¿Por qué necesitamos instalar un transformador de potencia para cada edificio alto?

Bueno, si no tuviera un transformador, ¿cómo convertiría los relativamente muy, muy letales 11 kV en definitivamente menos letales (pero aún bastante letales) 380/220V?

Si, por otro lado, quisiera decir que en algún lugar del centro de la ciudad convirtió 11 kV al voltaje más bajo relativamente más seguro y lo alimentó a todos los edificios de gran altura, entonces, las pérdidas del cable serían enormes porque las corrientes serían 50 veces más altas. .

O tal vez esté pensando que los consumidores convierten todos sus electrodomésticos a 11 kV; eso no sucederá simplemente por razones de seguridad (independientemente del enorme costo global).

Otra razón a medias es que la red de 11 kV se transmite como trifásica equilibrada, es decir, no tiene una conexión neutra: -

Se transmite como trifásico debido a la economía de hacer generadores trifásicos en el rango de cientos de megavatios. Pero, los hogares en el Reino Unido requieren una sola fase 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 podría hacer tropezar a todo el edificio, pero no haría tropezar a todo un recinto de edificios. Lo mismo es cierto desde el punto de vista del mantenimiento: es menos perturbador aislar un solo edificio que un recinto completo.

También me imagino, con edificios de gran altura (sujetos a rayos) que tener un transformador local para cada edificio será menos disruptivo para otros edificios que no se vean afectados por un rayo.

No hay necesidad de hacer esto, es solo que por encima de 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, puede gastar más en transformadores (aunque los volúmenes de fabricación no lo aseguran), y en el segundo, gasta más en pérdidas y cable de BT.

Tampoco desea necesariamente que su sistema de distribución de BT sea demasiado masivo, porque los niveles de falla son muy altos.

Tienes que tener el transformador de 11 kV a 380V en alguna parte . Si está lejos de sus edificios, habrá aumentado sustancialmente las pérdidas de transmisión. Si tuviera un gran transformador cerca de todos los edificios, esas pérdidas se mitigarían sustancialmente. Pero todavía hay algunas desventajas.

En primer lugar, los secundarios de los transformadores suelen tener una conexión a tierra neutra al acero del edificio, y cada edificio puede tener un potencial de tierra ligeramente diferente. Con un gran transformador, tendrías una conexión a tierra, que sería diferente del acero de cada edificio. Esto podría causar problemas de puesta a tierra.

Otro (solo para compensar algunos números), mover diez transformadores de 1 MVA es probablemente más fácil que mover un transformador de 10 MVA, y los transformadores en sí también pueden ser más baratos. Economías de escala y todo eso.

En tercer lugar, el enorme transformador único no puede quedarse afuera. Tiene que estar encerrado en algo. ¿Por qué construir una estructura especialmente diseñada o un costoso recinto clasificado para exteriores, cuando tiene edificios perfectamente buenos disponibles?

Cuarto, el mantenimiento se vuelve problemático. Si su transformador alguna vez tiene que ser reemplazado por cualquier motivo (ciertamente, es un hecho poco común), ahora tiene que cerrar los diez edificios en lugar de solo uno. Y dado que cada edificio aún necesita sus propias desconexiones de la red, aún necesita mucho espacio en el edificio para interruptores y conmutadores.

Quinto, tener transformadores separados ayuda a aislar cada edificio de las perturbaciones de línea en todos los demás edificios. Si alguien clava un tenedor en el enchufe de la luz 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 gran transformador. Los transformadores separados ayudan a filtrar una gran cantidad de ruido de alta frecuencia que pasa entre los edificios.

Los circuitos de 220 V requieren 50 veces más corriente para la misma potencia extraída de 11 KV y los tamaños de los cables tendrían que ser prohibitivamente grandes para alimentar tantas instalaciones individuales a 220 V

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 mayor 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 áreas urbanas, etc.

No es obligatorio (excepto en los casos en que los códigos locales imponen algunas restricciones) tener un transformador separado por edificio o un solo transformador para varios edificios. He visto todas estas configuraciones:

1. un gran transformador por enorme edificio de apartamentos
2. un transformador enorme por varios edificios de apartamentos
3. un transformador más pequeño por casa pequeña individual
4. un transformador de tamaño mediano por calle con varias docenas de casas pequeñas

Los transformadores se pueden instalar dentro de edificios que alimentan o dentro de estructuras independientes: quioscos de acero, estructuras de hormigón, incluso en postes.

Aquí algunas consideraciones...

Tener un transformador en una estructura separada o en un poste es bastante feo y requiere terreno adicional. Incluso si un poste no ocupa mucho terreno, los códigos locales pueden exigir que una cerca rodee el poste 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, muy probablemente debido a problemas con el agua subterránea.

Tener un transformador dentro del edificio puede presentar serios riesgos de incendio. Los equipos eléctricos se queman y fuman 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 vienen y abren la subestación, a nadie le importa. Tener un transformador dentro del edificio implica que la empresa de servicios públicos tendrá llaves de algunas puertas del edificio y algunas 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 potencia disponible para el edificio. También hace que la distribución de energía sea más transparente: los propietarios de edificios pueden ver todos los cables de voltaje más bajo y saber que la energía se usa para su edificio y para el equipo eléctrico que pueden examinar.

Tener múltiples consumidores repartidos en un área grande y conectados al mismo transformador también plantea problemas de regulación de voltaje. Suponga 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 que ambos consumidores reciban un voltaje aceptable según el estándar: A recibirá un voltaje inaceptablemente alto o B lo recibirá inaceptablemente. baja tensión. Esto empeora para los casos en que hay una calle larga de casas pequeñas con un transformador en un extremo. A medida que aumenta la distancia al transformador, el voltaje disminuye y, a partir de algún punto, los consumidores obtienen bajo voltaje en todo momento.

Es una decisión económica . Los voltajes más bajos, como 220 V, tienen pérdidas de transmisión mucho mayores en largas distancias, a menos que use cables gruesos muy costosos para transportarlos.**

Al usar transformadores, pueden aumentar mucho más el voltaje de transmisión. Las pérdidas de transmisión son proporcionales al cambio de voltaje 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 transportar 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 última instancia, la economía decide. Se comprometen entre

• el costo de muchos transformadores,
• el costo de los cables pesados, y
• el costo de las pérdidas de transmisión.

Uno por cada edificio de 10 pisos está bien.

** En el peor de los casos, la pobre savia tratando de transportar 12 voltios desde su molino de viento o micro-hidro a 200 metros de distancia. No fabrican alambre lo suficientemente grande para que funcione.

Muchos edificios altos tienen alimentación de red, lo que significa que varios transformadores se alimentan desde diferentes circuitos primarios. El lado secundario está unido, por lo que si algún circuito primario tiene una falla, el cliente aún recibirá energía de los otros circuitos.