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マイクログリッド向け変圧器の選定は、通常の配電プロジェクトとは異なります。太陽光発電（PV）、エネルギー貯蔵装置、EV充電器などの電力電子機器に対応する必要があり、双方向潮流や高調波が多いため、より厳しい条件が求められます。変圧器の容量が小さすぎると過負荷でトリップする恐れがあり、大きすぎると長時間軽負荷運転となり、無負荷損失が増加して電気料金が上昇します。以下6点で選定の考え方を説明します。
1．容量：まず負荷を算出し、その後余裕を見込む
すべての機器の定格出力を単純に合計しないでください。一般的な算出式は次のとおりです。
算定負荷＝総設置容量
× 同時率 ÷ 力率
同時率は通常、 0.5–0.7一般工場建屋では 0.6–0.7乗用車用充電ステーションでは 0.75–0.85大型トラック向け急速充電ステーション用。力率は通常0.9と見なします。計算結果を算出した後、標準容量に切り上げ、今後の充電器、太陽光発電（PV）モジュール、または新たな負荷の増設を見越して10～20％の余裕容量を確保します。
マイクログリッド設計基準では、変圧器容量をマイクログリッドと外部系統間の 最大連続送受電力 に基づいて選定すること、および自然空冷・低損失タイプの変圧器を優先的に採用することも定められています。
一般的な定格容量の目安は以下の通りです： 630 kVA 小規模分散型太陽光発電、数台の充電器、限定的な負荷向け； 800 kVA 駐車場レベルのPV＋蓄電池＋充電統合システム、中規模充電ステーション、従来型集中型太陽光発電向け； 1250 kVA 大型トラック向け超急速充電、大規模太陽光発電アレイ、あるいは明確な拡張計画があるノード向け。長期的な負荷率は、70～85％程度が望ましいです。長期間の定格負荷運転や、50％未満の低負荷状態を継続させることは避けてください。
2．電圧および周波数：系統および電源側機器と整合
電圧レベルは、 系統連系条件 一方には 太陽光発電用インバータ、エネルギー貯蔵装置、 PCSおよび充電器が接続されます。
一般的な構成は、 10 kV 高圧側が 0.4 kV（380 V） 、低圧側が 50 Hz です。エネルギー貯蔵用PCSの出力が0.69 kVの場合、標準的な0.4 kVではなく、低圧側を0.69 kVに選定します。ベクターグループについては、 Dyn11 が10 kV／0.4 kV配電変圧器で広く採用されています。これは第3次高調波を効果的に抑制でき、不平衡負荷にも対応できるため、高調波源が多いマイクログリッドに適しています。
3. 油入式または乾式：まず防火条件を確認
これは最初に 法令遵守の問題であり 、その後でコストと性能の問題となります。
樹脂封止型変圧器
油不使用・難燃性・防爆構造で、商業施設、病院、データセンター、地下充電ステーションなどの 屋内・地下・人口密集地・防火審査が厳格な場所に適しています。同容量の油入式変圧器と比較して初期導入コストは通常20～30％高くなりますが、屋内設置プロジェクトでは防火適合が必須要件です。 コストパフォーマンスに優れ、放熱性が良く、過負荷耐性も高いです。定格負荷の120％を数時間連続で運転してもトリップしません。地上設置型太陽光発電所、屋外充電ステーション、独立型エネルギー貯蔵用ブースターステーションなど、
オイルインマージドトランス
屋外独立ステーションや開放空間、および防火対応が比較的緩やかな環境に適しています。S22クラスの1級省エネモデルは無負荷損失が低く、長期的な運用コスト面で優位性があります。 屋外独立ステーションや開放空間、および防火対応が比較的緩やかな環境に適しています。S22クラスの1級省エネモデルは無負荷損失が低く、長期的な運用コスト面で優位性があります。 屋外独立ステーションや開放空間、および防火対応が比較的緩やかな環境に適しています。S22クラスの1級省エネモデルは無負荷損失が低く、長期的な運用コスト面で優位性があります。
要するに： 屋内密集地向けは乾式、屋外開放空間向けは油入式 .
4．損失、温度上昇およびインピーダンス電圧：長期コストを重視
マイクログリッド用変圧器は長時間運転が多いため、無負荷損失および負荷損失がプロジェクトの収益性に直接影響します。製品には以下の仕様を要求します。 GB 20052 また、エネルギー効率の等級では、最高等級（1級）を優先します。例えば、1000kVAの1級乾式変圧器は、2級機と比較して無負荷損失を約30％低減できます。その設備コスト増加分は、電力節約による経済効果で通常3～5年以内に回収可能です。
インピーダンス電圧 従来型配電用変圧器の場合、一般的には 4%–6%です。複数台の変圧器を並列運転する場合は、インピーダンス電圧の差は10％以内とします。温度上昇限界値はGB 1094.2に準拠し、巻線の温度上昇は通常65Kを超えてはなりません。高温または密閉環境では、放熱性能を特に確認する必要があります。
5．太陽光発電用パワーコンディショナ（PVインバータ）およびエネルギー貯蔵用パワーコンバージョンシステム（PCS）との適合性
通常の配電用変圧器は一方向の電力潮流を前提としているが、マイクログリッド用変圧器では、以下の3つの追加課題に直面する。
第一に、双方向電力潮流である。 充電・放電の切り替えにより、1日に数十回から数百回も潮流方向が反転する可能性がある。巻線の機械的強度は、通常の単方向配電基準だけでなく、頻繁な正逆方向の衝撃にも耐えられるよう設計する必要がある。
第二に、高調波耐性である。 太陽光発電用インバータおよびエネルギー貯蔵用PCSは、第3次、第5次、第7次の高調波を発生させ、これにより巻線損失の増加や局所的な過熱が生じる。変圧器のK係数は少なくとも K4 以上とする必要がある。高周波スイッチングを伴う用途では、K13が求められる場合もある。また、短絡インピーダンスはPCSおよびインバータメーカーと調整し、共振を回避する必要がある。
第三に、エネルギー貯蔵用の過負荷余裕の確保である。 エネルギー貯蔵用変圧器は、通常1時間の連続放電を想定して設計される。したがって、短時間過負荷運転に対する余裕を確保する必要があり、PCSの定格出力のみに基づいて1対1で選定するのは避けるべきである。
6．調達前の提出技術仕様
見積もり依頼の前に、可能な限り以下の仕様を提示してください。
基本仕様
- 定格容量（kVA）、高圧／低圧定格電圧（kV）、周波数（Hz）、相数、結線方式（例：Dyn11）
性能
- 無負荷損失（kW）、負荷損失（kW）、短絡インピーダンス（％）、温度上昇限界（K）、絶縁クラス、部分放電
使用環境および構造
- 屋内／屋外設置、保護等級（屋外筐体はIP54以上）、冷却方式、設置標高、周囲温度範囲
マイクログリッド向け特有仕様
- 双方向運転対応設計、K係数、高調波スペクトルまたはPCSパラメーター、短時間過負荷要件、系統連系保護との協調動作
認証
- エネルギー効率試験報告書、型式試験報告書、GB 20052適合証明書
江蘇ユニタ社の対応ソリューション
江蘇ユニタ社の製品ラインナップは、上記の選定要件を満たしています。
- 油入配電変圧器（S20／S22シリーズ）： 屋外用太陽光発電所、独立型エネルギー貯蔵ブースター変電所、およびオープンスペースの充電ステーション向け。省エネ性能が最も高い「1級」モデルで、低損失・高過負荷耐性を実現し、長期安定運転に適しています。
- 乾式変圧器（SCB18シリーズ）： 屋内充電ステーション、商業施設、データセンター、防火要件が厳しい地下空間などに適用可能です。不燃・無油設計で、省エネ性能が最も高い「1級」モデルであり、太陽光発電およびエネルギー貯蔵用PCS（パワーコンディショナー）が発生する高調波環境にも対応しています。
- パーソナライズされたソリューション: 負荷曲線、PCSの高調波特性、系統連系条件、将来的な増設計画などを踏まえ、容量・インピーダンス・温度上昇・結線グループ・保護等級について最適化された構成をご提案します。また、EPC請負業者およびオーナー様向けに、負荷検証および系統連系関連書類の作成支援も行っています。
