すべてのエンジニアが知っておくべき配電システムの必需品

AC/DC電 交流(AC)または直流(DC)源から使用される場所に電力を伝達するためには、ある種の配電網を利用しなければならない。

すべてのエンジニアが知っておくべき配電システムの必需品
すべてのエンジニアが知っておくべき配電システそれが使用される場所に生産されることは非常に簡単にすることができます。 より複雑な配電システムは、発電所から産業、家庭、商業ビルに電力を転送するために使用されます。

コンテンツ:

  1. 一般的な配電システム
  2. 分類
    1. AC配電
      1. 一次配電システム
      2. 二次配電システム
    2. DC配電
      1. 2線式DCシステム
      2. 3線式DCシステム
    3. 最も一般的な配電配置
      1. ラジアルシステム
      2. リングメインシステム
      3. 相互接続された電力システム
  3. dcシステムにおける電圧降下計算
  4. 良好な配電システムの要件
  5. 設計上の考慮事項

一般的な配電システム

配電システムは、通常、変圧器、回路遮断器、保護装置などの機器を採用しています。 Thomas Edisonによって開発されたオリジナルの配電システムは、地下直流(DC)システムでした。

一般に、配電システムは、送電システムによって供給される変電所と消費者側との間の電気システムである。

これは、一般的にフィーダ、販売代理店で構成されています。 一般的な配電システムの単線図を図1に示します。

典型的な配電システム
図1–典型的な配電システム

基本的には、ローカル使用のために電力を配

フィーダ

フィーダは、変電所(またはローカライズされた発電所)を電力が分配される領域に接続する導体です。 一般的に、フィーダからタッピングは取られないため、フィーダ内の電流は全体にわたって同じままです(図2)。

フィーダの設計における主な考慮事項は、現在の運搬能力です。

ラジアルフィーダシステム
図2–ラジアルフィーダシステムの例

ディストリビュータ

ディストリビュータは、タッピングが消費者に供給するために取られる導体である。 分配器を流れる電流は、その長さに沿って様々な場所でタッピングが取られるため一定ではありません。

Service mains

service maimは、一般的に、ディストリビューターを消費者の端末に接続する小さなケーブルです。

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2. 分類

分布システムは、次のように分類することができます。

電流の性質に応じて、分布システムは、次のように分類することができます。

  • 直流(DC)現在、ACシステムは直流方式よりも簡単で経済的であるため、電力の分配に普遍的に採用されています。接続方式によれば、分配システムは次のように分類することができる:
    1. ラジアルシステム
    2. リングメインシステム
    3. 相互接続システム。

    各スキームには独自の長所と短所があります。

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    2.1AC分布

    今、一日の電気エネルギーが生成され、送信され、交流の形で分布しています。 直流よりも交流が広く使用されている重要な理由の1つは、交流電圧が変圧器によって便利に大きさを変えることができるという事実である。

    変圧器はacを送信することを可能にしました。 高電圧で電力を供給し、安全な可能性でそれを利用する。 高い伝達および配分の電圧はコンダクターおよび生じるライン損失の流れを非常に減らしました。電圧またはバルク容量に応じて、伝送と分配の間に明確な線はありません。

    この行はまた、国によって異なります。

    しかし、一般的には、AC配電システムは、伝送システムによって供給される降圧変電所と消費者のメーターとの間の電気システ

    伝送および流通ネットワークのシングルライン図。 力が3段階の交流発電機によって発生する中央場所。
    図3–送配電網の単線図。 力が3段階の交流発電機によって発生する中央場所。

    AC配布システムは、

    1. 一次配布システムと
    2. 二次配布システムに分類されます。

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    2.1.1一次分配システム

    これは、一般的な利用よりもやや高い電圧で動作し、平均的な低電圧消費者の使用よりも電気エネルギーの大きなブロックを処理するAC分配システムの一部です(図4)。一次分布に使用される電圧は、搬送される電力の量と供給されるために必要な変電所の距離に依存する。

    一次分布に使用される電圧は、搬送される電力の量と変電所の距離に依存する。 最も一般的に使用される一次配電電圧は11kV、66kV、および33kVですが、これは国によって異なります。

    一つは、経済的な考慮事項に、一次分布は、3相、3線式システムによって行われます。

    発電所からの電力は、市内またはその近くにある変電所に高電圧で送信されます。 この変電所では、降圧変圧器の助けを借りて電圧を11kVに降圧します。

    電力は、この電圧で配電用または大きな消費者に様々な変電所に供給されます。 これは、高電圧分布または一次分布を形成する。

    フィーダ端子を搭載した空気絶縁プライマリ開閉装置(タイプUniGear ZS1)
    図4-フィーダ端子を搭載した空気絶縁プライマリ開閉装置(タイプUniGear ZS1)
    フィーダ端子を搭載した空気絶縁プライマリ開閉装置(タイプUniGear ZS1)

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    2.1.2二次流通システム

    それは、究極の消費者が彼に提供される電気エネルギーを利用する電圧の範囲を含むac配

    二次分布は、400/230V、3相、4線式システムを採用しています。 一次配電回路は、配電変電所と呼ばれる様々な変電所に電力を供給します。

    変電所は消費者の地域の近くに位置し、降圧変圧器を含んでいます。 各配電変電所では、電圧は400Vに降圧され、電力は3相4線式システムによって供給されます。

    任意の2相間の電圧は400Vで、任意の相と中性間の電圧は230Vです(図5)。

    単相国内負荷は、いずれかの相と中性の間に接続されていますが、3相400Vモータは、電源トランス負荷が3相ラインを介して直接接続されています。

    二次ネットワークにおける二次配布開閉装置
    図5-二次ネットワークにおける二次配布開閉装置(写真クレジット:centredeformation-hta.fr p>目次に戻る

    2.2DC配電

    電力はほぼ独占的に生成され、送信され、ACとして分配されることは一般的な知識ですが、特定のアプリケーションでは、DC電源が絶対に必

    例えば、可変速度機械(すなわち、DCモーター)の動作、電気化学的作業、および蓄電池の予備が必要な混雑した領域にはDC供給が必要です。

    この目的のために、交流電力は、水銀アーク整流器、回転変換器、モータ発電機セットなどの変換機械を使用して変電所で直流電力に変換されます。

    直流供給ハム変電所は、の形で得ることができる:

    • 2線または
    • 3線分布のための

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    2.2.1 2線DCシステム

    名前が示すように、分布のこのシステムは、二つの線(+と-)で構成されています。 1つは出て行くか、または肯定的なワイヤーであり、もう1つはリターンか否定的なワイヤーです。 ランプ、モーター等のような負荷。 二つのワイヤの間で並列に接続されています。

    このシステムは、低効率のために送信目的に使用されることはありませんが、DC電源の分配に使用することができます。

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    2.2.2 3線式DCシステム

    変電所に接地されている二つの外側と中間または中性線で構成されています(図5参照)。 Outers間の電圧は二度外および中性ワイヤー間の電圧です。

    このシステムの主な利点は、任意の外部と中性の間、および外部との間の消費者端子で二つの電圧を利用できるようにすることです。

    高電圧を必要とする負荷(例えば、モータ)は、より少ない電圧を必要とするランプと加熱回路が外側と中性のいずれかの間に接続されているのに対し、

    3線式システムの電位
    図5-3線式システムの電位

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    2.3最も一般的な配電配置

    2.3.1ラジアルシステム

    このシステムでは、別々のフィーダは単一の変電所から放射し、一方の端だけで分配器に送 動径分布システムの単線図を図6に示します。 ラジアルシステムは低電圧で使用され、変電所は負荷の中心に位置する。

    これは最も単純な分配回路であり、最低の初期コストを有する。

    放射状の分布システム
    図6–放射状の分布システム

    しかし、それは次の欠点があります。

    1. 供給点に最も近いディストリビューターの端には、大量にロードされます。
    2. 消費者は、単一のフィーダと単一の販売代理店に依存しています。
      したがって、フィーダまたはディストリビュータ上の任意の障害は、変電所から離れて障害の側にある消費者への供給を遮断します。
    3. ディストリビューターの遠い端にある消費者は、ディストリビューターの負荷が変化すると深刻な電圧変動を受けるでしょう。

    これらの制限により、このシステムは短距離でのみ使用されます。 ラジアルシステムは、より多くの側方および副側方を導入することによって拡張することができる。

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    2.3.2リングメインシステム

    このシステムでは、配電変圧器の原色がループを形成します。 ループ回路は、変電所のバスバーから始まり、提供される領域をループして変電所に戻ります。

    リングメインシステムの単線図を図7に示します。

    リングメインシステム
    図7–リングメインシステム

    リングメインシステムには、次の利点があります。

    1. 各分配器は二つのフィーダを介して供給されるので、システムは非常に信頼性があります。 フィーダの任意のセクションに障害が発生した場合、供給の継続性が維持されます。

    たとえば、フィーダの任意のセクションで障害が発生したとします。 それから故障したセクションは修理のために送り装置を隔離することができ、同時に供給の継続は他の送り装置ですべての消費者に維持される。

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    2.3.3相互接続された電源システム

    フィーダリングが二つ以上のソースによって通電されると、相互接続 相互接続されたシステムの単線図は、以下の図8に示されています。

    相互接続された電力システム
    図8–相互接続された電力システム

    相互接続されたシステムには、次の利点があります。

    1. ピーク負荷時間中に一方の発電所から供給される任意の領域は、他方の発電所から供給することができる。 これは予備の電力容量を減らし、システムの効率を高める。

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    3. DCシステムにおける電圧降下の計算

    配電システムにおける電圧降下は、オーム、sの法則に従うことによって計算されます。 図9に示すように、単純なdo半径方向分布システムを考えてみましょう。

    集中負荷を有するラジアルDC分配システム
    図9–集中負荷を有するラジアルDC分配システム

    システムは、それぞれ負荷点A、B、C、DおよびEに負荷Ia、Ib、Ic、IdおよびIeを集中している。….. 別のセクションの抵抗は上の図5で示されていました。異なるノードの電圧をVa、Vb、Vc、Vd、Veとし、フィーダを電圧Voで供給します。

    フィーダは点Oで供給されます。

    異なるノードの電圧をVa、Vb、Vc、Vd、Veとします。

    フィーダ したがって、電圧降下は次のように与えられます。

    VDTotal=VDOA+VDAB+VDBC+VDCD+VDDE

    セクションに流れる電流:

    • セクション”OA”に流れる電流は、Ioa=Ia+Ib+Ic+Id+Ie
    • セクション”AB”に流れる電流は、Iab=Ib+Ic+Id+Ie
    • セクション”BC”に流れる電流は、Iab=Ib+Ic+Id+Ie
    • セクション”BC”に流れる電流は、Iab=Ib+Ic+Id+Ie
    • セクション”BC”に流れる電流は、Iab=IB+Ic+Id+Ie
    • セクション”BC”に流れる電流は、Iab=IB+Ic+Id+Ie
    • セクション”BC”に流れる電流は、次のようになります。: Ibc=Ic+Id+Ie
    • セクション”CD”に流れる電流は次のとおりです。Icd=Id+Ie
    • セクション”DE”に流れる電流は次のとおりです。Ide=Ie

    したがって、総電圧降下は次のように与えられます。

    VDTotal=IoaRoa+IabRab+IbcRbc+IcdRcd+IdeRde

    同様に、AC配電システムの電圧降下を決定することができます。 多くの場合、システム内の負荷は集中しておらず、均一な負荷または均一な負荷と集中された負荷の組み合わせのいずれかであってもよい。負荷が均一である場合、電圧降下はdxのような非常に小さな長さのフィーダに対して計算され、それを全長にわたって積分します。

    負荷が均一であ

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    4. 良好な流通システムの要件

    様々なタイプの消費者の要件の範囲内で電力供給を維持するためには、かなりの努力が必要です。 適切な配電システムの要件のいくつかは次のとおりです。

    • 適切な電圧、
    • オンデマンドでの電力の可用性、および
    • 信頼性。

    適切な電圧

    配電システムの重要な要件の1つは、消費者の端子の電圧変動ができるだけ低くなければならないということです。 電圧の変化は、一般的に、システムの負荷の変動に起因して引き起こされます。 低電圧は、収益の損失、非効率的な照明、およびモーターの燃焼の可能性を引き起こす。

    高電圧はランプが永久に燃え尽きる原因となり、他の機器の故障の原因となる可能性があります。

    したがって、良好な配電システムは、消費者の端子の電圧変動が許容範囲内であることを保証する必要があります。 電圧変動の法定限界は、消費者の端子での定格値の±5%です。

    したがって、宣言された電圧が230Vである場合、消費者の最高電圧は242Vを超えてはならず、消費者の最低電圧は218Vを超えてはならない。

    パワーオンデマンド

    電力は、消費者が随時必要とする可能性のある任意の量で利用可能でなければならない。 例えば、電気供給会社への事前の警告なしに、モーターを始動またはシャットダウンし、ライトをオンまたはオフにすることができます。 従って電気エネルギーが貯えることができないので配分組織はほとんど消費者の負荷要求を供給することができます。

    これにより、作業スタッフは、既知のスケジュールに従う主要な負荷変化を事前に予測するために、負荷パターンを継続的に調査する必要があります。

    信頼性

    現代の産業は、その動作のために電力にほとんど依存しています。 家およびオフィスビルは電力によってつけられ、熱くし、冷却され、そして換気されます。 これは、信頼性の高いサービスを求めています。残念ながら、電力は、人工的な他のすべてのものと同様に、絶対的に100%信頼できるものではありません。

    しかし、信頼性は、次のことによってかなりの程度まで改善することができます。

    1. 相互接続されたシステム
    2. 信頼性の高い自動制御システム

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    5. 設計上の考慮事項

    配電網の良好な電圧調整は、おそらく消費者に良好なサービスを提供するための責任が最も重要な要因です。 この目的のために、送り装置およびディストリビューターの設計は注意深い考察を要求する。

    フィーダ

    フィーダは、電流容量の観点から設計されていますが、電圧降下の考慮は比較的重要ではありません。 これは、変電所の電圧調整装置によってフィーダの電圧降下を補償できるためです。

    ディストリビューター

    ディストリビューターは、その中の電圧降下の観点から設計されています。 これは、ディストリビューターが消費者に電力を供給し、消費者の端子に電圧変動の法定限界(定格値の±6%)があるためです。

    ディストリビュータのサイズと長さは、消費者の端子の電圧が許容範囲内になるようにする必要があります。

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