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変圧器ブッシングとは、変圧器の巻線リードを接地された金属タンクと電気的に接触させることなく貫通させるための、絶縁された通電インターフェースです。. これは絶縁分離と機械的支持を提供するものであり、設計によっては、取り付けられたブッシングアセンブリが変圧器の液体または気体の境界を維持する役割も果たします。.
このシステム上の位置こそが、本コンポーネントを理解するための重要ポイントです。ブッシングは単に変圧器の上部にある磁器やポリマー製のハウジングを指すものではありません。それは、通電状態にある内部導体と、接地されたタンクまたはフランジ、そして外部の電力システム接続との間を完全に移行させるためのものです。.
変圧器ブッシングはどこに配置されるのか？
変圧器内部では、巻線リードを外部の架空導体、ケーブル、バスダクト、または分離可能なコネクタに接続する必要があります。変圧器タンクは通常接地されているため、リードを金属壁に直接通すことはできません。ブッシングは、その境界を貫通する制御された絶縁経路を形成します。.
一般的な構成には以下が含まれます：
- 中心の通電導体、またはドローリードやドローロッドを通すための通路。;
- 導体と接地された取り付けフランジとの間の内部絶縁。;
- 空気絶縁および沿面距離が必要とされる傘付きの外部絶縁ハウジング、;
- 変圧器タンクに固定されたフランジまたは取り付け構造、;
- 変圧器側およびシステム側の端子または接続ハードウェア、そして
- 変圧器の絶縁媒体およびブッシングの設計に適したシール。.
これにより、単純なシステムモデルが導かれます：
変圧器巻線 → 内部リード → ブッシング導体 → 外部端子 → 電力システム導体
接地されたタンクはその経路の一部を囲んでいるため、ブッシングは電気的ストレスと物理的なタンク貫通の両方を管理しなければなりません。.
変圧器ブッシングの役割とは？
当該コンポーネントは、同一境界において関連する複数の機能を実行します。.
| 機能 | ブッシングが達成すべきこと | 機能が失われた場合に発生し得る問題 |
|---|---|---|
| 電流を流す | 巻線リードと外部回路との間に連続的な導電経路を提供する | 局所的な発熱、接続部の損傷、または導通の喪失 |
| 絶縁を提供する | 通電導体を接地されたタンクおよびフランジから電気的に分離しておく | 表面フラッシュオーバーまたは内部絶縁破壊 |
| 電界ストレスの制御 | 形状による電界の形成、および傾斜設計における内部導電層による電界の形成 | 過度なストレス集中および絶縁劣化 |
| 機械的負荷の支持 | 通常の使用負荷下において端子および導体を所定の位置に保持 | 亀裂、変位、シール損傷、または接続ストレス |
| 機器境界の維持 | 設計が境界の一部を形成する場合、絶縁液体やガスの漏出、および湿気や汚染物質の侵入を防ぐのに役立ちます。 | 漏洩、汚染、または絶縁性能の低下 |
これらの機能は相互に依存しています。例えば、シールの損傷は単なる機械的な問題ではありません。湿気の侵入や絶縁媒体の損失は、絶縁性能にも影響を及ぼす可能性があります。.
変圧器ブッシングはどのように機能するか？
基本原理は、2つの電位間における制御された絶縁です。中心導体は通電状態にあり、取り付けフランジと変圧器タンクは接地電位にあります。その間の絶縁材料は、絶縁破壊、フラッシオーバ、または許容できない残留電流を生じることなく、その境界にかかる電圧に耐えなければなりません。.
空気側では、ハウジングが空気中の空間距離と、表面に沿ったより長い沿面距離を確保します。傘（シェッド）はその表面距離を増加させ、環境曝露の管理を助けます。必要な形状は、電圧、汚染状況、絶縁協調、および適用される設計仕様によって異なります。.
内部の 固体またはバルク型ブッシング, 、絶縁は主にバルク誘電体材料とコンポーネントの形状に依存します。これらの設計は一般的に低電圧の変圧器接続に関連していますが、適切な適用は一般的な電圧ラベルではなく、ブッシングの検証済み定格に依存します。.
（または選択性）は、RCBOの運用上の議論となります。 静電容量傾斜型ブッシング, 、導電性の傾斜層が中心導体の周囲の主絶縁体内に配置されます。これらの層は、導体と接地フランジ間の電界ストレスをより均一に分散させる制御された一連の静電容量を形成します。このコンデンサコア構造は、電圧ストレスがより意図的な電界制御を必要とする場所で広く使用されています。.
傾斜層は、追加の通電端子ではありません。その目的は、絶縁システム内部の電界を制御することです。.
変圧器ブッシングの種類：適切な分類軸の使用
多くの記事ではブッシングの「種類」を長いリストで提示していますが、そのラベルは多くの場合、異なるエンジニアリング上の疑問を説明しています。より明確なアプローチは、4つの分類軸に分けることです。.
| 分類軸 | 主要カテゴリ | 分類が示す内容 |
|---|---|---|
| 電気的構造 | 固体/バルク、静電容量傾斜型/コンデンサ型 | 主絶縁が電界ストレスをどのように管理するか |
| 主絶縁技術 | 油浸紙（OIP）、樹脂含浸紙（RIP）、樹脂含浸合成樹脂（RIS） | コンデンサコアまたはブッシング設計に使用される材料システム |
| サービスインターフェース | 液冷式（液体対空気）、液冷式（液体対液体）、液冷式（液体対ガス）、空冷式（空気対空気）。機器により異なる | ブッシングが接続する絶縁環境 |
| 端子または機器インターフェース | ドローリード式、ドローロッド式、下部接続式、ケーブルボックス式、ライブフロント式、デッドフロント式、およびその他の用途別構成 | 導体と外部システムの接続方法 |
これらの分類は、相互に排他的な代替案として扱うべきではありません。1つのブッシングが、静電容量傾斜型、RIP、液体対空気設計であり、特定の端子構成を持つ場合があります。各ラベルは異なる属性を表しています。.
固体またはバルク型ブッシング
固体／バルク構造は、コンデンサコアを持たない比較的単純な絶縁体を使用します。磁器、エポキシ、またはその他の誘電体材料が主絶縁を提供し、一部の設計では導体周囲の空間に絶縁油を使用するものもあります。正確な構造は異なるため、「固体」という言葉は、すべての部品に液体が含まれていないという意味で解釈すべきではありません。.
このカテゴリは、低電圧巻線や配電機器で頻繁に使用されます。実際の電圧、電流、絶縁、寸法、および環境定格に基づいて指定する必要があります。.
静電容量傾斜型またはコンデンサブッシング
コンデンサブッシングには、計算された間隔で導電性の傾斜層が埋め込まれた設計コアが含まれています。これにより形成される静電容量ネットワークは、形状のみに頼るよりも効果的に半径方向および軸方向の電圧ストレスを制御します。.
一部の傾斜型ブッシングには、外側の傾斜層に接続されたテストタップまたは電圧タップが含まれています。この機能により、互換性のある設計において状態測定が可能になりますが、その使用、接地構成、および試験手順は、ブッシングメーカーの指示に従う有資格者の責任範囲となります。これは汎用の電気接続ではありません。.
OIP、RIP、およびRISブッシング
以下の略称は、3つの普遍的な適用クラスではなく、主要な絶縁技術を識別するものです。
- OIP — 油浸紙（Oil-Impregnated Paper）： 絶縁油を含浸させた紙ベースのコンデンサコア。.
- RIP — 樹脂含浸紙（Resin-Impregnated Paper）: 樹脂を含浸・硬化させて固体化した紙ベースのコンデンサコア。.
- RIS — 樹脂含浸合成樹脂（Resin-Impregnated Synthetics）: 樹脂を含浸させた合成材料を使用するコンデンサコア技術。.
技術だけで適合性が決まるわけではありません。ブッシングの仕様を決定する際は、電気定格、インターフェース、取り付け形状、外部絶縁、変圧器の媒体、機械的負荷、およびメーカーが検証したデータをすべて考慮する必要があります。.
ライブフロント（Live-Front）とデッドフロント（Dead-Front）のブッシングは異なるタイプか？
これらは、特にパッドマウント型配電機器における接続インターフェースのアクセス性と遮蔽性を表すものです。ライブフロント終端は、コンパートメントにアクセス可能な状態で通電部が露出していますが、デッドフロントシステムは、正しく組み立てられた際に接地された外部表面を提供するよう意図された、遮蔽された分離可能コネクタを使用します。.
この区別は重要ですが、固体絶縁対静電容量傾斜型、あるいはOIP対RIPといった分類とは異なります。これらの用語を一つのリストに混在させると、それらが実際に表している設計上の決定事項が見えなくなってしまいます。.
どの変圧器ブッシング定格が重要か？
名称や材質のラベルだけでは、交換用または新規のブッシングを特定するには不十分です。以下の項目は主要なエンジニアリング上の境界条件を説明するものですが、メーカーが承認した選定プロセスに代わるものではありません。.
| 定格または仕様項目 | 重要な理由 |
|---|---|
| 機器の最高電圧 (Um) または適用電圧クラス | 関連する規格および機器仕様で使用される絶縁システムの電圧境界を確立します |
| 定格電流 | 規定条件下における連続通電および温度上昇性能に関連します |
| 絶縁レベル | 絶縁協調に必要な商用周波耐電圧およびインパルス耐電圧レベルを定義します |
| 沿面距離および外部絶縁プロファイル | 表面絶縁性能および環境または汚染への曝露に関連する |
| 周波数およびAC/DCデューティ | ACブッシングの規格や設計がDCシステムに自動的に適用されることを防止する |
| サービスインターフェース | 空気、変圧器油、ガス絶縁機器、またはその他の媒体との適合性を確認する |
| 導体および端子の配置 | 電気的接続、電流経路、および設置の適合性を決定する |
| フランジおよび寸法インターフェース | ブッシングが物理的に適合し、必要な機器境界を維持するかどうかを決定する |
| 機械的および環境的要件 | 該当する場合、端子負荷、耐震要件、高度、温度条件、および設置環境を網羅すること |
| 静電容量および損失／力率の参照データ | 互換性のあるグレーディングブッシングおよび承認された診断プログラムの基準条件情報を提供すること |
電圧の用語は規格や市場によって異なります。VIOXガイドの 低圧、中圧、および高圧の分類 では、非公式な電圧ラベルがブッシングや変圧器のドキュメントに記載された値を置き換えるべきではない理由を説明しています。.
変圧器ブッシングと母線またはスタンドオフ碍子の比較
これら3つのコンポーネントはすべて誘電体材料を使用していますが、それぞれ異なる位置に配置され、異なるシステム上の問題を解決します。.
| コンポーネント | 一次システムの位置 | 電流を流すか？ | 接地された筐体を貫通するか？ | 主な役割 |
|---|---|---|---|---|
| 変圧器ブッシング | 変圧器タンク境界 | 中心導体またはドローリードが電流を流す | あり | 絶縁と機械的完全性を維持しながら、接地されたタンクを通して通電接続を運ぶ |
| 母線絶縁体 | 開閉装置、パネル、バスウェイ、または配電盤の内部 | 通常はいいえ | 通常はいいえ | 母線を接地構造物や他の導体から支持および分離する |
| スタンドオフ碍子 | 導体／コンポーネントと取り付け面の間 | 通常はいいえ | No | 取り付けられた部品を支持しながら、物理的な間隔と絶縁耐力を維持する |
隣接するコンポーネントの境界については、以下を参照 バスバー・インシュレーターとは？ およびVIOXの比較 スタンドオフ碍子と母線用碍子の比較.
決定的な違いは、変圧器ブッシングが電気的な貫通部であるという点です。母線用碍子やスタンドオフ碍子は、一般的にタンクを貫通する接続部を形成するのではなく、独立した通電コンポーネントを支持するものです。.
変圧器ブッシングの評価が必要であることを示す兆候とは？
点検を必要とする観察可能な状態には、以下が含まれます：
- 外部絶縁体のひび割れ、欠け、穴あき、または著しい汚損；;
- ブッシング周辺または取り付け部付近からの油やその他の絶縁媒体の漏れ；;
- 端子の損傷、外部接続部の緩み、または同様の負荷条件下にある他の相と比較した異常な発熱；;
- 腐食、ハードウェアの変位、シールの損傷、または目視で確認できる機械的な動き；;
- 異常な騒音、放電の痕跡、トラッキング、またはフラッシュオーバーの痕跡；および
- 承認された状態評価プログラムによって特定された、静電容量または誘電正接／力率の変化。.
これらは状態を示す指標であり、普遍的な診断結果ではありません。その意味は、ブッシングの技術、設計、温度、負荷、試験方法、過去の基準値、およびメーカーのガイダンスによって異なります。.
変圧器ブッシングは高エネルギー機器の一部です。稼働中のブッシングに対して、接触、清掃、取り外し、テストタップの接地解除、または試験の試行を行わないでください。異常な状態については、資産所有者の安全規則に基づき、メーカーの文書および承認された絶縁、接地、試験計画を使用して、有資格者が評価する必要があります。.
変圧器ブッシングを規定する規格はどれか？
IEC 60137:2017 1,000 Vを超える最高電圧および15 Hzから60 Hzの電源周波数を持つ三相AC電気システムにおいて、変圧器やその他の電気機器に使用される、個別に供給される絶縁ブッシングの特性と試験を規定しています。また、特定のDC用途を含む、特別な合意が必要なケースについても特定しています。.
この適用範囲の記述は、以下の2つの理由から重要です。
- IEC 60137は特定のブッシングが適合していることを証明するものではありません。適合には、製品固有の有効な証拠が必要です。.
- すべての低電圧、DC、一体型、または用途特有のブッシングに自動的に適用されるべきではありません。.
寸法、DCデューティ、耐震性能、汚損性能、変圧器の統合、または地域的な要件については、追加の規格や機器仕様が適用される場合があります。実際の設置にあたっては、必ず完全な規格セットを確認してください。.
正しいメンタルモデル
変圧器ブッシングを理解するために、以下の4つの質問を順に検討してください。
- 境界はどこにあるか？ 通電導体、接地されたフランジまたはタンク、および両側の絶縁環境を特定します。.
- 電界ストレスはどのように制御されているか？ 構造がソリッド／バルク型か、静電容量傾斜型かを判断します。.
- どのような絶縁技術およびインターフェース技術が使用されているか？ OIP、RIP、RIS、外部ハウジング、サービスインターフェース、および端子配置を個別に特定してください。.
- どの検証済み定格がその用途に適用されますか？ 電圧、電流、絶縁レベル、寸法、環境、機械的負荷、およびメーカーデータを確認してください。.
このモデルは、タンクインターフェースや定格セット全体を見落としたまま、単一の材料ラベルや一般的な電圧説明だけでブッシングを選択するという、よくある間違いを防ぎます。.
よくある質問
変圧器ブッシングは絶縁体と同じものですか？
変圧器ブッシングには絶縁システムが含まれていますが、より特定の貫通機能を有しています。これは、通電された導体が接地された変圧器タンクを通過できるようにするものです。独立した絶縁体は通常、タンクの貫通部を形成することなく、導体を支持または分離する役割を果たします。.
すべての高圧変圧器ブッシングは油入式ですか？
いいえ。OIPは確立された技術の一つですが、樹脂含浸紙（RIP）や樹脂含浸合成コンデンサ設計も存在します。ブッシングの主絶縁が固体樹脂含浸システムであっても、変圧器自体は液体充填式である場合があります。.
ブッシングと変圧器端子の違いは何ですか？
端子は外部導体との接続点です。ブッシングは、その端子、変圧器内部の接続部、および接地されたタンク間を貫通する完全な絶縁構造体です。端子はブッシングアセンブリの一部である場合があります。.