乾式空芯原子炉

乾式空芯型原子炉シリーズ

I. 製品概要

乾式空芯直列リアクトルは、電力系統における無効電力補償および電力品質管理分野の中核となる特殊補助機器です。主に10kVおよび35kVの高電圧並列コンデンサバンクのループに適用され、コンデンサと直列に「コンデンサ・リアクタンス」補償回路を形成します。その主な機能は、コンデンサバンクの投入突入電流を制限し、系統高調波増幅を抑制し、開閉過電圧を低減し、コンデンサおよび開閉装置を保護することです。コンデンサバンクの開閉時に発生する電気的影響の問題を根本的に解決し、無効電力補償システムの長期的かつ安全で安定した運用を保証します。

従来の鉄心リアクトルの技術的限界を打破し、本製品はコアレス、空芯巻線、エポキシ樹脂による真空鋳造という完全乾式構造設計を採用し、空気を絶縁・冷却媒体として使用しています。油浸式機器の油漏れや爆発のリスクを完全に排除し、磁気飽和、磁束漏洩発熱、過剰な騒音といった鉄心リアクトルの問題点も解消しています。優れた電気性能、極めて高い機械的強度、環境保護、安全性と信頼性、そして極めて低い運転・保守コストを備え、変電所、工業団地配電所、風力発電・太陽光発電所、冶金・化学企業、鉄道輸送電力供給システム、都市配電網の無効電力補償プロジェクトなど、様々な用途に幅広く適用可能です。現代のスマートグリッド構築における電力品質最適化のキー機器です。

本製品は、GB/T 1094.6 電力変圧器 - 第6部：リアクトル、GB/T 17004 乾式リアクトル、IEC 60076-6 電力変圧器 - 第6部：リアクトルなどの国内外の規格に厳密に準拠して設計・製造されています。国家電力機器試験センターのすべての型式試験に合格しており、完全な資格証明書と試験報告書を有し、国内外の主要ブランドのコンデンサ、無効電力制御装置、スイッチングスイッチとシームレスに互換性があります。

II．コア構造と動作原理

（I）コア構造の構成

本製品はモジュール式一体設計を採用しており、その主要構成要素は真空鋳造巻線、上下スターフレーム、高強度支持絶縁体、端子アセンブリ、接地システム、および屋外保護部品（オプション）の6つの主要部品で構成されています。構造レイアウトは科学的であり、機械的強度と電気的性能の両方が最適化されています。

真空鋳造巻線：コア機能部品は、無酸素銅撚り線を複数本巻き付け、導体表面に耐熱絶縁塗料を塗布し、真空エポキシ樹脂鋳造プロセスによって全体が硬化した絶縁円筒を形成します。巻線は、層間に放熱用の空気通路を設けた多層構造を採用しており、絶縁性能を確保するだけでなく、効率的な自然放熱も実現します。

スターフレーム：高強度アルミニウム合金形材を溶接し、表面には陽極酸化処理と防食処理を施した軽量・高強度・耐食性を備えています。このフレームは巻線の端部を固定し、短絡時の電磁力を分散させることで、短絡衝撃による巻線の変形や変位を防ぎます。

支持絶縁体：高強度棒状エポキシガラス繊維絶縁体から選定され、絶縁等級はH級以上、機械的曲げ強度は12kN以上です。巻線とフレームを支持し、高電圧と低電圧の絶縁を実現するとともに、巻線の重量と短絡時の電磁力に耐えるために使用されます。

端子アセンブリ：接触抵抗50μΩ以下の錫メッキ赤銅製で、高強度絶縁シールドを備えています。配線方法は柔軟（ボルト圧着／クランプ接続）で、様々な断面積の高電圧ケーブルやバスバーに対応可能です。

接地システム：接地ボルト、接地銅棒、スターフレーム接地端子などを含み、機器全体の確実な接地を実現し、誘導電圧を除去し、操作および保守担当者の安全を確保します。

屋外保護コンポーネント (オプション): 屋外製品には、UV 防止および防雨カバー、底部に水の蓄積防止ベースが装備されており、キャビネットは保護等級 IP54 の 304 ステンレス鋼で作られており、過酷な屋外屋外環境に適応します。

（II）動作原理

高電圧シャントコンデンサバンクのループ内には、乾式空芯直列リアクトルがコンデンサと直列に接続されており、リアクトルの誘導性リアクタンス特性を利用して3つのコア機能を実現しています。

電流制限効果：コンデンサバンクを閉じる瞬間に、定格電流の数倍から数十倍の突入電流が発生します。リアクトルは、自身の誘導リアクタンスによって突入電流のピーク値を制限し（通常、突入電流は定格電流の5倍以内に制限されます）、突入電流による遮断器やコンデンサなどの機器の損傷を防ぎます。

フィルタリング効果：適切なリアクタンス率（4.5%、6%、12%など）を選択することで、「コンデンサ・リアクタンス」回路は特定の高調波（3次、5次、7次）に対して低いインピーダンスを示し、高調波電流を回路に導入して高調波抑制を実現し、系統高調波増幅によるコンデンサの過熱や損傷を防ぎます。

電圧調整効果：コンデンサバンクのスイッチング時には、スイッチング過電圧が発生します。リアクトルの誘導リアクタンスは、過電圧の上昇速度を抑制し、過電圧振幅を低減することで、回路内の電気機器の絶縁を保護します。

III．仕様とパラメータ（完全対応＆カスタマイズ可能）

パラメータカテゴリ コア仕様 詳細説明

定格電圧10kV、20kV、35kV（66kVはカスタマイズ可能）中国の主流の高圧配電網の電圧等級に対応。カスタマイズモデルは特別な電力網のニーズに対応。

定格周波数50Hz（60Hzもカスタマイズ可能）電力周波数グリッド規格に準拠。60Hzモデルは輸出プロジェクトや特殊な産業環境に適しています。

定格電流50A～1000A（全範囲対応）コンデンサバンクの補償容量に応じて精密にマッチングし、単体カスタマイズとバッチ標準化生産に対応。

リアクタンス率 1%、4.5%、5%、6%、7%、12%、14% 1% は純粋な電流制限用。4.5%/6% は第 5 次および第 7 次高調波の抑制用。12%/14% は第 3 次高調波の抑制用。

定格インダクタンス0.1mH～100mH　定格電圧、電流、リアクタンス率に基づいて精密に計算、直線性誤差≤±3%

断熱等級クラスF（155℃）、クラスH（180℃）高温環境向けにはクラスH断熱材を標準装備。クラスF断熱材は、より高いコストパフォーマンスで従来のシナリオに対応します。

構造形式：乾式エアコア、エポキシ樹脂による全体真空鋳造。コアレス、オイルフリー、空気断熱冷却。特殊保護構造を備えた屋外タイプ。

冷却方式：自然空冷（AN）、強制空冷（AF、オプション）。ほとんどのシナリオではAN冷却が標準装備。高負荷および高高度の特殊なシナリオではAF冷却が標準装備。

損失等級 標準損失、低損失（カスタマイズ可能） 低損失タイプは標準タイプより損失が15%～25%低く、長期運転時の省エネ効果が高い。

騒音レベル≤45dB（定格条件、1m離れた場所） コア磁歪騒音なし、鉄心リアクトル（≤65dB）よりはるかに低く、静穏な環境に適しています

短絡耐性：定格電流の20倍の短絡電流衝撃に2秒間耐える。巻線は一体成形されており、高い機械的強度を有するため、短絡後も変形や絶縁損傷は発生しない。

保護等級：屋内タイプIP30、屋外タイプIP54（IP65カスタマイズ可能）。IP30は異物侵入を防止。IP54は雨や埃から保護。IP65は沿岸部の塩霧や豪雨などの過酷な環境に対応。

動作環境温度：-40℃～+85℃、湿度：≤95%（結露なし）、高度：≤4000m（高地はカスタマイズ可能）。極寒、高温、高湿度、高地、塩霧など、さまざまな過酷な環境に適応します。

耐用年数30年以上。エポキシ樹脂絶縁層は耐老化性、耐紫外線性に優れ、無酸素銅巻線は耐腐食性に優れています。通常の運転およびメンテナンス条件下では、耐用年数は30年を超えます。

実施規格 GB/T 1094.6、GB/T 17004、IEC 60076-6、DL/T 840 国内、業界、国際規格に完全に準拠し、品質管理とトレーサビリティを確保しています。

IV．製品の主要利点

（I）優れた電気的性能、正確かつ安定した動作

磁気飽和なし、極めて高いインダクタンス直線性：コアレス設計を採用することで、鉄心リアクトルの磁気飽和現象を完全に排除しました。定格電流から短絡電流までの範囲でインダクタンス値は安定しており（直線性誤差≦±3%）、電流制限およびフィルタリング効果は電流の変化によって減衰しないため、補償システムは常に最適な動作状態を維持します。

低損失、高省エネルギー効率：巻線には無酸素銅撚り線を複数本使用し、表皮効果による損失を低減。真空エポキシ樹脂成形プロセスにより絶縁層の密度を高め、誘電損失を低減。製品の総損失は国家規格を大幅に下回り、長期運転時の電力損失を大幅に削減できるため、経済的にも環境的にもメリットがあります。

強力な高調波抑制能力：グリッドの高調波成分に応じてリアクタンス率を正確に調整し、3次、5次、7次などの特性高調波を的確に抑制することで、高調波増幅によるコンデンサバンクの過熱や故障を効果的に防止し、無効電力補償システムとグリッドの互換性を確保します。

（II）優れた機械的強度、極めて高い耐衝撃性

巻線の一体硬化、短絡時の電磁力耐性：真空エポキシ樹脂鋳造により、巻線は全体的に強固な構造を形成します。アルミニウム合金製スターフレームによる支持と組み合わせることで、定格電流の20倍の短絡電磁力による衝撃を2秒間耐えることができます。短絡後も、巻線に変形、変位、絶縁層の亀裂は発生せず、機器は正常に動作を継続できます。

複雑な地形に適応する耐震性と耐風性：特殊な耐震基礎を備えた全体の構造は軽量かつ低重心です。マグニチュード 8 の地震やグレード 12 の台風の外部衝撃に耐えることができ、山岳地帯、丘陵地帯、海岸地帯などの複雑な設置シナリオに適しています。

（III）環境保護、安全性と信頼性、隠れた危険のない運用

完全乾式設計、耐火性、防爆性、無公害性：空気を断熱材および冷却媒体として使用しているため、油分、可燃性媒体、有毒ガスを一切使用せず、油浸式機器の油漏れ、爆発、環境汚染のリスクを完全に排除します。極端な故障時でも燃焼や爆発は発生しないため、変電所、工場、住宅地など、高い防火性能が求められる場面に最適です。

低騒音運転で静音環境にも対応：コア磁歪による低周波ノイズは発生せず、定格条件下での騒音レベルは45dB以下と、通常の会話レベルに相当します。そのため、配電所、病院、住宅地近隣の学校など、騒音に敏感な場所にも直接設置できます。

優れた絶縁性能、耐老化性、耐腐食性：エポキシ樹脂絶縁層は真空成形後、高温で硬化されており、優れた耐紫外線性、耐老化性、耐塩水噴霧性、耐薬品腐食性を備えています。絶縁性能は-40℃～+85℃の極端な温度範囲でも低下せず、様々な過酷な気候環境に対応します。

（IV）便利で効率的な運用・保守、低いライフサイクルコスト

メンテナンスフリー設計で、運転・保守コストを削減：オイルピロー、負荷時タップ切換器、脆弱な可動部品は不要です。通常運転時には、定期的なオイル充填、オーバーホール、保守は不要です。年1回の外観検査と接地試験のみで済み、運転・保守担当者の作業負荷とコストを大幅に削減できます。

柔軟な設置、高い適応性：小型軽量で、屋内キャビネット設置、屋内床設置、屋外ポール設置、屋外床設置の4つの設置方法に対応しています。特別な機械室や冷却システムは不要で、工期も短く（単体設置でわずか2～4時間）、さまざまな現場条件に対応できます。

オプションのインテリジェント監視、よりスマートな運用と保守：オンライン温度監視、電流および電圧監視、故障警報モジュールをカスタマイズして設置でき、RS485/Modbus通信プロトコルを介してグリッド監視システムに接続することで、機器の動作状態のリアルタイム監視と異常状態のリモート警報を実現し、スマートグリッドの運用と保守を支援します。

V. アプリケーションシナリオ（全シナリオ網羅）

（I）高電圧シャントコンデンサバンクをサポートするための電流制限

これは本製品の主要な応用例です。10kVおよび35kVの変電所や配電所の無効電力補償装置に広く用いられ、高電圧シャントコンデンサと直列に接続することで、投入時の突入電流を制限し、高調波を抑制し、コンデンサ、真空遮断器、断路器などの機器を保護し、無効電力補償システムの安全な開閉を保証します。

（II）新エネルギー発電所の電力品質管理

風力発電、太陽光発電、蓄電設備を統合した発電所では、新エネルギー発電の変動性と断続性により、系統の高調波成分が増加し、電圧変動が発生しやすくなります。本製品は、コンデンサバンクと直列に接続してフィルタ補償回路を形成し、新エネルギー発電によって発生する高調波を抑制し、系統電圧を安定化させ、新エネルギー発電の系統連系を円滑に行うのに役立ちます。

（III）産業企業における調和制御と無効電力補償

冶金、化学工業、鉱業、鉄道輸送、精密製造などの産業企業では、周波数変換器、電気炉、圧延機といった非線形負荷が多数存在し、高調波が多く発生し、無効電力損失も大きくなります。本製品は、企業の高調波特性に応じて異なるリアクタンス率のリアクトルをカスタマイズし、コンデンサバンクを備えた特殊なフィルタ装置を構成することで、無効電力補償と力率改善だけでなく、高調波抑制と生産設備の保護も実現します。

（IV）都市配電網の改良および再建プロジェクト

都市部の古い配電網は、送電線の老朽化、負荷の密集、大きな電圧変動といった問題を抱えています。配電網のアップグレードや再構築において、本製品は新設または再構築された無効電力補償ステーションで使用され、コンデンサバンクのスイッチング突入電流や高調波の問題を解決し、配電網の電力供給品質を向上させ、利用者の電気機器への損傷リスクを低減します。

（V）特殊環境向け特殊電源システム

高地、沿岸部の塩霧地帯、極寒地帯、化学腐食地帯といった特殊な環境下では、従来の油入式および鉄心式原子炉は長期間安定運転することが困難です。本製品は、高地絶縁強化、沿岸部ステンレス鋼保護、極寒低温絶縁対応などのカスタマイズ設計により、これらの特殊な環境下でも長期間安定運転が可能となり、電力供給システムの安定性を確保します。