Зачем нужно устанавливать силовой трансформатор на каждое высотное здание?

Ну, если бы у вас не было трансформатора, как бы вы преобразовали относительно очень, очень смертельные 11 кВ в определенно менее смертельные (но все же довольно смертельные) 380/220 В?

Если, с другой стороны, вы имели в виду, что где-то в центре города вы преобразовали 11 кВ в относительно более безопасное более низкое напряжение и подали его на все высотные здания, то потери в кабеле были бы огромными, потому что токи были бы в 50 раз выше. .

Или, может быть, вы думаете, что потребители переведут все свои приборы на 11 кВ — этого просто не произойдет из соображений безопасности (независимо от огромной глобальной стоимости).

Другая полупричина в том, что сеть 11 кВ передается как 3-х фазная балансная, т.е. не имеет нейтрали: -

Он передается как трехфазный из-за экономии на создании трехфазных генераторов в диапазоне сотен мегаватт. Но домохозяйствам в Великобритании требуется одна фаза и нейтраль, и это с исторической точки зрения безопасности (по крайней мере, в Великобритании и Европе). Для создания нейтрального провода требуется трансформатор (конфигурация «треугольник-звезда»), поэтому также возникают затраты на удлинение нейтрального провода, если только один трансформатор питает несколько высотных зданий.

Кроме того, одна неисправность в одном здании может вывести из строя все здание, но не целый участок зданий. То же самое верно и с точки зрения технического обслуживания — изоляция одного здания менее разрушительна, чем изоляция всего участка.

Я также предположил бы, что в высотных зданиях (подверженных ударам молнии) наличие местного трансформатора для каждого здания будет менее разрушительным для других зданий, не пострадавших от удара молнии.

В этом нет необходимости , просто выше определенной мощности дешевле распределять/подавать мощность при более высоком напряжении, чем 380/220.

Это просто разница между одним меньшим трансформатором в каждом блоке и одним большим трансформатором, разделенным между блоками. В первом случае вы можете потратить больше на трансформаторы (хотя объемы производства не гарантируют этого), а во втором вы больше потратите на потери и низковольтный кабель.

Вы также не обязательно хотите, чтобы ваша распределительная система низкого напряжения была слишком массивной, потому что уровни отказов становятся очень высокими.

Где-то должен быть трансформатор с 11 кВ на 380В . Если он находится далеко от ваших зданий, вы значительно увеличиваете потери при передаче. Если бы у вас был один большой трансформатор рядом со всеми зданиями, эти потери были бы существенно снижены. Но есть еще несколько недостатков.

Во-первых, вторичные обмотки трансформатора часто заземляются по нейтрали на строительную сталь, и каждое здание может иметь немного разный потенциал земли. С одним большим трансформатором у вас было бы одно заземление, которое отличалось бы от стали в каждом здании. Это может вызвать проблемы с заземлением.

Кроме того (просто для того, чтобы составить некоторые цифры), перемещение десяти трансформаторов мощностью 1 МВА, вероятно, проще, чем перемещение одного трансформатора мощностью 10 МВА, и сами трансформаторы также могут быть дешевле. Экономия на масштабе и все такое.

В-третьих, единственный огромный трансформатор не может просто стоять снаружи. Его нужно во что-то заключить. Зачем строить специально построенное сооружение или дорогой корпус для наружного применения, когда у вас есть совершенно хорошие здания?

В-четвертых, обслуживание становится проблематичным. Если ваш трансформатор по какой-либо причине придется заменить (по общему признанию, редкое явление), теперь вам придется отключить все десять зданий, а не только одно. А так как каждому зданию по-прежнему нужны свои разъединители от сети, вам все равно нужно много места в здании для выключателей и распределительного устройства.

В-пятых, наличие отдельных трансформаторов помогает изолировать каждое здание от помех в линиях во всех других зданиях. Если кто-то втыкает вилку в розетку в здании A или все в здании B одновременно включают свои пылесосы, здание C увидит весь этот линейный шум, если они подключены к одному большому трансформатору. Отдельные трансформаторы помогают фильтровать большое количество высокочастотных шумов, проходящих между зданиями.

Цепи 220 В требуют в 50 раз больше тока для той же мощности, потребляемой от 11 кВ, и размеры кабелей должны быть непомерно большими для питания такого количества отдельных установок на 220 В.

На основании закона Ома существует обратная связь между током и напряжением, для распределения большой электрической мощности (P = VI) более экономично увеличение параметра V вместо увеличения параметра I (потому что нам нужны кабели большего размера для распределения большего электрического тока и кабели большего диаметра дороже, а повышение напряжения в этом не нуждается, но имеет свои проблемы и опасности. Затем электротехнические организации утверждают определенное количество этих параметров при генерации, распределении высокого напряжения, распределении по городу и т. д.

Вам не требуется (за исключением случаев, когда местные правила налагают некоторые ограничения) иметь отдельный трансформатор для каждого здания или один трансформатор для нескольких зданий. Я видел все эти конфигурации:

1. один огромный трансформатор на огромный многоквартирный дом
2. один огромный трансформатор на несколько многоквартирных домов
3. один меньший трансформатор на один небольшой дом
4. один трансформатор среднего размера на улицу с несколькими десятками небольших домов

Трансформаторы могут быть установлены внутри зданий, которые они питают, или внутри отдельно стоящих конструкций — стальных киосков, бетонных конструкций, даже на опорах.

Вот некоторые соображения...

Иметь трансформатор в отдельной конструкции или на столбе довольно некрасиво и требует дополнительной земли. Даже если столб не занимает много земли, местные правила могут потребовать, чтобы столб был окружен забором, чтобы обеспечить защитную полосу вокруг трансформатора. Эти безликие отдельно стоящие строения часто выглядят невзрачно и привлекают граффити. Подземные подстанции довольно редки - скорее всего, из-за проблем с грунтовыми водами.

Наличие трансформатора внутри здания может представлять серьезную опасность возгорания. Силовое оборудование хорошо горит и дымит, поэтому необходимо приложить немало усилий, чтобы сделать установку безопасной.

Наличие трансформатора в отдельном здании упрощает техническое обслуживание - ключи есть у коммунальной компании, и когда они придут и откроют подстанцию ​​- всем наплевать. Наличие трансформатора внутри здания подразумевает, что у коммунальной компании будут ключи от некоторых дверей здания, и она иногда будет открывать эти двери и что-то делать в здании. Могут возникнуть различные вопросы ответственности, безопасности и доверия.

Наличие трансформатора внутри здания может упростить предотвращение подключения внешних («временных») потребителей к тому же трансформатору и, в основном, уменьшить мощность, доступную для здания. Это также делает распределение электроэнергии более прозрачным — владельцы зданий могут видеть все кабели низкого напряжения и знать, что электроэнергия действительно используется для их здания и электрооборудования, которое они могут проверить.

Наличие нескольких потребителей, расположенных на большой площади и подключенных к одному и тому же трансформатору, также создает проблемы с регулированием напряжения. Предположим, у вас есть трансформатор и два потребителя - А и В. А находится в ста метрах от трансформатора, а В - в семистах метрах от трансформатора. Падение напряжения на В будет больше, чем падение напряжения на А. Может случиться так, что вы не сможете отрегулировать трансформатор так, чтобы оба потребителя получали допустимое по стандарту напряжение - либо А получит недопустимо высокое напряжение, либо В получит недопустимо высокое напряжение. низкое напряжение. Это усугубляется в случаях, когда есть длинная улица с небольшими домами с трансформатором на одном конце. По мере увеличения расстояния до трансформатора напряжение снижается, и, начиная с определенного момента, потребители все время получают пониженное напряжение.

Это экономическое решение. Более низкие напряжения, такие как 220 В, имеют гораздо большие потери при передаче на большие расстояния, если только вы не используете очень дорогие толстые провода для их передачи.**

Используя трансформаторы, они могут поднять напряжение передачи намного выше. Потери при передаче пропорциональны квадрату изменения напряжения. 220 В составляет 1/50 от 11 000 вольт, поэтому потери при передаче будут в 50 * 50 или в 2500 раз хуже для того же провода. (на практике более высокое напряжение позволяет использовать более тонкий и дешевый провод).

Вы не хотите тянуть 220 В дальше, чем нужно.

В идеальном мире они поставили бы трансформатор на каждом этаже. Однако это было бы значительным расходом на трансформаторы. В конечном итоге решает экономика. Они идут на компромисс между

• стоимость многих трансформаторов,
• стоимость толстых проводов и
• стоимость потерь при передаче.

Один на 10-этажное здание - это правильно.

** абсолютный худший случай, бедняга пытается пронести 12 вольт от своего ветряка или микро-ГЭС на 200 метров. Они не делают провод достаточно большой, чтобы это работало.

Многие многоэтажки имеют сетевое питание, то есть несколько трансформаторов питаются от разных первичных цепей. Вторичная сторона соединена вместе, поэтому, если какая-либо первичная цепь выйдет из строя, потребитель все равно будет получать питание от других цепей.