前回の記事では、変電所における変圧器の台数の選定について簡単に説明した。今回は、変電所に必要な変圧器の台数を決定する方法についてさらに掘り下げていく。
Ⅰ. 負荷に応じた数字の決定
変圧器の負荷は、主に電力供給の信頼性の要件と、停電による潜在的な損失や影響によって決定される。
1、一次負荷：
一次負荷とは、停電が政治的、経済的に大きな損失や影響を引き起こす可能性のある負荷を指す。例えば、大規模な博物館の盗難防止用電源。電力供給が遮断されると、貴重な文化財や展示品の盗難につながる可能性がある。このような条件下では、1つの変圧器や送電線が故障しても、もう1つの変圧器や送電線がその負荷を引き継ぐことができるように、少なくとも2つの変圧器が必要となり、中断のない電力供給が保証される。
2、二次負荷：
二次負荷とは、停電が大きな政治的・経済的損失や影響を引き起こす可能性のある負荷を指す。例えば、大観衆が集まる重要な公共の場である大型劇場やショッピングモールでの停電は、無秩序につながる可能性がある。二次負荷は一般的にバックアップ電源対策を必要とするが、一次負荷ほど厳しくはない。一般的には、1つの主変圧器と1つのバックアップ変圧器の2つの変圧器が使用される。
3、三次負荷：
三次負荷とは、一次および二次のカテゴリーに分類されないその他の電力負荷を指す。例えば、特別な電力供給要件を持たず、より長い停電にも耐えられる非重要な商業施設では、通常1台の変圧器しか必要としない。
4、その他の負荷
上記の種類の負荷に加えて、他の種類の負荷もある。例えば、季節負荷は、通常気候や気温に関連する季節変動により変化する。集中負荷は、大量の電力需要が1台の変圧器や変電所に集中する場合に発生し、多くの場合、電力需要の高い工業地帯で発生する。このような種類の負荷に対しては、少なくとも2台の変圧器を設置すべきである。
Ⅱ. 電圧レベルに基づく番号の決定
1、低電圧：
電圧1kV以下の変電所は低圧変電所と呼ばれ、主に小規模な工場や住宅地などの地域負荷に対応している。これらの小規模変電所では、通常1台の変圧器が設置される。高い電源信頼性が要求されるシナリオでは、1台のバックアップ変圧器が考慮される。
2、中電圧：
電圧1kVAから35kVAの変電所は中電圧変電所とみなされ、主に都市部の送電網や工業・鉱業企業の配電システムで使用されている。実際には、中電圧変電所には通常1～2台の変圧器が設置されている。
3、高電圧：
電圧35kVから220kVの変電所は高圧変電所であり、送電の幹線として発電所から遠方の電力消費地に電力を送ることができる。実際には、高圧変電所には通常2～3台の変圧器が設置されている。電力供給の信頼性と柔軟性を確保するため、一般的には少なくとも2台の変圧器を構成することが推奨されている。
4、超高電圧：
電圧220kVAから765kVAの変電所は超高圧（EHV）変電所とみなされ、主に長距離送電や大規模電力系統のバックボーン1に使用される。実際には、特別高圧変電所には通常3～4台の変圧器が設置されるが、具体的な台数は実際のニーズによって異なる。冗長設計（N+1やN+2など）は、電力供給の高い信頼性を確保するための重要な対策である。
5、超高電圧：
電圧1000kVA以上の変電所は超高圧（UHV）変電所とみなされ、主に超長距離送電や国際系統連系に使用される。実際には、超高圧変電所には少なくとも4台の変圧器が設置されるが、具体的な台数は実際のニーズによって異なる。追加の変圧器は、冗長性とバックアップのために設置される。
6、高電圧直流：
直流変電所は通常、高圧直流（HVDC）送電システムに使用され、長距離送電、海底ケーブル接続、特定の電力用途に使用される。実際には、高圧直流変電所には通常4～6台の変圧器が設置される。冗長性とバックアップのために、さらに変圧器が設置される。
7、超高電圧直流：
超高圧直流（UHVDC）変電所は通常、国際電力交換や長距離送電など、長距離・大容量送電に使用される。実際には、UHVDC変電所には少なくとも6台の変圧器が設置される。冗長性とバックアップのために、さらに変圧器が設置される。
Ⅲ.変電所規模に基づく数の決定
1、小型変電所：
数MVAから数十MVAまでの容量を持つ小型変電所は、小規模な工業地域、商業地域、小規模な住宅地域、農村部の配電に使用される。これらの変電所は通常1～2台の変圧器を設置し、比較的シンプルな設備で、負荷需要の少ない地域に適している。
2、中型変電所：
数十MVAから数百MVAの容量を持つ中規模変電所は、都市配電網、中規模工業地域、大規模住宅地域、地域配電センターにサービスを提供する。通常、2～3台の変圧器が設置され、より複雑な設備を備え、中程度の負荷需要の地域に適している。
3、大型変電所：
数百MVA以上の容量を持つ大型変電所は、大規模な都市送電網、重要な工業地帯、主要送電網に対応している。このような変電所には通常3台以上の変圧器が設置され、複雑な設備と高い信頼性、冗長設計が施され、高負荷需要地域や重要な電力ノードに適している。
4、超大型変電所：
数百MVAから数千MVAの容量を持つ超大型変電所は、長距離送電、大規模都市や産業への電力供給、国際的な送電網の相互接続に使用される。これらの変電所には通常4～8台の変圧器が設置され、高い信頼性を確保するために冗長用の変圧器も追加される。また、緊急時やメンテナンスの必要性に対応するため、遮断器、同期補償器、保護装置などの補助装置も備えている。
Ⅳ.経済状況に基づく数字の決定
1、低い経済状況：
- 小型変電所：通常、1台の変圧器でコストを節約し、バックアップ変圧器の数を減らす。
- 中規模変電所：通常、コストと基本的な電力供給のニーズを考慮し、1-2台の変圧器を構成する。
- 大型変電所：通常、電源の信頼性と冗長性を考慮し、2-3台の変圧器を構成する。
- 超大型変電所：通常、大容量電力供給のニーズとある程度の電力供給の信頼性に基づき、3～4台の変圧器を構成する。
2、穏やかな経済状況：
- 小型変電所：通常1-2台の変圧器を設置し、少なくとも1台のバックアップ変圧器を設置して電力供給の信頼性を高める。
- 中規模変電所：通常、2台の変圧器と1台のバックアップ変圧器を設置する。
- 大型変電所：通常、2-3台の変圧器と1台のバックアップ変圧器を構成する。
- 超大型変電所：通常、大容量電力供給のニーズと電力供給の信頼性要件に基づいて4～6台の変圧器を構成する。
3、高い経済状況：
- 小型変電所：通常、変圧器2台とバックアップ変圧器1台を設置する。
- 中規模変電所：通常、2～3台の変圧器を構成し、1台以上のバックアップ変圧器を備える。
- 大型変電所：通常、3-4台の変圧器と1-2台のバックアップ変圧器を構成する。
- 超大型変電所：通常、4～8台の変圧器を構成し、必要に応じてバックアップ変圧器を追加する。
変圧器の数は上記の要因に左右されるだけでなく、電力系統の具体的な要件に応じて設計・計画する必要がある。国や地域によって独自の分類方法や規格がある。さらに、技術の進歩や電力需要の増加に伴い、変電所の規模や電圧レベルは常に変化している。そのため、変電所内の変圧器の数には決まった基準がない。
