送電

送電

送電とは、発電所で発電された電力を大量に長距離輸送し、最終的に消費者が利用できるようにするプロセスです。電力は、発電所から送電線によって最終消費者に送られます。送電線は、相互に接続されると、送電網になります。

この送電網は、発電所や変電所とともに「送電グリッド」または単に「グリッド」と呼ばれます。典型的な送電網を図1に示します。国レベルで相互接続されている送電網は「全国送電網」として知られています。エネルギーは通常、3相交流（AC）でグリッド内を伝送されます。大量の電力が必要であり、電気の性質上、長距離の送電は通常、高電圧（33 kV以上）で行われます。電力は通常、人口密集地域または工業団地のいずれかである消費地点の近くの変電所に輸送されます。変電所では、高圧電力が消費者の使用に適した低電圧に変換され、低電圧配電線を介してエンドユーザーに輸送されます

図1一般的な伝送グリッド

伝送効率と伝送損失

高電圧で電気を送ると、抵抗によって失われるエネルギーの割合が減少します。これは、特定の導体、流れる電流、および送電線の長さによって異なります。与えられた電力量に対して、より高い電圧は電流を減らし、したがって導体の抵抗損失を減らします。送電電力を入力電力とほぼ等しく保ちながら、導体の電流を減らす効果のある昇圧トランスを使用して送電電圧を上げることにより、送電効率が向上します。導体を流れる電流が減少すると、導体の損失が減少します。オームの法則によれば、損失は電流の2乗に比例するため、電流を半分にすると、伝送損失が4分の1に減少します。電流が減少すると、I ² が減少します。 システム内のR（電流Iの2乗に導体抵抗Rを掛けたもの）損失、導電体ケーブルの断面積が小さいということは、資本の関与が少なく、電流が減少すると、送電システムの電圧調整が改善され、電圧調整が改善されると品質が示されますパワー。これらの3つの理由により、電力は主に高電圧レベルで伝送されます。

したがって、電力を効率的に長距離に輸送するには、高電圧が必要です。この電圧は、33 kV、66 kV、110 kV、132 kV、220 kV、400kVまたはそれ以上にすることができます。発電所の発電機電圧は通常、11kVから25kVの範囲です。発電された電力は、まず発電機から発電所の変圧器に送られます。変圧器は、電圧をグリッドの電圧まで上げます。次に、発電機はグリッドと同期され、生成された電力は消費者側に送信されます。消費地点の端では、送電線は変電所に接続されています。ここでは、変電所の変圧器が電力の電圧を高電圧から低レベルに変更します。変電所からは、より低い電圧の電力が配電線を介して電力の消費者に配電されます。

送電網の主な構成要素は次のとおりです。

変電所

変電所は、電圧を高電圧から低電圧に、またはその逆に変換するか、他のいくつかの重要な機能のいずれかを実行します。変電所はサイズと構成が異なります。発電所と消費地点の間で、電力は異なる電圧レベルでいくつかの変電所を流れる可能性があります。

送電変電所は、2つ以上の送電線を接続します。最も単純なケースは、すべての送電線の電圧が同じである場合です。このような場合、変電所には高電圧スイッチが含まれており、障害の除去または保守のためにラインを接続または分離することができます。送電所には通常、2つの送電電圧間で変換する変圧器、電圧制御、コンデンサ、リアクトル、静的VAR補償装置などの力率補正装置、および2つの隣接する電力システム間の電力の流れを制御する位相シフト変圧器などの機器があります。

送電変電所は、単純なものから複雑なものまでさまざまです。小さな「スイッチングステーション」は通常、バスといくつかの回路ブレーカーで構成されます。大規模な送電変電所は通常、広いエリア（数ヘクタール）に収容され、複数の電圧レベル、多くの回路ブレーカー、および大量の保護および制御機器（電圧および変流器、リレー、SCADAシステム）を備えています。最新の変電所は、IEC規格61850などの国際規格に従って設置されています。

変電所のサイズと構成はさまざまですが、数エーカーをカバーする場合があります。それらは植生がなく、通常は砂利で覆われています。それらは通常フェンスで囲まれており、常設のアクセス道路で到達します。一般に、変電所には、さまざまな構造、導体、柵、照明、および「工業用」の外観をもたらすその他の機能が含まれています。

送電塔

送電鉄塔 送電システムの最も目に見えるコンポーネントです。それらは高電圧ACおよびDCシステムで使用されます。送電鉄塔は通常、背の高い鉄骨構造です。その機能は、高圧導体（電力線）を周囲や相互に分離しておくことです。一般にオープンラティスワークまたはモノポールを使用するさまざまなタワーの形状、サイズ、およびデザインが存在しますが、一般に高さは15mから55mの範囲で、クロスアームの幅は30mにもなります。鋼に加えて、コンクリートや木材などの他の材料を使用することもできます。

送電鉄塔には4つの主要なカテゴリがあります。それらは、サスペンション、ターミナル、テンション、および転置です。一部の送電鉄塔は、これらの基本機能を組み合わせています。

タワーは、3つ（または3の倍数）の導体を運ぶように設計する必要があります。塔は通常、鋼の格子またはトラスでできています。絶縁体は、長さが線間電圧と環境条件に依存するストリングまたは長いロッドに組み立てられたガラスまたは磁器のディスクです。

通常、「ガード」ワイヤとも呼ばれる1本または2本のアース線は、雷を遮断して無害にアースに迂回させるために上部に配置されます。高電圧および超高電圧用のタワーは通常、2つ以上の電気回路を運ぶように設計されています。

送電線

電力は高電圧（110 kV以上）で送電され、長距離送電で失われるエネルギーを削減します。電力は通常、架空送電線を介して送信されます。地下送電はコストが大幅に高く、運用上の制限も大きくなりますが、都市部やデリケートな場所で使用されることもあります。

送電線は通常、高電圧の3相交流を使用します。高電圧直流（HVDC）技術は、非常に長い距離（通常は数百キロメートル）での効率を高めるために使用されます。 HVDCリンクは、ネットワークの一部で突然の新しい負荷や停電が同期の問題やカスケード障害を引き起こす可能性がある大規模な配電ネットワークの制御の問題から安定させるためにも使用されます。

一般に、電気回路ごとに送電鉄塔に複数の導体が張られています。導体は、主にねじれた金属導体で構成されています。高電圧架空導体は絶縁体で覆われていません。導体の材質は通常、特定の種類の大容量、高強度のより線導体であるアルミニウム導体鋼強化（ACSR）です。外側のストランドは、ECグレードの99.5％以上の純粋な電解アルミニウムロッドと0.04％を超えない銅含有量から製造されたハードドローアルミニウムワイヤーから作られています。高純度アルミニウム合金は、その優れた導電性、軽量、低コストのために選択されています。中央のストランドは、アルミニウムの延性のためにアルミニウムを伸ばさずに重量を支えるために必要な強度のために鋼製です。これにより、導体に全体的に高い引張強度が与えられます。以前はオーバーヘッド伝送に銅が使用されていましたが、アルミニウムは軽量で、パフォーマンスがわずかに低下するだけで、コストも大幅に削減されます。

道路の権利とアクセス道路

送電線の通行権（ROW）には、送電線と関連施設のために確保された土地が含まれ、メンテナンスを容易にし、火災やその他の事故のリスクを回避するために必要です。これは、高圧線と周囲の構造物および植生との間に安全マージンを提供します。安全性やアクセス上の理由から、植生の除去が必要になる場合があります。 ROWは通常、好ましい成長パターン（成長が遅く成熟した高さが低い）のために選択された在来の植生または植物で構成されます。ただし、場合によっては、アクセス道路がROWの一部を構成し、修理および検査車両へのより便利なアクセスを提供します。 ROWの幅は、送電線の定格電圧によって異なります。通常、送電線の建設と保守の両方のために送電線構造へのアクセス道路が必要であり、舗装または砂利である場合があります。