電力システムとは何か？（電力システムの基礎）

電力システムとは

電力システムは、電力を供給、転送、消費するための電気部品のネットワークとして定義されます。供給は発電所（例：発電所）を通じて行われ、転送は送電線を介した送電および配電システムを通じて行われ、消費は家庭での照明やエアコンの使用などの住宅用途や、大規模なモーターの動作などの工業用途を通じて行われます。

電力システムの一例は、広範囲にわたる家庭や産業に電力を提供する電力網です。電力網は、電力を供給する発電機、発電センターから負荷センターへと電力を運ぶ送電システム、そして近隣の家庭や産業に電力を供給する配電システムに大きく分けられます。

より小さな電力システムは、産業、病院、商業ビル、家庭でも見られます。これらのシステムの多くは、三相交流電力—現代世界における大規模な電力送電および配電の標準—に依存しています。

常に三相交流電力に依存しない特殊な電力システムは、航空機、電気鉄道システム、オーシャンライナー、潜水艦、自動車などに見られます。

発電所では、低電圧レベルで電気エネルギーを生成します。低電圧での発電には特定の利点があるため、このレベルを維持しています。低電圧での発電は、発電機のアーマチュアに対するストレスを減らします。そのため、低電圧での発電では、より薄く軽い絶縁体を持つ小型の発電機を構築することができます。

エンジニアリングおよび設計の観点からは、小型の発電機の方が実用的です。しかし、この低電圧の電力を負荷センターまで送ることはできません。

低電圧での送電は、銅損失が増加し、電圧調整が悪くなり、送電システムの設置コストも高くなります。これらの3つの問題を避けるために、特定の高電圧レベルに昇圧する必要があります。

システム電圧を一定のレベル以上に上げることはできません。電圧が一定の限界を超えると、絶縁コストが急激に上昇し、適切な接地クリアランスを維持するために線路支持構造物の費用も急激に増加するからです。

送電電圧は、送電するべき電力量によって決まります。サーチインピーダンスローディングは、特定のエネルギー量を送電するためのシステムの電圧レベルを決定する別のパラメータです。

システム電圧を昇圧するには、発電所で昇圧トランスフォーマーとその関連保護・操作装置を使用します。これを発電変電所と呼びます。送電線の末端では、二次送電または配電の目的で送電電圧を低いレベルに降圧する必要があります。

ここで降圧トランスフォーマーとその関連保護・操作装置を使用します。これが送電変電所です。一次送電後、電気エネルギーは二次送電または一次配電を経て、再度降圧されて消費者の場所で必要な低電圧レベルに調整されます。

これが基本的な電力システムの構造です。ただし、電力システムで使用される各機器の詳細については言及していません。発電機、トランスフォーマー、送電線という3つの主要な構成要素の他に、多くの関連機器があります。

これらの機器には、遮断器、雷防護装置、隔離開閉器、電流変換器、電圧変換器、キャパシタ電圧変換器、波トラップ、キャパシタバンク、リレー系、制御装置、線路および変電所設備の接地装置などが含まれます。

なぜ電力システムが必要なのか

経済的な観点から、我々は資源が容易に利用できる場所に発電所を建設します。消費者は電気エネルギーを消費しますが、彼らは電力生産のための資源が利用できないような場所に住んでいるかもしれません。

それだけでなく、多くの他の制約により、発電所を密集した消費者地域や負荷センターに近くに建設することはできない場合もあります。

そこで、外部に位置する発電源を使用し、長距離の送電線と配電システムを通じてこの発電された電力を負荷センターに送電します。

発電所から消費者まで効率的かつ信頼性を持って電力を提供するための全体的な配列を電力システムと呼びます。

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.