Vivo en un área donde se están construyendo muchos edificios altos. Cada edificio tiene más de 10 pisos. Se hace una habitación especial junto a la entrada principal o al garaje. La habitación está diseñada para instalar un transformador de potencia en su interior. La sala también proporciona buena ventilación. La bobina primaria (devanado) del transformador es de 11 KV y la bobina secundaria es de 380/220 V.
¿Por qué necesitamos instalar un transformador para cada edificio?
Bueno, si no tuviera un transformador, ¿cómo convertiría los 11 kV relativamente muy, muy letales en los 380 / 220V definitivamente menos letales (pero aún más letales)?
Si, por otro lado, quiso decir que en algún lugar del centro de la ciudad convirtió 11 kV a un voltaje más bajo relativamente más seguro y lo alimentó a todos los edificios de gran altura, las pérdidas de cable serían masivas porque las corrientes serían 50 veces más alto.
O tal vez piense que los consumidores convierten todos sus aparatos a 11 kV, lo que no va a suceder por razones de seguridad (independientemente del costo global masivo).
Otra de las razones principales es que la red de 11 kV se transmite como 3 fases balanceadas, es decir, no tiene una conexión neutral: -
Se transmite como 3 fases debido a las economías de hacer generadores trifásicos en los cientos de mega vatios. Pero, los hogares en el Reino Unido requieren una fase única y neutral, y esto es desde un punto de vista histórico de seguridad (al menos en el Reino Unido y Europa). Para crear un cable neutro se requiere un transformador (configuración delta a estrella), por lo que también existe el costo de extender el cable neutro si solo un transformador alimenta varios edificios de gran altura.
Además, una falla en un edificio puede hacer que todo el edificio se salga, pero no haría que todo un recinto de edificios salga disparado. Lo mismo es cierto desde el punto de vista de mantenimiento: es menos disuasivo aislar un solo edificio que todo un recinto.
También me imagino, con edificios de gran altura (sujetos a rayos) que tener un transformador local para cada edificio será menos perjudicial para otros edificios que no se hayan visto afectados por una huelga.
No hay necesidad para hacer esto, es solo que por encima de una cierta cantidad de energía, es más barato distribuir / suministrar la energía a un voltaje mayor que 380/220.
Es solo la diferencia entre un transformador más pequeño en cada bloque y un transformador más grande compartido entre los bloques. En el primer caso, podría gastar más en transformadores (aunque los volúmenes de fabricación no lo aseguran), y en el segundo gastar más en pérdidas y cables de baja tensión.
También no necesariamente quiere que su sistema de distribución de LV sea demasiado masivo, porque los niveles de falla son muy altos.
Debe tener el transformador de 11 kV a 380V en algún lugar . Si está lejos de sus edificios, ha aumentado considerablemente las pérdidas de transmisión. Si tuviera un gran transformador cerca de todos los edificios, esas pérdidas se mitigarán sustancialmente. Pero todavía hay algunas desventajas.
Uno, los secundarios de los transformadores a menudo tienen una conexión neutra al acero del edificio, y cada edificio puede tener un potencial de terreno ligeramente diferente. Con un transformador grande, tendrías un terreno, que sería diferente del acero en cada edificio. Esto podría causar problemas de conexión a tierra.
Otro (solo para formar algunos números), mover diez transformadores de 1 MVA es probablemente más fácil que mover un transformador de 10 MVA, y los transformadores también pueden ser más baratos. Economías de escala y todo eso.
Tercero, el enorme transformador solo no puede sentarse afuera. Tiene que estar encerrado en algo. ¿Por qué construir una estructura especialmente diseñada o un costoso recinto con clasificación para exteriores, cuando se dispone de edificios perfectamente buenos?
Cuarto, el mantenimiento se vuelve problemático. Si alguna vez tiene que reemplazar su transformador por algún motivo (aunque es raro que esto ocurra), ahora debe cerrar los diez edificios en lugar de solo uno. Y dado que cada edificio todavía necesita sus propios desconectadores de la red, todavía necesita mucho espacio en el edificio para interruptores y equipos de conmutación.
En quinto lugar, tener transformadores separados ayuda a aislar cada edificio de las perturbaciones de la línea en todos los demás edificios. Si alguien clava un tenedor en el portalámparas en el edificio A, o todos en el edificio B encienden sus aspiradoras simultáneamente, el edificio C verá todo ese ruido de línea si están en un transformador grande. Los transformadores separados ayudan a filtrar una gran cantidad de ruido de alta frecuencia del paso entre edificios.
Los circuitos de 220V requieren 50 veces más de corriente para la misma potencia consumida de 11KV y los tamaños de los cables deberían ser prohibitivamente grandes para suministrar tantas instalaciones individuales a 220V
Según la ley de Ohm, existe una relación inversa entre la corriente y el voltaje, para distribuir una gran potencia eléctrica (P = VI) es más económico que aumentar el parámetro V en lugar de aumentar el parámetro I (porque necesitamos cables más grandes para distribuir más grande la corriente eléctrica y los cables más grandes son más caros, mientras que el aumento de voltaje no necesita esto, pero también tiene sus problemas y peligros. Luego, las organizaciones eléctricas aprueban una cantidad especial de estos parámetros en generación, distribución de alto voltaje, distribución de área urbana, etc.
No es obligatorio (excepto en los casos en que los códigos locales plantean algunas restricciones) tener un transformador separado por edificio o un solo transformador para varios edificios. He visto todas estas configuraciones:
Los transformadores pueden instalarse dentro de los edificios que alimentan o dentro de estructuras independientes: quioscos de acero, estructuras de concreto, incluso en postes.
Aquí hay algunas consideraciones ...
Tener un transformador en una estructura separada o en un poste es bastante feo y requiere tierra adicional. Incluso si un polo no toma mucho terreno, los códigos locales pueden requerir que una cerca rodee el polo para proporcionar una banda de protección alrededor del transformador. Esas estructuras independientes sin rostro a menudo se ven mal y atraen graffiti. Las subestaciones subterráneas son bastante raras, probablemente debido a problemas de agua subterránea.
Tener un transformador dentro del edificio puede suponer graves riesgos de incendio. El equipo eléctrico se quema y fuma bastante bien, por lo que se debe hacer un gran esfuerzo para que la instalación sea segura.
Tener un transformador dentro de una estructura separada facilita el mantenimiento: la empresa de servicios públicos tiene las llaves, y cuando llegan y abren la subestación, nadie se preocupa. Tener un transformador dentro del edificio implica que la compañía de servicios públicos tendrá las llaves de algunas puertas del edificio y, a veces, abrirá esas puertas y hará algo en el edificio. Pueden surgir varios problemas de responsabilidad, seguridad y confianza.
Tener un transformador dentro del edificio puede hacer que sea más fácil evitar que los consumidores externos ("temporales") se conecten al mismo transformador y, básicamente, reduzcan la energía disponible en el edificio. También hace que la distribución de energía sea más transparente: los propietarios de edificios pueden ver todos los cables de menor voltaje y saber que la energía se utiliza para su edificio y para los equipos eléctricos que pueden examinar.
Tener múltiples consumidores dispersos en un área grande y conectados al mismo transformador también plantea problemas de regulación de voltaje. Supongamos que tiene un transformador y dos consumidores: A y B. A está a cien metros del transformador y B está a setecientos metros del transformador. La caída de voltaje para B será mayor que la caída de voltaje para A. Puede suceder que no pueda regular el transformador de manera tal que ambos consumidores reciban un voltaje aceptable según la norma: A recibirá un voltaje inaceptablemente alto o B recibirá inaceptablemente baja tensión. Esto empeora en los casos en que hay una larga calle de casas pequeñas con un transformador en un extremo. A medida que aumenta la distancia al transformador, el voltaje disminuye y, en algún momento, los consumidores obtienen subtensión en todo momento. Debe instalar un amplificador o dividir la línea de menor voltaje en segmentos y conectar cada segmento a un transformador separado.
Es una decisión económica . Los voltajes más bajos, como 220V, tienen mucho pérdidas de transmisión mayores en largas distancias, a menos que use cables gruesos muy caros para transportarlos. **
Al usar transformadores, pueden aumentar mucho más la tensión de transmisión. Las pérdidas de transmisión son proporcionales al cambio de tensión al cuadrado. 220V es 1/50 de 11,000 voltios, por lo que las pérdidas de transmisión serían 50 * 50 o 2500 veces peores para el mismo cable. (En la práctica, el voltaje más alto les permite usar cables más delgados y más baratos).
No desea arrastrar 220 V más allá de lo necesario.
En un mundo perfecto, pondrían un transformador en cada piso. Sin embargo, eso sería un gasto considerable en transformadores. En definitiva, la economía decide. Se comprometen entre
Uno por cada edificio de 10 pisos es correcto.
** en el peor de los casos, la pobre savia que intenta transportar 12 voltios de su molino de viento o micro-hidroeléctrica a 200 metros de distancia. No hacen el cable lo suficientemente grande como para que funcione.
Muchas elevaciones altas tienen una alimentación de red, lo que significa que se están alimentando varios transformadores desde diferentes circuitos primarios. El lado secundario está unido, por lo que si algún circuito primario tiene una falla, el cliente seguirá recibiendo energía de los otros circuitos.
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