地上設置型トランスフォーマー：設計、主な特長、用途、選定ガイド

ごあいさつ

住宅団地、商業施設、産業施設において、地中式の電力供給がますます重要性を増す中、地上据付変圧器は、安全で信頼性が高く、省スペースな電力供給を実現する実用的なソリューションを提供します。

Aパッドマウントトランスフォーマー 地上据付変圧器は、コンクリート製の基礎の上に設置される屋外用配電変圧器で、保護機能を備えた金属製キャビネットで覆われています。通常、地中式の電力ケーブルに接続され、中圧の電力を一般ユーザー向けの低圧に降圧するよう設計されています。

従来の柱上変圧器と比較して、地上据付型はより統合された設置ソリューションを提供します。密閉構造、区画化された内部設計、そして地上レベルでの設置という特長から、公衆の安全、機器へのアクセス性、外観の美しさが重視される場所に特に適しています。

オーストリア 鼎新電気 当社は、さまざまな送配電網の条件およびプロジェクト要件に応じて、カスタマイズされた電力分配用変圧器を製造しています。当社の地上設置型変圧器（パッドマウント変圧器）ソリューションは、用途・定格容量・一次・二次電圧・冷却方式・保護構成など、さまざまな条件に応じて設定可能です。

本ガイドでは、地上設置型トランスフォーマーの動作原理、構造、技術的特長、用途、および選定時の検討事項について解説します。電気技術者、工事請負業者、調達担当者の方々が適切な判断を下すための支援を目的としています。

1. とは何か パッドマウントトランスフォーマー ?

地上設置型変圧器（パッドマウント変圧器）とは、屋外設置を前提として設計された、地上に据え付けるタイプの配電用変圧器です。通常、補強コンクリート製の台座（パッド）の上に設置され、地中式配電網に接続されます。

主な機能は、中圧電力を住宅・商業施設・産業施設などの負荷で使用可能な低圧レベルまで降圧することです。

典型的な地上設置型変圧器は、以下の構成要素からなります：

• 変圧器の鉄心および巻線

• 油入タンクおよび冷却装置

• 高圧ケーブル収容部

• 低圧ケーブル収容部

• 保護用キャビネットおよび錠機構

• 内部の切替装置および過電流保護装置

• 接地装置および圧力解放装置

このキャビネットは高電圧と低電圧の接続を分離し、帯電部品への誤接触リスクを低減します。

電気系統およびプロジェクト仕様に応じて、地上設置型変圧器は単相および三相の構成でご提供可能です。

単相と三相の地上設置型変圧器の比較

どちらの構成も地下配電網で使用されますが、電気的特性および一般的な用途には違いがあります。

単相パッドマウントトランスフォーマー

単相タイプは、主に住宅向け地下配電システムで使用されます。個別の敷地、住宅ビル、および小規模な電力負荷への供給に適しています。

主な検討事項には以下が挙げられます：

• 省スペース設置

• 住宅向け負荷分配

• 地下二次配電網との互換性

• 一次・二次電圧の柔軟な構成対応

• 屋外設置（密閉型保護構造）

三相パッドマウントトランスフォーマー

三相ユニットは、バランスの取れた三相電力配電を必要とする用途向けに設計されています。商業ビル、産業施設、アパートメント複合施設、インフラプロジェクトなどにおいて広く使用されています。

その主な利点は以下の通りです：

• 三相電気負荷への対応

• 商業・産業用配電ネットワークとの統合

• 電圧および容量の柔軟な構成設定

• 各種の切替・保護方式のオプション

• 高電力配電要件への適合性

適切な構成は、電力会社の供給網、接続負荷、およびプロジェクト設計によって異なります。

2．変圧器の構造および設計：地上据付型ユニットの特徴とは？

地上据付型変圧器の構造は、電気的性能、屋外耐久性、運用安全性、保守点検の容易さのバランスを重視して設計されています。

2.1 コンパクトな屋外キャビネット構造

柱上変圧器とは異なり、地上据付型変圧器は、保護カバー付きの箱内に地上レベルで設置されます。

このキャビネットは通常、高圧部と低圧部の接続を分離したコンパートメントを備えたロープロファイル構造になっています。

このような配置には、以下の実用的なメリットがあります。

• 省スペースな設置： 住宅団地、商業施設、および地中電気設備を備えた場所に適しています。

• アクセス性の向上： 地上レベルでの設置により、認定された技術者が高所作業を伴わずに点検・保守作業を行えます。

• 環境保護： カバーは、内部の電気部品を雨やほこりなど外部環境から守る役割を果たします。

• 景観への配慮： 密閉型デザインは、植栽エリアや建物開発計画に自然に統合できます。

キャビネットの材質、塗装、鍵掛け方式、および防護等級は、設置環境および関連する電力会社の要件に応じて選定する必要があります。

2.2 コアおよび巻線の組立

トランスフォーマーのコアと巻線は、電気的変換性能を決定し、運転効率に大きく寄与します。

磁気コアは磁束の通路を提供し、一次巻線および二次巻線は電磁誘導によって電圧変換を行います。

コア材料、巻線導体の選定、絶縁方式、および製造工程のすべてが以下の要素に影響を与えます：

• 空荷損失

• 負荷損失

• 温度 が 上がる

• 短絡耐電流能力

• 長期にわたる運用信頼性

配電用プロジェクトでは、これらのパラメーターを、要求される効率レベル、負荷特性、および適用される技術規格と照らし合わせて評価する必要があります。

2.3 油入式冷却システム

多くの地上据付型トランスフォーマーは油入式設計を採用しています。

トランスフォーマー油は、内部の電気部品を絶縁するとともに、コアおよび巻線で発生した熱をタンク表面へ伝達するという、2つの重要な機能を果たします。

トランスフォーマーの設計に応じて、熱はタンクおよび外部の冷却面を通じて放散されます。

主なメリットは以下のとおりです：

• 効果的な熱伝達

• 内部部品間の電気的絶縁

• 比較的小型のトランスフォーマー構造

• 従来の自然冷却方式では、外部専用冷却システムを別途設置する必要がない

冷却方式および絶縁油の選定は、トランスフォーマーの容量、設置環境条件、防火要件、およびプロジェクト仕様に基づいて決定する必要があります。

3．電気的安全性および保護機能

パッドマウント型トランスフォーマーは、一般に人が容易に近づける屋外場所に設置されるため、安全性は極めて重要な検討事項です。

適切に設計された製品は、キャビネットの保護、電気的分離、過電流保護、および圧力管理を統合した構成となっています。

3.1 電気接続部の区画化

高電圧部と低電圧部をそれぞれ独立した区画に分けることで、ケーブル接続の整理が図られ、通電中の部品への無許可な立ち入りリスクを低減できます。

この区画構成により、点検および保守作業も体系的に行いやすくなります。

3.2 過電流および短絡保護

柱上変圧器には、配電系統に応じてさまざまな保護装置を装備できます。

一般的な選択肢には以下があります。

• ベイオネットヒューズ

• 電流制限ヒューズ

• 高圧負荷遮断開閉器

• 内蔵型保護用開閉装置

ヒューズの選定にあたっては、変圧器の定格容量、励磁突入電流、故障電流レベル、上位保護装置との協調動作、および電力会社の要件を考慮する必要があります。

3.3 圧力解放およびタンク保護

異常な運転状態では、内部圧力が上昇することがあります。

圧力解放装置は、規定された動作条件下で過剰な内部圧力を迅速に放出するよう設計されており、変圧器タンクの保護に寄与します。

タンクの構造、密閉方式、耐食性コーティング、および適切な外箱保護も、屋外運用時の信頼性向上に貢献します。

3.4 接地および不正操作防止

電気的安全のためには接地が不可欠です。

変圧器タンクおよびキャビネットは、適用される電気規程および電力会社の仕様に従って、当該プロジェクトの接地システムに接続する必要があります。

鍵付きキャビネットドアおよび制限されたアクセス構成により、内部部品への無許可な干渉を防止します。

公共空間に設置する場合、機器全体の配置については、十分な離隔距離、アクセス制限、および地域の電気安全要件も併せて検討する必要があります。

4. 単相パッドマウントトランスフォーマー 定格値および技術仕様

単相パッドマウント変圧器は、住宅向け地中配電網で広く使用されています。

原文資料に記載されている参考技術範囲は以下のとおりです：

仕様	参考寸法範囲
定数容量	10～167 kVA
記載されている最大一次電圧	最大34.5kV
一次電圧の例	2,400～19,920 V
二次電圧の例	120～600 V
冷却方法	オイルインマージド
設置	屋外用、コンクリート基礎設置型

これらの数値は、単相パッドマウント変圧器の基準範囲を示すものであり、すべてのパッドマウント変圧器に共通する仕様として解釈してはなりません。

実際の定格値は、配電網の状況、変圧器の設計、地域の電力会社の規格、およびプロジェクトの要件によって異なります。

三相パッドマウント変圧器では、定格容量および電圧構成を、用途に応じてそれぞれ独立して選定する必要があります。

発注前に確認すべき重要なパラメーター

変圧器の仕様書を作成する際には、購入者およびエンジニアリング請負業者が以下の項目を明確にする必要があります：

1. 定格容量 (KVA)

2. 一次電圧および絶縁レベル

3. 二次電圧

4. 単相または三相構成

5. 周波数（50Hzまたは60Hz）

6. 該当する場合のベクトル群

7. 冷却方法

8. インピーダンスおよび温度上昇に関する要件

9. 無負荷損失および負荷損失に関する要件

10. 必要な保護および開閉付属機器

11. 適用される規格および試験要件

12. 設置条件および使用環境条件

技術仕様書を完全に整備することで、メーカーは適切な変圧器構成を開発しやすくなり、設置時の設計不適合リスクを低減できます。

5．主な用途 パッドマウントトランス

地上設置型変圧器は、地中ケーブルを用いた電力配電システムに特に適しています。

密閉構造と地上設置という特徴により、さまざまなインフラ分野で活用されています。

5.1 住宅地および住宅開発プロジェクト

単相地上設置型変圧器は、住宅向け地中配電ネットワークにおいて最も一般的な用途の一つです。

住宅や集合住宅、地域の配電システムへの電力供給に使用されます。

コンパクトなキャビネット設計は、架空送電線の設置が制限されている地域や、景観上の配慮が必要な街並みにおいて特に有効です。

典型的な用途には次のものが含まれます：

• 住宅分譲地

• 戸建て住宅地

• アパート・マンション団地

• 都市再開発プロジェクト

• 地下住宅用配電網

5.2 商業ビルおよび公共インフラ

商業施設では、照明、空調設備（HVAC）、エレベーター、事務機器など、さまざまな電気負荷に安定した電力供給が求められます。

三相式地上据付変圧器は、以下の用途で使用される地下配電網に統合できます：

• ショッピングセンター

• オフィスビル

• ホテル

• 病院

• 学校および教育施設

• 公共インフラの整備

変圧器の容量および保護構成は、施設の需要特性および負荷の性質に基づいて決定する必要があります。

5.3 産業団地および製造施設

産業施設では、モーター、生産設備、分電盤など、多くの三相電気負荷が存在します。

地上据付変圧器は、敷地内の中圧から低圧への配電インフラの一部として機能できます。

これらの用途では、設計エンジニアは特に以下の点に注意する必要があります：

• 最大需要電力および負荷の多様性

• モーター始動時および過渡負荷

• 高調波への配慮

• 短絡電流レベル

• 保護協調

• 将来的な容量拡張

適切に選定されたトランスフォーマーは、産業用設備への適切な電源供給を確立する上で重要です。

5.4 太陽光発電（PV）およびバッテリー蓄電池プロジェクト

再生可能エネルギー導入の拡大に伴い、カスタマイズされた配電機器および電力変換機器に対する需要が高まっています。

地置き型トランスフォーマーは、太陽光発電（PV）およびバッテリー蓄電池プロジェクトにおいて、中圧配電および系統連系インフラの一部として採用されることがあります。

システム構成に応じて、トランスフォーマーの接続方式は以下の要件に対応できる必要があります：

• 双方向電力フロー

• インバータ出力電圧

• 電力系統連系要件

• 負荷および発電量の変動

• 保護協調

• 熱的動作条件

BESSおよび送電網接続型再生可能エネルギー発電プロジェクトにおいて、エンジニアは変圧器の負荷率、インピーダンス、絶縁性能、電圧調整機能、保護要件を慎重に評価する必要があります。

最終的な構成は、インバーター、開閉装置、および送電会社との連系設計と整合させる必要があります。

6．地上設置型変圧器と柱上設置型変圧器

地上設置型と柱上設置型のどちらを選ぶかは、配電網の状況、設置環境、負荷要件、およびプロジェクト予算によって決まります。

比較	パッドマウントトランスフォーマー	ポール式トランスフォーマー
設置	地表面に設置されたコンクリート基礎	電力会社の電柱に取り付けられる
ケーブル接続	一般的に地中埋設式	一般的に架空式
キャビネット	密閉型保護キャビネット	通常、露出設置
現場の外観	低床式地上設計	目立つ高所設置機器
保守アクセス	認定技術者による地上レベルからのアクセス可能	高所作業用機器を必要とする
典型的な用途	住宅団地、商業・産業開発地域	架空配電網および地方の電力供給
インフラストラクチャの要件	コンクリート基礎台および地中ケーブル接続	適切な電柱および架空線インフラ

どのタイプを選べばいいですか？

地絡配電を採用するプロジェクト、地上レベルで密閉型設備を必要とするプロジェクト、あるいは敷地の景観性を重視するプロジェクトでは、基礎据付変圧器が一般的に好ましい。

既存の架空配電線と適切な電柱を用いている配電網では、柱上変圧器の方が経済的である場合があります。

判断は、変圧器単体ではなく、配電システム全体を踏まえて行う必要があります。

7．据置型変圧器のカスタマイズオプション

さまざまな配電プロジェクトでは、電気的・環境的な要件が異なります。標準仕様の変圧器では、すべての設置現場に適合しないことがあります。

当社（鼎信電気）では、お客様がご提供される図面、技術仕様書および現場条件に基づき、カスタマイズされた変圧器の製造サービスを提供しています。

設計および用途に応じて、以下のような構成オプションをご選択いただけます。

カスタマイズ項目	設計上の考慮事項
定数容量	接続負荷および将来の需要に応じて選定
一次電圧	現地の中圧配電網に適合
二次電圧	下流側の電気機器に合わせて設計
フェーズ構成	単相または三相
周波数	50 Hzまたは60 Hz
冷却方式および絶縁方式	熱的および運用上の要件に応じて選定
開閉器	保護方式に応じて構成
ヒューズの配置	地絡保護および協調性を確保するため選定
キャビネット設計	設置条件および電力会社の要件に適合
表面コーティング	屋外環境に応じて選定
アクセサリー	プロジェクト仕様書に応じて構成

北米向けプロジェクトの場合、たとえば変圧器設計は適用されるIEEE／ANSI規格および地域の電力会社仕様に従う必要があります。その他の国際プロジェクトではIEC準拠の構成が求められる場合があります。

規格は、技術レビューの段階で相互に置き換え可能であると想定せず、必ず確認してください。

8．製造品質管理および変圧器試験

パッドマウント変圧器の性能は、設計だけでなく、材料の品質、製造の一貫性、組立の正確さ、検査手順にも大きく依存します。

体系的な品質管理プロセスは、製造工程全体をカバーする必要があります。

8.1 鉄心および巻線の検査

変圧器の鉄心および巻線アセンブリについては、寸法精度、材料状態、巻線配置、絶縁の完全性を確認する検査を実施します。

正しい組立は、所定の電気的・熱的性能を達成するために不可欠です。

8.2 電気試験

日常的な電気試験により、製造された変圧器が仕様要件を満たしているかを確認します。

変圧器の設計および適用される規格に応じて、以下の試験が含まれる場合があります。

• 巻線抵抗測定

• 電圧比の確認

• 極性および位相関係の確認

• 無負荷損失および励磁電流の測定

• 負荷損失およびインピーダンスの測定

• 印加電圧耐压试験

• 誘導電圧耐压试験

• 絶縁関連の確認

試験プログラムは、適用される製品規格および承認済み技術仕様書に従うものとする。

8.3 最終検査および納入

出荷前には、変圧器の外観、筐体構造、銘板情報、付属品、端子配置、包装状態について最終検査を実施すること。

輸出向けプロジェクトでは、明確な技術文書および適切な輸送保護も、円滑な納入および据付のために重要である。

ディンシン・エレクトリックは、国際的な顧客向けに変圧器の製造およびカスタマイズされた電力分配ソリューションを提供しており、技術仕様は各プロジェクトの要件に応じて開発されています。

9．信頼できる地上据付型変圧器メーカーの選び方

適切な変圧器メーカーを選定することは、プロジェクト調達において非常に重要な工程です。

単に価格見積もりを比較するだけでなく、購入者はサプライヤーの技術設計能力、製造実績、品質管理プロセス、およびカスタム対応力も総合的に評価すべきです。

以下の要素を検討してください：

1．製造能力

該当する変圧器の種類、電圧レベル、容量に応じた設備および製造プロセスを、サプライヤーが有しているか確認してください。

2．技術的カスタマイズ

優れたメーカーは、電気的仕様を審査し、量産開始前に主要な設計パラメーターについて調整・連携できる必要があります。

3．品質管理と試験

日常的な試験内容、検査手順、および関連する試験報告書について、情報を請求してください。

4. 標準および市場要件

変圧器が適用されるIEC、IEEE／ANSI、またはその他のプロジェクト固有の要件を満たすように設計可能かどうかを確認してください。

5. 輸出実績およびプロジェクト実績

国際調達にあたっては、梱包、輸送手配、技術的なコミュニケーション、文書化、アフターサポートなどを検討してください。

6. 長期的な供給能力

卸売業者、EPC請負業者、電力会社向けプロジェクトにおいては、安定した製造能力と一貫した製品仕様が長期的な協業にとって重要です。

当社・鼎信電気（ディンシン・デンキ）は、変圧器の供給およびOEM／ODMカスタマイズを通じて海外のお客様と連携しており、さまざまな配電用途およびプロジェクト仕様に対応しています。

結論：鼎信電気によるカスタマイズ型地上据付変圧器ソリューション

パッドマウント変圧器は、現代の地下配電システムにおいて重要な役割を果たしています。密閉構造、柔軟な電気的構成、地上設置という特長から、住宅地、商業施設、産業施設、および再生可能エネルギー関連インフラなど、さまざまな用途に適しています。

適切な機種を選定するには、定格容量（kVA）を単に選ぶだけでは十分ではありません。エンジニアや調達担当チームは、電圧構成、相数配置、冷却方式、絶縁方式、保護協調、設置環境条件、適用規格、将来的な負荷増加への対応など、多角的な観点から検討する必要があります。

鼎新電気 当社は、配電用変圧器を専門とするメーカーであり、国際的な電力プロジェクト向けにカスタマイズされたソリューションを提供しています。

住宅向け単相パッドマウント変圧器から、商業・産業・再生可能エネルギー分野向け三相変圧器まで、お客様の技術仕様に応じて、当社ディンシンが最適なソリューションをご提案・開発いたします。

変圧器の仕様についてご相談、技術資料のお問い合わせ、OEM／ODM製造のご検討など、ディンシン・エレクトリックまでお気軽にお問い合わせください。

よくある質問 (FAQ)

パッドマウント変圧器の主な用途は何ですか？

パッドマウント変圧器は、中電圧の電気を低電圧に降圧し、住宅・商業施設・産業施設などへ配電するための設備です。通常、コンクリート製の台座（パッド）の上に屋外に設置され、地中式の配電ケーブルに接続されます。

単相と三相のパッドマウント変圧器の違いは何ですか？

単相パッドマウント変圧器は、主に住宅向け配電や小規模な負荷に用いられます。一方、三相タイプは、商業ビルや工場、および三相電源を必要とする用途で一般的に使用されます。

パッドマウント変圧器は油入式ですか？

従来型の地上設置変圧器の多くは、油入式構造を採用しています。変圧器油は、電気的絶縁と熱伝達の両方の機能を果たします。使用される絶縁流体の種類および冷却方式は、変圧器の設計やプロジェクトの要件によって異なります。

4．地上設置変圧器は、どこに設置されることが多いですか？

代表的な設置場所には、住宅地、アパートメント団地、商業ビル、工業団地、病院、ショッピングセンター、および地中配電設備を備えた再生可能エネルギー発電所などがあります。

5．単相地上設置変圧器の容量はどの程度ありますか？

本ガイドにおける参考範囲は10 kVA～167 kVAです。実際の供給可能な容量は、メーカー、配電系統、電圧構成、およびプロジェクト仕様によって異なります。

6．地上設置変圧器に設置できる保護装置にはどのようなものがありますか？

設計によって異なりますが、保護機能にはベイオネットヒューズ、電流制限ヒューズ、負荷遮断開閉器、圧力解放装置などが含まれる場合があります。最終的な構成は、配電系統の保護要件と整合させる必要があります。

7. 地上据付変圧器と柱上変圧器の違いは何ですか？

地上据付変圧器は、地上レベルに設置された密閉型キャビネット内に収められ、通常は地中ケーブルに接続されます。一方、柱上変圧器は電柱に取り付けられ、主に架空配電網で使用されます。

8. ディンシン・エレクトリックでは、地上据付変圧器のカスタマイズに対応していますか？

はい。ディンシン・エレクトリックでは、定格容量、一次・二次電圧、相数、周波数、保護方式その他の技術仕様など、プロジェクトの要件に応じた変圧器のカスタマイズをサポートしています。お客様より図面または技術仕様書をご提供いただければ、評価いたします。

9. パッドマウント変圧器は、どの規格に適合する必要がありますか？

適用される規格は、輸出先市場および電力会社の要件によって異なります。国際的な変圧器プロジェクトでは、IEC規格およびIEEE／ANSI規格が一般的に参照されます。購入者は、発注前に正確な規格、試験要件、および電力会社の仕様を確認する必要があります。