Warum müssen wir für jedes hohe Gebäude einen Leistungstransformator installieren?

Nun, wenn Sie keinen Transformator hätten, wie würden Sie die relativ sehr, sehr tödlichen 11 kV in die definitiv weniger tödlichen (aber immer noch ziemlich tödlichen) 380/220 V umwandeln?

Wenn Sie dagegen meinten, dass Sie irgendwo in der Innenstadt 11 kV auf die relativ sicherere niedrigere Spannung umwandeln und diese dann in alle Hochhäuser einspeisen würden, wären die Kabelverluste massiv, weil die Ströme 50-mal höher wären .

Oder vielleicht denken Sie, dass die Verbraucher alle ihre Geräte auf 11 kV umstellen - das wird aus Sicherheitsgründen nicht passieren (unabhängig von den massiven globalen Kosten).

Ein weiterer halber Grund ist, dass das 11-kV-Netz dreiphasig symmetrisch übertragen wird, dh es hat keinen neutralen Anschluss: -

Es wird als 3-Phasen übertragen, da 3-Phasen-Generatoren im Bereich von Hunderten von Megawatt wirtschaftlich hergestellt werden können. Haushalte in Großbritannien benötigen jedoch eine einzige Phase und einen Neutralleiter, und dies ist aus historischer Sicherheitssicht (zumindest in Großbritannien und Europa). Um einen Neutralleiter zu erstellen, ist ein Transformator (Dreieck-Stern-Konfiguration) erforderlich, sodass auch die Kosten für die Verlängerung des Neutralleiters anfallen, wenn nur ein Transformator mehrere Hochhäuser versorgt.

Außerdem könnte ein Fehler in einem Gebäude das gesamte Gebäude zum Erliegen bringen, aber es würde nicht einen ganzen Bezirk von Gebäuden zum Erliegen bringen. Dasselbe gilt vom Wartungsstandpunkt aus – es ist weniger störend, ein einzelnes Gebäude zu isolieren als einen ganzen Bezirk.

Ich würde mir auch vorstellen, dass bei Hochhäusern (vorbehaltlich Blitzeinschlägen) ein lokaler Transformator für jedes Gebäude weniger störend für andere Gebäude ist, die nicht von einem Streik betroffen sind.

Dies ist nicht erforderlich , es ist nur ab einer bestimmten Strommenge billiger, den Strom mit einer höheren Spannung als 380/220 zu verteilen / bereitzustellen.

Es ist nur der Unterschied zwischen einem kleineren Transformator in jedem Block und einem größeren Transformator, der von den Blöcken geteilt wird. Im ersten Fall geben Sie möglicherweise mehr für Transformatoren aus (obwohl die Herstellungsmengen dies nicht zu einer Gewissheit machen), und im letzteren Fall geben Sie mehr für Verluste und Niederspannungskabel aus.

Sie möchten auch nicht unbedingt, dass Ihr NS-Verteilungssystem zu massiv ist, da die Fehlerpegel sehr hoch werden.

Den Transformator von 11 kV auf 380 V muss man irgendwo haben . Wenn es weit von Ihren Gebäuden entfernt ist, haben Sie erheblich erhöhte Übertragungsverluste. Wenn Sie einen großen Transformator in der Nähe aller Gebäude hätten, würden diese Verluste erheblich gemildert. Aber es gibt noch ein paar Nachteile.

Erstens sind die Sekundärwicklungen von Transformatoren oft neutral an Gebäudestahl geerdet, und jedes Gebäude kann ein leicht unterschiedliches Erdungspotential haben. Mit einem großen Transformator hätten Sie eine Erdung, die anders wäre als der Stahl in jedem Gebäude. Dies könnte zu Erdungsproblemen führen.

Ein anderer (nur um ein paar Zahlen zusammenzufassen), das Bewegen von zehn 1-MVA-Transformatoren ist wahrscheinlich einfacher als das Bewegen eines 10-MVA-Transformators, und die Transformatoren selbst können auch billiger sein. Skaleneffekte und so weiter.

Drittens kann der einzelne riesige Transformator nicht einfach draußen sitzen. Es muss etwas eingeschlossen sein. Warum eine speziell gebaute Struktur oder ein teures, für den Außenbereich geeignetes Gehäuse bauen, wenn Sie vollkommen gute Gebäude zur Verfügung haben?

Viertens wird die Wartung problematisch. Wenn Ihr Trafo einmal aus irgendeinem Grund ausgetauscht werden muss (zugegebenermaßen ein seltener Fall), müssen Sie jetzt alle zehn Gebäude abschalten, anstatt nur eines. Und da jedes Gebäude nach wie vor seine eigenen Trennstellen vom Netz benötigt, benötigen Sie im Gebäude immer noch viel Platz für Leistungsschalter und Schaltanlagen.

Fünftens helfen separate Transformatoren dabei, jedes Gebäude von Leitungsstörungen in allen anderen Gebäuden zu isolieren. Wenn jemand eine Gabel in die Steckdose in Gebäude A steckt oder alle in Gebäude B gleichzeitig ihren Staubsauger einschalten, sieht Gebäude C all dieses Leitungsrauschen, wenn sie an einem großen Transformator angeschlossen sind. Separate Transformatoren helfen dabei, viele hochfrequente Geräusche zu filtern, die zwischen Gebäuden übertragen werden.

220-V-Stromkreise benötigen 50-mal mehr Strom für die gleiche Leistung, die aus 11 kV gezogen wird, und die Kabelgrößen müssten unerschwinglich groß sein, um so viele einzelne Installationen mit 220 V zu versorgen

Basierend auf dem Ohmschen Gesetz gibt es eine umgekehrte Beziehung zwischen Strom und Spannung, für die Verteilung einer großen elektrischen Leistung (P = VI) ist es wirtschaftlicher, den V-Parameter zu erhöhen, anstatt den I-Parameter zu erhöhen (weil wir größere Kabel benötigen, um einen größeren elektrischen Strom zu verteilen und Größere Kabel sind teurer, während eine Erhöhung der Spannung dies nicht erfordert, aber auch ihre Probleme und Gefahren birgt. Dann genehmigen elektrische Organisationen eine besondere Menge dieser Parameter bei der Erzeugung, Hochspannungsverteilung, Stadtgebietsverteilung usw.

Sie sind nicht verpflichtet (außer in Fällen, in denen lokale Vorschriften einige Einschränkungen auferlegen), einen separaten Transformator pro Gebäude oder einen einzelnen Transformator für mehrere Gebäude zu haben. Ich habe alle diese Konfigurationen gesehen:

1. ein riesiger Transformator pro riesiges Wohnhaus
2. ein riesiger Transformator für mehrere Wohnhäuser
3. ein kleinerer Transformator pro einzelnes kleines Haus
4. ein mittelgroßer Transformator pro Straße mit mehreren Dutzend kleinen Häusern

Transformatoren können in Gebäuden installiert werden, die sie mit Strom versorgen, oder in eigenständigen Strukturen – Stahlkiosken, Betonstrukturen, sogar auf Masten.

Hier einige Überlegungen...

Einen Transformator in einer separaten Struktur oder an einem Mast zu haben, ist ziemlich hässlich und erfordert zusätzliches Land. Selbst wenn ein Mast nicht viel Land benötigt, können lokale Vorschriften verlangen, dass ein Zaun den Mast umgibt, um ein Schutzband um den Transformator herum bereitzustellen. Diese gesichtslosen, eigenständigen Strukturen sehen oft schlecht aus und ziehen Graffiti an. Unterirdische Umspannwerke sind ziemlich selten - höchstwahrscheinlich wegen Grundwasserproblemen.

Ein Transformator im Inneren des Gebäudes kann ein ernsthaftes Brandrisiko darstellen. Leistungsgeräte brennen und rauchen ziemlich gut, daher muss viel Aufwand betrieben werden, um die Installation sicher zu machen.

Ein Transformator in einer separaten Struktur erleichtert die Wartung – das Versorgungsunternehmen hat die Schlüssel, und wenn sie vorbeikommen und das Umspannwerk öffnen, kümmert es niemanden. Ein Transformator im Inneren des Gebäudes bedeutet, dass das Versorgungsunternehmen Schlüssel von einigen Türen des Gebäudes hat und manchmal diese Türen öffnet und etwas im Gebäude tut. Es können verschiedene Haftungs-, Sicherheits- und Vertrauensfragen auftreten.

Ein Transformator im Inneren des Gebäudes kann es einfacher machen, zu verhindern, dass externe ("temporäre") Verbraucher an denselben Transformator angeschlossen werden und die dem Gebäude zur Verfügung stehende Leistung grundsätzlich reduziert wird. Es macht auch die Stromverteilung transparenter - Gebäudebesitzer können alle Niederspannungskabel sehen und wissen, dass tatsächlich Strom für ihr Gebäude und von elektrischen Geräten verwendet wird, die sie untersuchen können.

Wenn mehrere Verbraucher über eine große Fläche verteilt und an denselben Transformator angeschlossen sind, treten auch Probleme bei der Spannungsregelung auf. Angenommen, Sie haben einen Transformator und zwei Verbraucher – A und B. A ist hundert Meter vom Transformator entfernt und B siebenhundert Meter vom Transformator. Der Spannungsabfall für B ist größer als der Spannungsabfall für A. Es kann vorkommen, dass Sie den Transformator nicht so regeln können, dass beide Verbraucher eine nach Norm akzeptable Spannung erhalten - entweder A erhält eine unzulässig hohe Spannung oder B eine unzulässig hohe Spannung Niederspannung. Dies wird noch schlimmer, wenn es eine lange Straße mit kleinen Häusern mit einem Transformator an einem Ende gibt. Mit zunehmender Entfernung zum Trafo sinkt die Spannung und ab einem bestimmten Punkt bekommen die Verbraucher ständig Unterspannung.

Es ist eine wirtschaftliche Entscheidung. Niedrigere Spannungen wie 220 V haben viel größere Übertragungsverluste über große Entfernungen, es sei denn, Sie verwenden sehr teure dicke Kabel, um sie zu übertragen.**

Durch die Verwendung von Transformatoren können sie die Übertragungsspannung viel höher schlagen. Übertragungsverluste sind proportional zum Quadrat der Spannungsänderung. 220 V sind 1/50 von 11.000 Volt, sodass die Übertragungsverluste für denselben Draht 50 * 50 oder 2500-mal schlimmer wären. (in der Praxis ermöglicht die höhere Spannung die Verwendung dünnerer, billigerer Drähte).

Sie möchten 220 V nicht weiter schleppen, als Sie müssen.

In einer perfekten Welt würden sie auf jeder Etage einen Transformator aufstellen. Dies wäre jedoch bei Transformatoren ein erheblicher Aufwand. Am Ende entscheidet die Ökonomie. Sie machen Kompromisse untereinander

• die Kosten vieler Transformatoren,
• die Kosten für schwere Drähte und
• die Kosten für Übertragungsverluste.

Eine pro 10-stöckiges Gebäude ist ungefähr richtig.

** Absoluter Worst-Case, der arme Trottel, der versucht, 12 Volt von seiner Windmühle oder Mikro-Wasserkraft 200 Meter entfernt zu transportieren. Sie machen den Draht nicht groß genug, damit das funktioniert.

Viele Hochhäuser haben eine Netzeinspeisung, was bedeutet, dass mehrere Transformatoren von verschiedenen Primärkreisen gespeist werden. Die Sekundärseite ist miteinander verbunden, sodass der Kunde bei einem Fehler in einem der Primärkreise weiterhin von den anderen Kreisen mit Strom versorgt wird.