工場の変電所: 概要と一般的な種類

変電所は、工場において必要な静電設備であり、電力を伝達・変換し、内部電力システムの安全・効率を確保します。

工場における変電所の定義と役割

変電所は、電圧を変換する静電設備で、電磁誘導を介して異なる電気回路間の電圧を変換します。これは、高圧電圧を工場で使用される電圧に変換する重要な役割を果たします。これにより安全性を確保し、電気機器の運用効率を最適化します。産業用変電所は、電力を生産エリアや補助システムに分配し、開閉装置を介して電力系統を保護します。

工場変電所の主な機能

変電所は工場の電力システムの効率的かつ安定した運用を保証するために欠かせない役割を果たしています。主な機能には、以下が含まれます:

1. 電圧の変換

• 昇圧/降圧: 変電所は110kV – 220kVなどの高電圧を22kV – 35kVまたは1kV未満に変換し、工場の特定の電力ニーズに応じます。これにより電力の輸送を最適化し、輸送中の損失を低減します。
• 送電の最適化: 電圧が高い場合に電力を送電することで、エネルギー損失が大幅に減少し、工場の全体的な効率が向上します。

1. 電力の分配

• 複数の電源ライン: 照明: 生産ライン、補助区域、および工場内の他の重要な機器に均等に電力を分配します。
• 電力網の安定性: 変電所は負荷の調整と均衡をサポートし、供給される電力の安定性を維持します。

1. システムの保護

• 自動開閉: MCCBやACBなどの統合開閉システムは、過負荷や短絡が発生した場合に効果的に回路を切ることを保証します。
• 過電流対策: 突然の電圧の急上昇によって生じるダメージを防ぐために、過電流保護デバイスを使用します。

1. 運用支援

• 緊急電力バックアップ: 変電所にはUPSやバックアップ発電機などの緊急電源システムが統合されており、重要な生産プロセスのために継続的な電力供給を確保します。
• SCADAシステムの統合: 経営者に近接し、SCADAは工場の電力網を遠隔で監視および自動制御することを可能にします。

変電所の特定設計要件

安全性と効率を確保するためには、変電所の設計には以下の要因を考慮する必要があります:

• 最適な位置: 変電所は負荷の中心に配置され、導線の長さと不要な電圧降下を制限する必要があります。
• 安全基準: 絶縁、セーフティ距離、爆発防止に関連するIECやTCVNなどの国際規格や国家規格を厳密に遵守します。
• 拡張能力: 将来的な成長の需要に応じるために、変電所の容量を少なくとも20〜30％の余裕を設けます。

産業における一般的な変電所の分類

産業用変電所は、入力および出力電圧、および特定の用途に基づいて分類されます:

• 中間変電所: 110kV – 220kVの電圧を受信し、22kV – 35kVに変換し、国家の送電網と接続するために使用されます。
• 配電変電所: 22kV – 35kVから0.4kV – 15kVに電圧を低下させ、工場内のニーズに応じます。
• GIS変電所: 72.5kVから550kVの電圧を持ち、大規模な工場や狭いスペースの環境に適しています。

工場の電力システムの中心である変電所は、効率を維持し、すべての生産プロセスをスムーズかつ安全に行うために欠かせません。

工場用変電所の分類

工場内の変電所は、電圧レベルによって分類されることがあります。中間変電所は220 kVから35 kVに変換し、大きなエリアにサービスを提供します。逆に、0.22 kVから0.4 kVの出力電圧を持つ配電変電所は、最終的な電力消費エリアに近い場所に配置され、電力損失を最小限に抑えるためによく用いられます。35 kVおよび220 kVの変電所は、工場の規模と必要な電力によって一般的に使用されます。

変電所は工場の電力供給システムにおいて重要な役割を果たし、運用効率を最大化するために様々な基準に基づいて分類されます。

• 電圧による分類:
  • 超高圧：500 kV以上で、大きな電力伝送に使用されます。
  • 高圧：66 kV、110 kV、220 kV、500 kVで、電力の伝送と配電に使用されます。
  • 中圧：6 kV、10 kV、15 kV、22 kV、35 kVで、産業団地に適しています。
  • 低圧：0.4 kVと0.22 kVで、直接消費機器への電力供給に使用されます。
• システム内の機能と位置による分類:
  • 中間変電所：110 kV – 220 kVから電力を受け、 22 kV – 35 kVに変換して配電に使用され、大規模システムで使用されます。
  • 配電変電所：中電圧電力を受け、工場または住宅区域用に低圧に変換します。
• 構造と設置方法による分類:
  • 閉鎖型変電所：都市部への安全性とノイズ低減のために閉鎖ブース内に配置されたデバイス。
  • 屋外変電所：広いスペースを要求する大規模な中間変電所に適しています。
  • Kios変電所：箱型の閉鎖変電所で、設置と輸送が容易で、安全要件が高い地域に使用されます。

変電所の選択は、工場の特定の技術的およびニーズに応じて、容量、運用環境、必要な安全性のレベルなどの要因に基づいて行われます。

適切な変電所選択の要因

工場用変電所を選択する際には、消費電力と電圧を考慮する必要があります。また、変電所のタイプも、密閉型や屋外型など、環境条件と工場設計に応じて考慮しなければなりません。安全性は重要な要素であり、閉塞システムおよび保護装置が必要です。設置場所も重要で、設置費用と電力損失を削減するために、電力供給源と主な消費エリアに近い位置に配置する必要があります。

電力需要

• 必要な容量: 変電所はシステム全体の電力負荷に応じて容量が適切でなければなりません。これは、変電所の規模と送電能力を決定する要因です。
• 変電所の大きさ: 変電所の規模は、サービスを提供する変電所の電力の量に対応する必要があります。例えば、500 kV以上の電圧を持つアプリケーションには超高圧が必要です。

フェーズの数

• 電流のタイプ: 変電所は単相または三相の電力システムに適合しなければならず、プロジェクトの特定の要件によって決まります。

入力および出力電圧

• 適切な電圧: 入力および出力電圧の正確な特定により、機器の故障を防ぎ、火災のリスクを軽減します。

作業周波数

• 標準周波数: 変電所は通常、地域の規制に従い、50 Hzまたは60 Hzで動作します。

効率と電力係数

• 高効率: 変電所は電力変換効率が高く、エネルギー損失を軽減するために不可欠です。
• 電力係数: 電力の効率的な送信能力を反映し、設計インストールで考慮すべき重要な要因です。

設計と位置

• 設置場所: 安全性、設置コストの最適化、保守のしやすさを得るために選ばれ、電力損失を制限します。
• 変電所のタイプ: プロジェクトの特定の条件に応じて、屋内または屋外の変電所を選択できます。

防火

• 安全システム: 変電所は防火システムを完全に装備する必要があり、高リスクエリアでは特に重要です。

技術基準

• 規制の遵守: 技術基準と安全規制の遵守は、安全で安定した電力システムの基盤です。

変電所は工場における電力の効率的な分配と使用を確保する上で重要な役割を果たします。適切な変電所を選択することで、生産効率が向上し、企業のセキュリティが強化され、運用コストが削減されます。

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