第二节 能量维度分析附录资料能量维度附录.docx
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第二节能量维度分析附录资料能量维度附录
第二节能量维度分析附录
[注]“能量是物质做功的能力”：
世界是由运动的物质组成的，物质的运动形式多种多样，并且不断相互转化。
正是在研究运动形式转化的过程中，人们逐渐建立起了功和能的概念。
能是物质运动的普遍量度，而功是能量变化的量度。
这种说法概括了功和能的本质，但哲学味道浓了一些。
在物理学中，从19世纪中叶产生的能量定义：
“能量是物体做功的本领”，一直延用至今。
但近年来不论在国外还是国内，物理教育界却对这个定义是否妥当展开过争论。
于是许多物理教材，例如现行的中学教材，都不给出能量的一般定义，而是根据上述定义的思想，即物体在某一状态下的能量，是物体由这个状态出发，尽其所能做出的功来给出各种具体的能量形式的操作定义（用量度方法代替定义）。
国内外都有一些物理课本把能定义为做功的本领。
这个定义比较简明，容易记忆；但它是否妥当，还有不同看法。
有人认为这个定义不是扎根于能的守恒性，因而是根本错误的。
他们认为在能量的定义中不应该把热遗漏掉。
一个热力学系统，在循环过程中吸收的热是不可能完全转化为功的。
因而在能量转化过程中，某些做功的本领不可挽回地损失掉了。
从能量可以得到的功，其大小取决于能量的有序程度。
一个以10m/s的速度运动着的1kg的铁锤，具有50J的动能，这个能量是高度有序的。
当铁锤回复到静止状态时，它可以做出很接近于50J的功。
但是，假如以同样大小的能量使分子做无规则运动，其结果将是温度升高约0.12K。
在回到原来的状态时，在理论上它可能做一些功，但同时必须在较低温度下放出一些热。
在室温下，可以转化为功的能量与输入能量的比值约为0.12K/300K=4×10-4。
我们能得到的功仅为2×10-2J，远小于50J。
热力学第一定律告诉我们，不能无中生有地获得动力；热力学第二定律又告诉我们，甚至不能做到得失相当。
能量的定义必须以热力学第一定律又以热力学第二定律为根据，少了任何一点就会使图像受到歪曲。
“能量”这一概念，由英国物理学家托马斯·杨（ThomasYoung,1773—1867）于1807年提出，他在《自然哲学讲义》中写道：
“应该用能量一词来表示物体的质量或重量与速度的平方的乘积．”
1853年，威廉·汤姆孙（1824—1907）就曾给能量下了这样一个定义：
“我们把给定状态中的物质系统的能量表示为：
当它从这个给定状态无论以什么方式过渡到任意一个固定的零态时在系统外所产生的用机械功单位来量度的各种作用的总和。
”
爱因斯坦在一篇题为《物体的惯性是否与她所含的能量有关？
》的论文中得出了这样的推论：
“如果一个物体以辐射的形式放出能量L，则其质量减少L/c2.从物体中取出的能量变成了辐射能这件事显然是无关紧要的，于是我们得到更一般的结论：
物质的质量是它所包含的能量的量度”。
由此可知，对于每一能量E，必有一质量
跟它相当。
一个物体的质量不但会因吸收与发出辐射而增减，还会由于吸热、放热或机械运动状态的改变而发生变化。
只不过由于c2=9×1016J/kg是一个非常大的数值，通常的能量变化只引起微不足道的质量变化。
根据这个原理，我们可以把一个物体的总能量E=mc2分成静能E0=m0c2和动能K=mc2-m0c2两部分，式中的m0是物体的静止质量，
。
如果我们把物体的宏观动能看作外部的能量，就可以把物体的静能E0看作它的内能。
这个内能的概念，要比通常在热力学中所讲的内能外延更广些。
它包含分子的动能（当物体吸热、放热，温度发生变化时，这种能量发生变化），分子间的势能（当发生物态变化或化学反应时，这种能量发生变化），原子势能（当原子在吸收辐射被激发或相反的过程中，这种能量发生变化），核势能（在核反应中这种能量发生变化）等不同形式的能量。
[注]“能量分动能、势能两种”：
动能是运动的能，如风、开动的车、光束、飞行的子弹、下落物体等；势能则是一种能贮藏备用的能量，如拉紧了弹弓里的石子，大坝后的水，高位水池里的水，及煤、石油等。
[注]“迄今为止，人类能够利用能量的形式有6种”：
机械能
机械能是动能和力学中的重力势能、弹性势能等的总和。
动能是物体由于运动而具有的能量，一切运动着的物体都具有动能；势能是由具有相互作用力的物体之间的相对位置决定的能量，因此也叫位能。
一个物体系，如果只有系统内部的重力和弹力做功，那么物体系的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变，这个结论就是机械能守恒定律。
人们观察到的物体系主要有气态物如空气、液态物如水体、固体物如具有刚性的物体。
在自然界中，气态物和液态物主要在太阳辐射和地球运动的作用下产生巨大的机械能，形成风、云、流水。
而固态物主要在气态物或液态物的作用下才产生位移现象，生物体可以自主位移，产生机械能效应，但在生物体中，由于人工作用可以制造各种机械设备，规定了机械能作用的方向，改变了生态系统中固体物的自然运动方向。
由于城市的出现，也在一定程度上影响了气态物和液态物的运动方向。
从宏观角度看，气态物和液态物主要表现出一次能源的特征，而固态物主要表现出二次能源的特征。
城市中大量的固态物存在人工的机械能作用。
最典型的作用就是利用各种机械设备把建筑材料从地面吊起，移升到高处，建成高大的建筑物。
古代城市的建筑材料主要依靠肌肉力量驾驭机械装置实现由外地向城内集中并由低到高的建成过程；而在现代城市中这个过程主要依靠化石燃料和电气力量驾驭机器系统实现的。
化学能和核能
化学能与核能都是组成物质的最小粒子之间发生相互间作用放出的能量，两种能量分别是在分子结构之间及原子核结构之间发生的作用释放出来的，因此也可以称为结构能（鉴于此，机械能也是一种特殊的结构能，它是在宏观物体之间相互作用释放出来的能量。
同后面两类能量比较，结构能具有趋向静止、稳定的特征）。
物质进行化学反应时放出的能，如动物肌肉在动作中放出的热、物质燃烧时放出的光和热、化学电池放出的电。
对于生物来说，大多数的生物体都是通过太阳的光合作用储存太阳能，并以化学能的形式维持其生长或再利用过程。
原子核裂变或聚变时释放出来的能量，称为核能。
在相同质量条件下，原子核变化放出的能量要比组成分子的原子变化放出的能量大得多。
城市起源依靠动物肌肉力量特别是人类肌肉力量建造的，在城市建造起来后又依赖柴薪燃烧维持居民的日常生活。
工业革命以后现代城市又需要大量的化石燃料，首先是蒸汽机需要燃烧煤，在使用煤中又衍生出各种煤制品，如洗煤、焦炭、煤气等；尔后是内燃机需要燃烧石油，在使用石油中又衍生出更多的石油制品，如汽油、煤油、柴油、液化石油气等；再后来是使用清洁燃料需要燃烧天然气。
这些燃料一方面为城市居民提供生活和生产过程中所需的能量，特别是这些燃料还是提供二次能源电能的主要燃料。
由于化石燃料是不可再生资源，人们开始开发各种新的化学能源，如氢能、新型化学电池等。
在解决能源危机问题中，核能的崛起使人们看到了希望。
目前为止，人们对核裂变能量已能够有效地控制。
核燃料尽管也是不可再生能源，但是，同化石燃料相比，核燃料特别是核聚变燃料能够保证人类长久地使用。
电能和磁能（电磁能）
电能就是电所具有的能量，电是能量的一种形式。
自由移动的电子定向运动，产生了力场，也产生了能量，这个能量通常被称为电量。
电可以用导线瞬时输送到远处，并易于转换成其他形式的能；磁能就是磁体在磁力线中产生的力场，也产生了能量，如磁体吸引铁、镍等物质就是磁能的表现。
变化着的电场和磁场往往同时并存，并且互相转化。
发电厂就是利用机械能使磁场发生变化，从而输送出商用电力。
电能提供的动力叫做电力。
城市中电力的作用无处不在。
除了在工厂生产需要用电外，在日常生活中，照明用电灯，通信用电话，学习用电脑，生活用电视、空调、电冰箱、电饭锅、洗衣机、自来水、电梯、电车。
城市一旦断电，就像人没有空气呼吸，没有饭吃，没有衣穿、晚上没有眼睛一样。
磁能在目前的科技条件下，主要是依赖于电能发挥作用的，因此，在许多许多下把电能与磁能合称为电磁能。
热能和光能（辐射能）
辐射能是以波的形式传播的能量。
辐射能能够被人们感知的主要是可见光和热量。
然而辐射能也包括无线电波、红外线、紫外线、X射线、r射线及宇宙射线。
它们绝大多数不能被人们直接感觉到。
热能和光能都是在力场中传播的能量。
物质燃烧或物体内部分子不规则地运动时放出的能量，通常也指热量。
温度高的物体把能量传递到温度低的物体上，所传递的能量叫做热量，通常指热能的多少，单位是卡。
光能就是光所具有的能量。
地球上的主要能源都来自于发光、发热的太阳。
它的光和热保证了地球上所有的人类、动物和植物的生存（如图所示）。
热能和光能都是在组成物质的粒子运动过程中释放出来的能量，其差异在于热能是在粒子开始运动时就表现出来的能量形式，这种能量形式具有熵的特性，而光能是在粒子运动到一定程度上时才开始表现出来的能量形式，这种能量形式具有负熵特性。
太阳光和热保证了地球上所有的人类、动物和植物的生存
[注]“各种形式的能量之间有两个特性。
第一，能量可以转移，其形式也可以转换，而且每次转移或转换都会损耗能量，第二，能量转移或转换的方向永远是从比较有用的形态转向比较没用的形态”：
热力学第一定律和热力学第二定律分别揭示了能量的这两个特性。
[注]“人类发现的物质元素有106种”
中国社会科学院语言研究所词典编辑室编《现代汉语词典-修订本》商务印书馆1998年版
[注]“能源的定义，目前约有20种”。
例如：
《科学技术百科全书》说：
“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；《大英百科全书》说：
“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”；《日本大百科全书》说：
“在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体，称为能源”；我国的《能源百科全书》说：
“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。
”
[注]“自然界中的能源虽然有很多种类”。
人们通常接能源的形态特征或转换与应用的层次对它进行分类。
世界能源委员会推荐的能源类型分为：
固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。
其中。
前三个类型统称化石燃料或化石能源。
已被人类认识的上述能源，在一定条件下可以转换为人们所需的某种形式的能量。
比如薪柴和煤炭，把它们加热到一定温度，它们能和空气中的氧气化合并放出大量的热能。
我们可以用热来取暖、做饭或制冷，也可以用热来产生蒸汽，用蒸汽推动汽轮机，使热能变成机械能；也可以用汽轮机带动发电机，使机械能变成电能；如果把电送到工厂、企业、机关、农牧林区和住户，它又可以转换成机械能、光能或热能。
[注]“与太阳有关的能源”
太阳能除可直接利用它的光和热外，它还是地球上多种能源的主要源泉。
目前，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。
正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。
这部分能量为人类和动物界的生存提供了能源。
煤炭、石油、天然气、油页岩等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。
它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。
此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。
[注]“与原子核反应有关的能源”。
这是某些物质在发生原子核反应时释放的能量。
原子核反应主要有裂变反应和聚变反应。
目前在世界各地运行的440多座核电站就是使用铀原子核裂变时放出的热量。
使用氘、氚、锂等轻核聚变时放出能量的核电站正在研究之中。
[注]与地球内部的热能有关的能源。
地球是一个大热库，从地面向下，随着深度的增加，温度也不断增高。
从地下喷出地面的温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。
地球上的地热资源贮量也很大，按目前钻井技术可钻到地下10公里的深度。
[注]与地球一月球一太阳相互联系有关的能源。
地球、月亮、太阳之间有规律的运动，造成相对位置周期性的变化，它们之间产生的引力使海水涨落而形成潮汐能。
[注]“在现代城市中，一次能源主要是化石燃料”。
表：
化石燃料一览表
类别
类别1
类别2
类别3
煤炭
类碳
氢化
合物
无烟煤、沥青煤
（统称为煤炭）
原料煤（炼焦用）
一般煤（锅炉用）
亚沥青煤、褐煤、泥煤
石油
类碳
氢化
合物
天然气
常规型天然气
伴生天然气
非伴生天然气
非常规天然气
硬质砂岩煤气、煤层甲烷（瓦斯）、水合煤气（水煤气）、地压水溶性煤气、地球深层煤气、页岩煤气等
液态天然气
（由伴生天然气生成）
原油
（超重质原油、重质原油、中质原油、轻质原油、超轻质原油）
石油制品
精炼煤气、液化石油气（LPG）、挥发油、汽油、航空汽油、煤油、轻油、重油、其他（润滑油等）
天然沥青
（含在油砂、沥青砂中）
页岩油
（含在油页岩中）
转引自《能源环境学》P11
[注]“煤炭”：
煤炭是煤炭类碳氢化合物中燃烧热值较高的可燃性固体矿物。
其主要成分是碳、氢、氧三种元素，含有少量氮、硫、磷和一些稀有元素以及含有泥、砂等矿物杂质和水分。
碳是煤的主要可燃元素，其次是氢。
煤中的氢并非都可以燃烧，和碳、硫、磷结合的氢可以燃烧，这种氢叫做“有效氢”，与氧结合生成H2O的氢叫做“化合氢”，不能燃烧。
在计算煤的燃烧热值时，只考虑有效氢。
氮、硫、磷是煤中的有害成分。
[注]“石油”：
石油是从地下开采出来的矿物油，油页岩是水藻化后形成的，含灰分过多，多半不能自燃。
油砂是含重质油4-20%的砂子。
油页岩和油砂在美洲大陆偏多。
石油经过精制后可得到汽油、煤油、柴油和重油。
[注]“天然气”：
天然气几乎不含硫，粉尘和其他有害物质，燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料，造成温室效应较低，如果将天然气的温室效应系数定为1，则石油为1.85，煤为2.08。
天然气与空气混合浓度在5%—15%时遇明火或大于天然气燃点53度时即燃烧，属可燃可爆性气体。
目前世界上发现的天然气资源有如下几类：
油型气、煤成气、生物成气、水合物气和深海水化物所圈团的天然气。
油型气是有机物在成油过程中产生的天然气。
一般都认为石油和天然气是孪生的，二者在成因上、聚集和保存上均有共性。
但天然气和石油相比，生气母质多，成气范围广。
既有有机成气，又有无机成气；既有煤及腐植质成因的气，又有油及腐泥质成因的所；既有低温下微生物成因的气，又有高温下热解的气。
煤成气是有机质在成煤过程中产生大量的以甲烷为主要成分的天然气。
生物成气是有机质尚未成熟，在低温下（70度内），由厌氧微生物分解有机质产生的甲烷气。
水合物气是在低温和高温条件下，气体分子（如甲烷）渗入水分子晶隙中而被水缔合成气体水合物。
[注]“核能”：
一般的化学反应，如化石燃料的燃烧，仅涉及原子外围的电子重新组合，原子核不发生变化。
在核反应中，原子核的组成部分，即中子和质子的相结合关系发生了变化，由于这些粒子间结合的紧密程度远远大于原子之间结合的紧密程度，因此，核反应中的能量变化要比化学反应大几百万倍。
[注]“目前城市使用的电能主要来自火电厂、水电厂及核电厂”：
火力发电：
火力发电中，用燃料燃烧加热锅炉，将热能变成蒸汽，用蒸汽转动汽轮机发电的叫“汽轮机发电”；燃烧燃气直接带动燃汽轮机发电的叫“燃汽轮机发电”；燃汽轮机发电和汽轮机发电组合的叫“联合循环发电”；用柴油机驱动发电机的叫“内燃机发电”；把地热能变为蒸汽转动汽轮机发电的叫“地热发电”等等。
火力发电的生产过程是能量的转换过程，主要经历三个阶段：
第一阶段在锅炉中燃料的化学能转变为蒸汽热能；第二阶段在汽轮机中蒸汽的热能转变为机械能；第三阶段在发电机中将机械能转变为电能。
下图介绍了火力发电的生产过程，它大致地可以分成几个系统。
图：
火力发电厂生产过程示意图
水力发电：
水力发电是利用水的位能生产电能。
主要由水库、水轮机和发电机组成。
水库中的水具有一定的位能，经引水管道送入水轮机，推动水轮机旋转，从而将水的位能转换成机械能。
因水轮机与发电机同轴，带动发电机转子一起转动，转子的旋转磁场切割发电机定子导体，在定子绕组中产生感应电势，将水轮机旋转的机械能转换成电能。
水力发电有引水式、堤坝式等。
水力发电具有对负荷适应性好、设备使用时间长、运行经费少、可靠性高、效率高和没有环境负担的优点。
下图介绍了水力发电的构成。
图：
水力发电的构成
《电力系统》日：
正田英介主编，丹羽信昭编科学出版社P43
核能发电：
核电站与火电站的区别，仅仅在于热源不同。
火电站靠烧煤、石油和天然气取得热量，把锅炉里的水变成蒸汽驱动汽轮机发电机组发电。
核电站反应堆一次回路中的冷却水流过核燃料元件表面，把裂变产生的热量带出来。
在通过蒸汽发生器时，又把热量传给二次回路中的水，把它变成蒸汽，驱动汽轮发电机组发电。
见图。
作为一种清洁、高效的能源，又由于世界上核资源丰富，如铀的储量约为417万吨，因此核电的发展、利用具有巨大潜力。
[注]“人工输送方式主要有通过汽车、火车、巨轮，以及管道输送”：
天然气在-162度常压下可液化，液化后，作为液化天然气用油罐输送。
[注]“烧煤、烧石油、烧天然气，或用核反应堆产生的热气，也可以筑起水坝，让水从高处落在涡轮叶片上带动转轴”：
火电厂的基本生产过程是：
将煤制成煤粉，送到锅炉燃烧，煤燃烧放出热量，加热锅炉的炉水，产生具有一定压力和温度的饱和过热蒸汽（这个过程是把化学能转变为热能），再将具有压力和温度的蒸汽，通过管道送入汽轮机，冲动汽轮机转子旋转（这个过程是把蒸汽热能转变为机械能）；汽轮机转动（3000r/min）带动同轴的发电机转子旋转，根据电磁感应原理（导体和磁场作相对运动，导体切割磁力线时，则在导体上产生感应电动势），发电机转子绕组加励磁电流后，即产生一个旋转的磁场，发电机静子绕组导体切割磁力线，则产生感应电动势，而发出电来（这个过程是机械能转换成电能）。
[注]“电能生产、流通和消费是与电网发、供（送、配）、用电形式紧密相连，瞬间同时进行的，每时每刻在功率和能量上必须平衡，并需要一定备用供电生产生产能力和发电能源”：
电力系统与电网：
电力系统由各类发电厂中的发电机、各种电压等级的变压器及输配电线路、各类用电器组成的统一体构成。
电网的基本构成包括各类不同电压等级的输电线路、变电所、配电站以及配电线路。
从生产管理角度看，电力系统是以电网的形式把发电、送电、变电、配电与用户相互联系在一起的一个整体。
发电厂在电网中的地位：
发电厂是并联在电网中运行的，而电网是一个整体，电厂只是局部。
各类发电厂并网联合工作，可以充分发挥各自的优势，互补性强，提高整个电网的供电可靠性和经济效益。
每个发电厂在电网中都有明确的地位和作用，服从电网的统一调度。
电网调度除了应清楚各发电厂特点和生产过程外，还必须了解和计算用户的用电量和用电过程，编制电网的电力负荷曲线，下达并作为在各发电厂之间分配负荷的依据。
发电厂最常用的负荷曲线是不同季节的典型日负荷曲线，如图所示[复印P8]。
日最大负荷表明用户对电网总的发电设备装机容量的要求，日平均负荷表征着日需电量。
日最小负荷以下称为基荷区；日最小负荷与日平均负荷之间称为腰峰区；日平均负荷与日最大负荷之间称为峰荷区。
并联在电网中联合工作的各种类型发电厂，其工作特性是各不相同的，于是就出现了电厂分工问题，有基荷电厂、腰荷电厂和峰荷电厂之分，这种分工是相对的，随电网运行工况的变化而加以调整。
[注]“大多数城市尤其是大城市中使用的大部分电能，都是在城市以外发电、变电和输电的”：
也有例外。
某些部门如化工、纺织、造纸等，在生产产品时，不仅需要消耗电能，而且也要消耗热能。
此外，城市公用事业和居民取暖，也需要消耗热能，所以需要建立供热式电厂。
供热式电厂一般建在用户中心，它主要用发电机电压6-10kV供给附近的电能用户，因而设有发电机电压母线。
为了送电给远方电能用户，它通过升压变压器升压到220kV与主电网相连，另外它通过蒸汽管道对附近热用户供热。
[注]“天然气主要通过管道输送。
天然气管道输送与石油管道不同，它进城后经调压直接送入生活用户使用”：
《扬子晚报》2005年3月30日B7版“南京天然气规划及置换分区简介”：
南京作为我国“西气东输”重要的供给目标城市，开始为推动天然气利用工程的实施。
通过对天然气高压管管位、高压调压站选址、各控制点高程的分析和研究，规划部门对南京天然气高压主管道沿312国道、绕城公路，分别进入亚东、柳塘、马群、五佰户、双龙、铁心桥、城南等高中压调压站，经过调压后向城市各个城区供气。
目前，天然气入户（置换）工作正在开展。
市区天然气置换采取“从东南向西北、先新后旧、先外后内的原则”依次进行。
至2004年底，41万户管道居民用户中已有17万户（超过40%）已经使用上了天然气。
预计至明年底，南京居民将告别管道人工煤气，全面使用天然气。
[注]“电力流程通过电力线输送，经变电后送进城市”：
电能生产、流通和消费是与电网发、供、用电形式紧密相连，瞬间同时进行的，每时每刻在功率和能量上必须平衡，并需要一定备用供电生产能力发电能源。
将自然能转化为电能的过程称为发电，这个转换生产过程一般在发电厂中完成，称为电源点。
自然能称为一次能源，电能称为二次能源。
目前世界各国主要用于发电的一次能源有煤、石油、天然气及核能等。
按一次能源的不同可分为火电厂、水电站、核电厂。
此外还有太阳能、风力、潮汐发电厂及抽水蓄能、地热发电厂等。
目前磁流体发电、电气体发电也都进入了工业性试验阶段，可望不久将投入商业运行。
变电所是电力系统中接受电能、变换电能和分配电能的场所。
为了实现电能的经济输送和满足用电设备对供电质量的要求，需对发电机的端电压进行多次的变换，这个任务是由变电所完成。
同时它是发电厂和电能用户联系的中间环节，并通过变压器将各级电压的电力网联系起来。
变电所分为升压变电所和降压变电所两类。
前者的主要任务是将较低的电压变换为高电压，一般建在发电厂中；后者的主要任务是将高电压变换到一个合理的电压等级，一般建立在靠近负荷中心地点。
降压变电所根据其在电力系统中的地位和作用不同，又分为以下4类。
其一，枢纽变电所。
如下图中所示T-1、T-2变电所，它所连接系统的高压或超高压部分，汇集多个大电源和大容量联络线，在系统中处于枢纽地位；其高压侧交换系统间巨大功率，超高压侧则汇集大电源。
其特点是电压等级一般为500kV或220-330kV、变电容量大、出线回路多，年址在系统中的地理位置适中。
中国现今建设的500kV枢纽变电所容量多为1500MVA；330kV枢纽变电所最大容量为720MVA。
其二，穿越变电所。
它起系统功率交换作用，将电能从变电所高压母线穿越，或半两个地区电压等级不同的电力网互联而构成的变电所，称为穿越变电所，又称中间变电所。
穿越变电所经降压后，还可供给附近地区用电。
所址一般设在高压和超高压主要环状线路或系统主要干线接口处，出线回路不多。
如下图所示的T-6变电所，它平时有功率穿越220kV母线；其次供给附近部分地区用电。
其三，地区变电所。
地区变电所属地区性供电，是一个地区或中等城市的主要变电所。
电压等级一般为220kV，容量为200-300MVA，如下图中所示T-3变电所。
其四，终端变电所。
如下图中的T-4、T-5变电所，由220kV母线输入的电能，经变压器降压后供给各用户，故称为终端变电所。
一般以1-2回线接入电源，接线较为简单，所址位置接近负荷中心点，电压等级多为110kV。
随着电力系统发展，同一个变电所在系统中的地位和作用可以改变。
如随着500kV电网的出现，原有的220kV枢纽变电所，有可能降为地区变电所。
变电所的设置通常有四种形式。
其一，屋外式变电所，是把主要变压器、开关设备等主要设备，全部设置在屋外，只有配电盘等控制设备安
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