の問題は、電圧がかなり上がったときにそれが耐えられるかということです。高電圧電力システム (数百マイルにわたって電力を供給する変電所や、安定した信頼性の高い電力を必要とする巨大な機械を備えた産業現場を考えてください) は、混乱する必要はありません。ここでの変圧器の故障は、数軒の暗い家を意味するだけではありません。業務全体が停止し、ダウンタイムで数百万ドルのコストがかかり、さらには危険な場合もあります。

基本的なことから始めましょう。高電圧システムは変圧器に何を必要としますか?まずは何よりも断熱材。 100 kV を超える電圧 (110 kV、220 kV、さらにはそれ以上の電圧について話しています) を扱う場合、絶縁は堅牢である必要があり、漏れや故障がなく、アーク放電の危険がありません。次に熱性能も重要です。高電圧は高電流を意味し、ユニットがすぐに熱くなることを意味します。熱を分解することなく効率的に放散する必要があります。耐久性にも妥協の余地はありません。これらのユニットは屋外に設置されることが多く、ほこり、雨、温度変化、さらには極端な天候にさらされることもあります。環境への影響も忘れてはいけません。ますます多くの電力会社や産業顧客が有害物質の削減を求められているため、どのような変圧器を選択しても、そこで責任を負うことはありません。

さて、NIFPS 変圧器はここでどのように測定されるのでしょうか?断熱材から始めましょう。私が見たすべての実世界のデータ (および私の顧客 (米国の大手電力会社、独自の変電所を持つ工業プラント) からのフィードバック) から、NIFPS 流体の絶縁耐力は、ほとんどの高電圧用途において鉱油と実際に同等です。絶縁耐力は基本的に、流体が電気に対してどの程度絶縁できるかを示すものであり、これが高ければ、予期せぬ故障が発生することはありません。しかし、待ってください。「鉱物油は永遠に存在しているのに、なぜ切り替える必要があるのでしょうか？」という懐疑論者の言うことはわかります。それは当然です。鉱物油には実績がありますが、可燃性があり、漏れると環境に有害です。 NIFPS液?耐火性があり（引火点が鉱物油よりもはるかに高いため、大規模な火災の危険性がはるかに低い）、万一漏れた場合でも、土壌や水をそれほどひどく汚染することはありません。火災により送電網全体が消失する可能性がある高圧変電所にとって、これは大きなプラスとなります。

でも、ちょっと待ってください。表面をコーティングするのはやめましょう。初期の頃、NIFPS ユニットを非常に高い電圧 (500 kV 以上など) で使用する場合には、多少の苦労がありました。液体の粘度は鉱物油とは少し異なるため、熱を適切に放散するのに 1 分かかりました。しかし、過去 5 ～ 7 年間で、これらのユニットの背後にあるエンジニアリングは飛躍的に進歩しました。私のチームは 138 kV および 230 kV システムでいくつかのプロジェクトに取り組んできましたが、これらのユニットは 4 年以上、問題なく確実に稼働しています。ここで重要なのは、NIFPS は画一的なソリューションではなく、エンジニアリング作業を行わずに 765 kV の変電所に導入することはできませんが、大部分の高電圧アプリケーション (100 kV ～ 345 kV) では、NIFPS が完全に機能します。

待ってください。でも、他の選択肢と比較してみましょう。それが人々が本当に気にしていることだからです。多くの人が乾式変圧器にも注目しています。変電所の機器をチェックしている場合は、おそらく屋内乾式変圧器のようなリンクを見たことがあるでしょう?ただし、乾式ユニットでは高電圧には限界があります。確かに、液体漏れが許されない場所 (都市の建物内など) には最適ですが、高電圧では NIFPS よりも大きく、重く、高価になり、熱も放散しません。次に、屋外乾式変圧器のページで見つけることができる屋外乾式がありますが、やはり、高電圧の場合、NIFPS のような液浸ユニットと比較して冷却がありません。エポキシ樹脂乾式変圧器も別の選択肢で、同じ問題があります。低電圧から中電圧には適していますが、大量の電力を長距離移動する場合には最適ではありません。

補助的なものについてはどうですか？変電所の場合は、補助変圧器も必要です。変電所の補助変圧器で確認できます。私のクライアントの多くは補助変圧器も NIFPS に切り替えています。補助ユニットであっても信頼性が必要であり、環境規制も同様に強化されているためです。これは良い兆候です。補助装置で機能する場合は、メインの高電圧ユニットでも機能します。

もう 1 つの大きな要素はメンテナンスです。高圧変圧器は毎年分解する必要がないので、どれを選んでも手間がかからない必要があります。 NIFPS 液は、私が扱ってきた他の合成液よりも安定しており、時間の経過とともに劣化する可能性が低いため、5 年ごとに高価な液を交換する必要はありません。私のチームは、クライアントの NIFPS ユニットを半年ごとにチェックインしていますが、流体には洗い流す必要があるほど多くのスラッジや汚染物質が蓄積しないため、メンテナンスが鉱物油ユニットよりもはるかに簡単であるというフィードバックがあります。ダウンタイムが壊滅的な高電圧システムにとって、これは大きな利点です。メンテナンスが減れば、重要なチェック中に問題が発生する可能性が低くなります。

しかし、部屋の中の象について話しましょう：コストです。 NIFPS ユニットは、鉱物油変圧器よりも初期費用が若干高くなります。嘘はつきません。電力会社がプロジェクトに入札するとき、最初の価格が重要です。しかし、メンテナンスコストの削減、寿命の長さ（鉱物油の場合は 30 年であるのに対し、良好な NIFPS ユニットでは 35 ～ 40 年であると見られています）、そして今後 10 年間でさらに厳しくなる厳しい環境規制を満たしているという事実を考慮すると、総所有コストは実際には低くなります。最初のプロジェクトで NIFPS を利用した私のクライアントの多くは、2 年後も数が増えたため、さらに 2 年後に戻ってきました。また、ESG 目標 (環境、社会、ガバナンス) を達成する必要がある企業にとって、高電圧変圧器にフッ素系または有毒な流体が使用されていないと言えることは、自社のステークホルダーにとって大きなセールスポイントとなります。

待ってください。ただし、ここで自分の製品を売り込むだけではないことを確認したいのです。NIFPS が最適ではない可能性がある特殊なケースについて話しましょう。現在 500 kV を超える電圧を扱っている場合、技術はまだ追いついていません。この種の電圧の絶縁と熱管理は非常に難しく、テスト中の NIFPS ユニットはありますが、まだ普及していません。また、気温が一貫して氷点下に下がる地域では、NIFPS 液がその温度に合わせて配合されていることを確認する必要があります。一部の配合は寒い天候で濃くなり、熱放散に影響を与える可能性があります。しかし、現在では寒冷地専用の NIFPS ユニットが入手できるため、以前ほど問題ではなくなりました。

もう 1 つのポイントは、これらのユニットで作業する人々の安全です。高電圧の作業は危険を伴うため、リスクを軽減できるものは何でも重要です。 NIFPS 流体は鉱物油ほど揮発性ではないため、小さなアークが発生しても完全な火災に発展する可能性が低く、ライン作業員の危険が軽減されます。数年前のプロジェクトで、鉱物油ユニットで少量の漏れと軽度の火災が発生したことを覚えていますが、同じサイトで当社が供給した NIFPS ユニットでも同様の事故が発生し、損傷もダウンタイムも発生せずに収まりました。これは、実験室のデータだけでなく、私にとって印象に残る現実世界の例です。

元の質問に戻りましょう。NIFPS 変圧器は高電圧電力システムに適していますか?簡単に言うと、ほとんどの標準的な高電圧アプリケーション (100 kV ～ 345 kV) では、信頼性が高く、安全で、環境にも優しく、長期的には経済的にも合理的です。非常に高い電圧 (500 kV 以上) については、まだ発生しつつありますが、そこまで到達しつつあります。

さて、鉱物油を信頼している人がまだいることは知っていますが、それは問題ありません。鉱物油が長い間標準であり続けているのには理由があります。しかし、電力網は進化していますよね?高電圧で送電網に接続される再生可能エネルギー（太陽光、風力）をさらに追加し、より多くの都市が拡大し、密集地域に変電所を必要とするようになり、環境規制も厳しくなっています。 NIFPS はそのすべてに適合します。すべての作業で鉱物油に取って代わるわけではありませんが、現時点ではほとんどの高電圧電力システムにとって確実で実行可能な選択肢です。

もしあなたがプロジェクトに取り組んでいて、どのような変圧器が意味をなすのかを理解しようとしている人なら、私のアドバイスは次のとおりです。これまでずっと使用してきたものだからと言って、古いスタンバイをそのまま使用しないでください。専門家に相談し、総コストを検討し、将来の規制について考え、断熱、防火、環境への影響などの長所と短所 (初期費用、超高圧の使用制限) を比較検討します。また、他の変圧器のオプションを確認したい場合は、前に述べたリンク (屋内乾式変圧器、変電所の補助変圧器、屋外乾式変圧器、エポキシ樹脂乾式変圧器) を参照してください。これらはすべて、他に何があるかを確認するための優れたリソースです。ただし、高電圧の場合、NIFPS は間違いなく詳しく調べる価値があります。

結局のところ、目標は電力網をスムーズ、安全、持続可能な形で稼働し続けることです。 NIFPS 変圧器は完璧ではありませんが、最近の高電圧システムに伴う多くの問題点に対処します。私は、NIFPS への切り替えによって発生した問題よりも多くの問題が解決されたプロジェクトをあまりにも多く見てきました。だからこそ、私はクライアントに NIFPS を推進し続けています。

高電圧変圧器の市場に参入していて、NIFPS が特定のプロジェクトに適しているかどうかについて話し合いたい場合は、お気軽にお問い合わせください。ケーススタディを詳しく説明したり、質問に答えたり、オプションの比較をお手伝いいたします。押し売りは一切ありません。このゲームに長く携わり、何が機能するかを知っている人からの本当の話です。

参考文献

1. IEEE Transactions on Power Delivery、「高電圧変電所における非フッ素化液体浸漬変圧器のパフォーマンス」、2021 年。
2. 国際電気標準会議 (IEC) 規格 60076-2、「電力変圧器 – パート 2: 液浸変圧器の温度上昇」、2020 年。
3. 米国エネルギー省、「グリッドの持続可能性: 高電圧アプリケーション向けの高度な変圧器技術」、2022 年。
4. NEMA (全米電気製造業者協会)、「電力変圧器用絶縁液の比較」、2023 年。
5. パワー エンジニアリング インターナショナル、「再生可能エネルギー統合のための新興変圧器技術」、2022 年。