電気変電所を徹底解説：EE学生向け総合ガイド
電力システムにおける変電所の役割
変電所は電力システムにおいて極めて重要な役割を果たします。電力供給の継続性は変電所の円滑な運転にかかっています。変電所は発電所から送電・配電線網を通じて電力が供給される中心的な場所です。したがって、設計・建設の段階から細心の注意が必要です。
変電所のレイアウトにおいて考慮すべき主なポイントは以下の通りです。
- 適切な立地に建設すること。可能な限り負荷の重心位置に置く。
- 消費者へ安全かつ信頼性の高い供給を行うこと。信頼性確保のため、適切に設計・建設する。
- 運転・保守が容易であること。
- 経済的なコストで建設すること。
変電所の分類
変電所にはいくつかの分類方法がありますが、ここでは主要な2カテゴリーを説明します。
- サービス要件による分類
変圧変電所： 受電電圧を変換し、異なる電圧レベルで消費者へ供給する変電所。
- 開閉変電所： 受電・送電電圧を変換せず、単に電力線の開閉操作のみを行う変電所。
- 力率改善変電所： システムの力率を改善する変電所。一般に同期調相機を力率改善装置として使用。
- 周波数変換変電所： 供給周波数を変更する変電所。産業用途で特定周波数が必要な場合に用いられる。
- 変流変電所： 交流を直流に変換する変電所。交流で受電し、整流器で直流へ変換。
- 産業用変電所： 個別の工場・産業施設へ電力を供給する変電所。
構造的特徴による分類
構造面では、遮断器、開閉器、ヒューズ、計器など多くの機器を適切に配置し、信頼性の高い運用を確保する必要があります。構造により以下のように分類されます。
- 屋内変電所： 経済性から11kV級で採用されることが多い。汚染大気対策として屋内に設置し、66kVまで対応可能。
- 屋外変電所： 66kVを超える高電圧では、機器・導体に広い空間が必要なため屋外に設置。
- 地下変電所： 密集地で設置スペースが確保困難な場合に地下に建設。
- 柱上変電所： 4本柱構造の屋外設置型。11kVまたは場合により33kVまでの最も安価な変電所形式。
変圧変電所：
電力システムの多くは電圧レベルの変更に関わるため、変圧器が主要機器となる変圧変電所が中心です。変圧変電所は以下に分類されます。
- a) 昇圧変電所 b) 一次変電所
- c) 二次変電所 d) 配電変電所
以下の図は、これらの変電所の位置関係を示す典型的な電力供給系統図です。
- 昇圧変電所： 発電電圧（11kV）を高電圧（220kV）に昇圧し、送電の経済性を図る。発電所構内に設置される。
- 一次変電所： 220kVを3相3線式架空線で負荷センターへ送電。一次変電所で66kVに降圧し、二次送電へ。
- 二次変電所： 66kVを3相3線式で各地の二次変電所へ送電。ここで11kVに降圧し、道路沿いに配電線を敷設。
- 配電変電所： 二次変電所から11kVを受電し、消費地近くに設置。400V（3相3線）に降圧して消費者へ供給。相間電圧400V、単相対中性線220V。
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