変圧器と変電所のコンポーネントの説明

近所の電柱の上に置かれている灰色の円筒形の缶を、あなたはこれまでずっと見たことがあります。あまりにも平凡なので、私たちはそれらにほとんど注意を払いませんが、それらは私たちの現代生活の存在を可能にするほとんど魔法のようなことをします。変圧器として知られるこれらの装置は、発電所から家庭に電力を送電するという最大の課題に取り組む縁の下の力持ちです。

電気が電線の中を流れるのは、水がパイプの中を流れるのと似ています。大量の電力を長距離に輸送するために、電力会社は非常に強力な電気の「プッシュ」、つまり電圧を使用します。家庭に安全な低圧で水を送ろうとするのは、庭のホースで水を全国に押し出すようなもので、エネルギーのほとんどが摩擦と熱で失われます。-実際、産業データによると、電圧を 2 倍にすると、これらのエネルギー損失を 75% 削減できます。そのため、変圧器を冷却する必要があります。この種のエネルギーを扱うのは大変な仕事です。

昇圧トランス機能と降圧トランス機能が重要な理由は次のとおりです。発電所では、巨大な「昇圧」変圧器が電圧を高速道路レベルまで上げ、遠くまで届けます。-しかし、その高圧電気により、箱から出してすぐにテレビが壊れてしまいます。-電力が近づくと、変電所にある多数の「降圧」変圧器が圧力を下げ始め、あなたの地域に電力を送ることができます。-そして、窓の外のポールにある最後の灰色の缶が、最後の最も重要なステップです。このコンテナの中にはいくつかのコイルと冷却オイルがあり、電源変圧器の内部にあるものに対処し、最後の「ステップダウン」を実行します。-近隣-レベルの電圧を安全で使用可能なレベルに下げ、照明に電力を供給したり携帯電話を充電したりして、電気の驚異的な旅を完璧に完了します。

変圧器は変電所の最も重要なコンポーネントの 1 つですが、この施設の本当の目的はそれよりもはるかに大きいです。変圧器がギアシフトであれば、変電所は交差点全体に相当します。それを送電網のグランド セントラル駅として想像してください。電気が単に切り替えられるだけでなく、分類され、転送され、あらゆる種類の異なる場所に送られる、忙しい場所です。そしてここで、このような巨大な送電網配電システムを運営する本当の魔法が行われます。

混雑した鉄道駅がさまざまな都市から到着する列車に対応するのと同じように、変電所の設備はさまざまな場所からの電力を処理します。たとえば、ある路線では遠くの風力発電所、別の路線では近くの発電所などです。{0}}巨大なスイッチの束によって、電子の航空管制官として機能します。電力を必要とする特定の近隣地域に電力を送り、問題が発生している場所にエネルギーの経路を変更したり、供給源を混ぜ合わせたりして、常に需要をカバーするのに十分な供給を確保することができます。この重要な分類機能が、変電所が特別な場所に配置される理由です。これらは、広大で長距離の電気の「州間高速道路」と、近隣地域にサービスを提供する小さな「都市道路」との間のジャンクションです。-これらは、すべてを機能させるために必要なランプやインターチェンジです。-しかし、これだけの電力が 1 か所だけを通過する場合、嵐の中で電線に木が倒れるなど、何かが壊れたらどうなるでしょうか?

木の枝の落下、落雷、機器の故障などの特定のシナリオは、故障または短絡として知られる危険な状態を引き起こします。これは、電力システムで突然大規模な漏電が発生したと考えてください。巨大な権力が意図したルートを進むのではなく、近道を通ろうとし、それに関連するすべてのものを危険にさらし、破壊します。この災害を防ぐために、変電所には独自のガードであるサーキットブレーカーが設置されています。

これらは、家庭のブレーカーボックスにある小さなスイッチとは異なります。これらは巨大で超高速の安全装置です。-故障が見つかると、変電所のブレーカーがほぼ同時に作動し、手動で電気の流れを止めます。電力線の損傷した部分をネットワークの残りの部分から即座に遮断する自動緊急バルブとして機能します。変電所におけるサーキットブレーカーの主な仕事は、この迅速な保護絶縁です。

溶けて回路が遮断される使い捨てアイテムである昔ながらのヒューズとは異なり、この巨大なブレーカーはリセットできます。-公共施設の作業員が実際の損傷 (倒れた木の枝を取り除くなど) を修復した後、ブレーカーをリセットして電源を再度オンにしても安全です。リセット可能な高電圧スイッチとして機能するこの機能は、最新の変圧器保護装置と送電網管理の最も重要な機能の 1 つです。-これらがなければ、単一の障害がドミノ倒しを引き起こし、地域全体に影響を与える停電につながる可能性があります。しかし、これらの高電圧開閉装置コンポーネントは、何か問題が発生した場合にのみ機能します。変電所は通常の運用中に、その強力な電力をどのようにして指定された経路に安全に保持しているのでしょうか?そしてそれは、あなたもおそらくこれまでに見たことのある、もう一人の縁の下の力持ちがやることです。

電気は水のようなもので、最も簡単な方法を見つけようとします。金属送電線は優れた導体であり、電気にとって完璧な高速道路です。しかし、それを支える大きな鉄塔は優れた導体でもあり、人々に簡単だが危険な方法で地上に降りることができる。活線が鉄塔に触れると、そのエネルギーはすべて無駄になり、鉄塔は帯電して危険になります。

この電気の「漏れ」を止めるために、送電線と鉄塔の間に特別な障壁が設置されます。それは絶縁体の仕事です。タワーのアームからぶら下がっているセラミック、ガラス、またはポリマーのディスクの積み重ねとしてそれらを見たことがあります。これらの材料は、電気の伝導性が低いために選択されます。それらは水道管の厚い壁と同じように機能し、電気がワイヤー内の本来あるべき位置に留まるようにします。さまざまな種類の電気絶縁体が存在しますが、それらにはすべて共通点があります。電圧が高くなるほど、電気を取り出さなければならない圧力も大きくなります。そのため、大きな送電線にこれらのディスクがたくさんつながれているのが見られます。ディスクの数が多いほど、絶縁性が高くなります。これらの重要な変電所部品と高電圧開閉装置部品は、電力漏洩に対する防御の第一線です。しかし、電気が発電所から来ているのではなく、稲妻の形で上から攻撃している場合はどうなるでしょうか?

落雷は送電網を直撃し、1 マイクロ秒間に数百万ボルトの電流が流れ込みます。サーキット ブレーカーは、システム内で蓄積された問題に対処するのは得意ですが、この種の素早い外部からの攻撃に反応するには遅すぎます。この特別な危険に備えて、変電所には独自の特別なボディーガード、つまり避雷器が配置されています。これらは通常、大きな機械の隣にある背の高い磁器のシリンダーで、上から来る危険を監視しています。

避雷器は電気の非常口と考えてください。通常の状況では、何も行われません。まるで通行止めのようだ。しかし、稲妻による巨大な電圧スパイクが発生すると、避雷器は開いたゲートに変わります。サージ迂回、このプロセスでは、経路をたどって直接地中に到達し、高価な変圧器を回避することで、危険なエネルギーを簡単な方法で逃がすことができます。破壊的な力を主電力の流れから安全に遠ざけるため、サーキットブレーカーとは根本的に異なります。ブレーカーは開いてすべての流れを止めるスイッチであり、アレスターは電力を遮断することなく危険なサージの方向を変える安全弁です。これにより、最も重要な変圧器保護デバイスの 1 つとなります。避雷器の主な仕事は、こうした大きな揺れを受け止め、変電所の主要部分に数百万ドル相当の損害を与えないようにすることです。変電所が外部の危険からどのように保護されているかがわかったところで、その電力が安全に屋内に持ち込まれた後はどうなるでしょうか?

電力が変電所内に安全に保管された後、電力を整理して方向付ける必要があります。変電所が混雑した空港であると想像してください。すべての飛行機が同時に同じ滑走路に着陸しようとすることは望ましくありません。それがバスバーの目的です。バスバーは、巨大で頑丈な電源コードであり、集合場所として機能する大きな金属の塊です。-すべての入力高圧線はそこに接続され、すべての出力線はそこから来ており、1 つの大きな安定した電力プールとなります。このエネルギーの集中化は、変電所が母線を配置する方法の背後にある主なアイデアです。

もちろん、この流れを制御する必要があります。機器に何らかの作業が必要な場合はどうすればよいでしょうか?単にすべての電源を切ることはできません。これが切断スイッチの動作です。これらの高電圧開閉装置コンポーネントは、電気のための巨大な跳ね橋として機能します。スイッチが開いていると、電気が飛び越えることができない大きな明らかな空間ができるため、変電所の一部が隔離され、人々が安全に修理できるようになります。閉じているということは、「ブリッジ」がダウンしており、電力が自由に流れることを意味します。

これら 2 つのアイデアを組み合わせると、変電所がいかに柔軟であるかがわかります。送電網運営者は、スイッチを使用して中央バスバーからさまざまな線を接続または切断することで、電力の経路を変更できます。スイッチを使用して、その場で電気を切り替えることができます。そのため、修理のために 1 本の送電線を外し、残りの送電線を稼働させ続けることができ、全員が電力を供給できなくなるのを防ぐことができます。この集中配電 (バスバー) と正確な制御 (スイッチ) の組み合わせが、変電所を非常に優れたものにしています。次回変電所の前を通るとき、これらの部品が空気絶縁設計として知られる構造で屋外に露出していることに気づくかもしれません。-しかし、大都市では、小規模なガス絶縁変電所の建物内にすべて収まる可能性があります。-主役が誰であるかがわかったので、グリッドをある種の謎としてではなく、理解できるシステムとして見ることができるようになります。

以前は、送電網は未知の、近寄りがたいネットワークのように見えたかもしれません。高速道路沿いのあのざわめきと柵で囲まれた庭は、単なる不可解な金属構造物の集まりにすぎませんでした。しかし今では、その本当の姿、つまり電気を届けるために懸命に働いているよく調整された人々のグループを見ることができるようになりました。-重要な関係者を知ることで、変電所がどのように機能するかを学ぶことができます。

変電所の主要部分にはすべて重要な役割があります。

変圧器: 電圧を上げたり下げたりするための変速機。

サーキットブレーカー: 物事の異常を防ぐ「安全スイッチ」です。

絶縁体：強い電気をその経路に留める「守り人」。

避雷器：雷を防ぐボディーガード。

バスバーとスイッチ: 電力の流れを制御するための「トラフィック ディレクター」。次回、変電所の前を車で通り過ぎたり、電柱を見上げたりしたときに、それが分かるでしょう。単なるパズルではなく、静かに協力する強力なチームです。そして、ギアシフト、安全スイッチ、保護者がすべて自分の役割を果たしているのがわかります。これで、変圧器や変電所のコンポーネントが何をするのか、そして目に見えないエネルギーの旅がどのようにして目の前に見えるようになるのかがわかりました。

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