中圧・高圧変電所：電力システムにおける役割と応用

中圧および高圧変電所は、電力システムにおいて重要な役割を果たしています。電力配分から長距離送電まで、これらの変電所は特定のニーズと地形に応じて異なる目的に使用されます。

中圧・高圧変電所の概要と電圧範囲

中圧変電所は、通常6kVから35kVの範囲で中圧を受け取り、低圧に変換する役割を持っています。高圧変電所は、主に66kV以上の高圧を昇圧または降圧するために用いられます。これら二つの変電所の規模と目標は、地域または国家の電力配電システムの設計によって大きく異なります。

現代の電力供給システムにおける変電所の存在は不可欠であり、電力の送電と消費者への電力供給の効率を確保するために重要な役割を担っています。特に、中圧および高圧変電所は、使用目的に応じた電圧変換を行うための中核部品です。

1. 変電所の概要

変電所は、電気的現象を利用して一つの電圧レベルから別の電圧レベルに電圧を変換し、電力供給システム内で合理的に電力を送電する静的電気設備です。

2. 中圧変電所の電圧範囲

• 中圧電圧: 6kVから35kVの範囲で、10kV、15kV、22kV、35kVなどの重要なレベルが含まれます。
• 応用: 主に高圧変電所からの電力を小規模な配電所や住宅地に送電するために使用されます。

3. 高圧変電所の電圧範囲

• 高圧電圧: 66kVから220kVの電圧は高圧変電所で使用され、500kV以上の電圧は超高圧変電所で使用されます。
• 応用: 長距離での電力送電に使用され、高い電圧によって損失を最小限に抑えることができます。

4. 効果と構造

中圧および高圧変電所は、電圧変換の要求に応えるだけでなく、変圧器、バスシステム、アイソレータ、雷対策接地システム、自動電源システムなどの部品を持つ構造を持っています。これらの要素により、電力供給システム内で効率的かつ安全に電力を送電できます。

5. 電力システムにおける重要性

電力供給システムにおける変電所の重要性は無視できません。これにより、長距離での電力損失が最小限に抑えられ、特定地域の電力需要に柔軟に対応できます。電圧に関して適切な変電所を選ぶことは、システム設計と各地理的領域の要求に大きく依存します。

電力システムにおける変電所の応用

中圧変電所は主に住宅地域や企業に電力を配電し、送電過程での損失を最小限に抑える目的を持っています。一方、高圧変電所は長距離にわたる電力送電に使用され、発電所を国家の電力網に接続します。これにより、資源の利用が最適化され、発電と送電のコストが削減されます。

電力の輸送と配電

変電所は電力の輸送と配電において重要な役割を果たしています。中間変電所は110kV–220kVからの電力を受け取り、22kV–35kVに変換して周辺地域に配電することで、電力損失を減少させて運用能力を最適化します。

• 中圧変電所: これらは、技術要件に対応して電圧を調整することで、住宅地域や企業における電力消費のニーズに応えます。
• 電力配電: 中圧変電所から、電圧は22kV–35kVから0.4kV–0.22kVに降圧され、家庭および工業施設に供給されます。

産業電力システムと電力網の安定

変電所は国家の電力網の安定性に大きく貢献し、産業電力システムのさらなる電力需要に応えます。

• 産業電力システム: 変電所は、病院、商業センター、重工業などに正確な電圧を供給する役割を果たしています。
• 電力網の安定: 回路を隔離することで障害の広がりを防ぎ、負荷を実際の需要に応じて調整する能力を持ち、安全を確保します。

都市部とスマートグリッド

変電所は家庭用電力消費のための降圧任務を持つだけでなく、最新技術を取り入れてスマートグリッドに対応しています。

• スマートグリッド: 自動監視技術を使用して電力配電プロセスを最適化し、損失を削減しシステムの信頼性を向上させます。
• 家庭用降圧: 電圧は220V/110Vに降圧され、家庭の電気機器の使用ニーズに応えます。

多層電力網の構造

多層電力網の構造は現代の電力システムの基盤にあります。以下の3段階で構成されます:

1. 高圧送電: 電力は110kV–500kVの大きな電圧で送電され、長距離での損失を減少させます。
2. 中圧配電: 22kV–35kVのレベルで電力が中間変電所および配電所への接続に使用されます。
3. 降圧消費: 終端ユーザーの消費ニーズに応じ、0.4kV–0.22kVの電圧で供給します。

このモデルは、発電から消費までの全電力システムにおける連続性と安定を保証します。

変電所運用における安全距離

変電所運用における安全距離

変電所の運用中、安全距離は極めて重要な要素です。中圧変電所においては、電圧に応じて安全距離が変わります。1kVから15kVの電圧に対して0.7m、15kVから35kVの電圧には1.0mの距離が必要です。一方、高圧変電所では、110kVから220kVの電圧に対して2.5m、220kVから500kVの電圧に対して4.5mの距離が必要です。

変電所の周辺における安全距離は、運用中のリスクから人と機材を保護するために必要な技術要件です。これらの距離は、変電所の電圧によって厳密に規定されています。

共通の安全距離に関する規定

• 110kV変電所: 電線から保護対象までの距離として約1.5メートル、変電所前方で15メートル、変電所側面で12メートルの距離を保つ必要があります。
• 220kV変電所: 状況に応じて2.5メートルから6メートルの距離が求められます。
• 500kV変電所: 4.5メートルから6メートルの距離が必要です。

高圧送電線の安全保護領域

政府の法令第14条第10項によると、高圧送電線の安全保護領域には、放電の安全距離が含まれ、これが人や機材に適用されます。この距離は変電所に近い交通機関および建築物に対するもので、安全規定の一部です。

航空機に関する規定

航空機は、送電線設備の最も近い箇所から少なくとも100メートルの距離を保つ必要があります。特別な場合を除きます。

水路および鉄道に関する規定

水路および鉄道における安全距離は、静的な高さおよび周辺施設や機材の技術等級に依存します。

変電所からの電磁波

変電所は電磁波を発生しますが、安全距離は通常放電を防ぐために設定されているため、電磁波を管理する目的ではありません。これにより、高電圧エリアに接触することを避け、環境と電力ネットワークの安全を確保します。

安全距離は、電力網を安定かつ安全に運用するための決定要素の一つであり、生産性とコミュニティの健康を保護します。

中圧および高圧変電所は、電力システムの基盤であり、電力の配電と送電の過程において効率と安定性を確保します。この二つの変電所に対する投資は、電力業界にとってコスト効率と運用効率の長期的な利益をもたらします。

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