Name: electric utility feeders and distribution
Uploaded: 2024-11-21T14:54:43.000Z
Duration: 1 min 28 s
Channel: JoVE

Das Primärverteilungssystem erleichtert die Übertragung von Elektrizität von Hochspannungsleitungen zu Verteilungstransformatoren am Verbraucher.
Das primäre Radialsystem, das vor allem in Bereichen mit geringer Lastdichte vorkommt, besteht aus einzelnen dreiphasigen Einspeisenetzen.
Blitzüberschläge oder kurzzeitige Kontaktereignisse können zu vorübergehenden Störungen führen. Diese Fehler werden durch automatische Wiedereinschaltvorrichtungen effektiv bewältigt, die den Stromkreis während eines Fehlers kurzzeitig öffnen und dann umgehend wieder schließen.
Sektionalisierungssicherungen und Shunt-Kondensatorbänke spielen eine entscheidende Rolle bei der Fehlerisolierung und dem Spannungsmanagement.
Das Primärschleifensystem ist für Bereiche konzipiert, die eine hohe Betriebszuverlässigkeit erfordern. Dieses System umrundet einen Lastbereich und verbindet sich wieder mit dem Verteilerwerk, wodurch eine bidirektionale Einspeisung gewährleistet und die Stromversorgung auch im Fehlerfall sichergestellt wird.
Das System verwendet Wiedereinschaltgeräte und Krawattenschalter, um Kundenunterbrechungen zu reduzieren und fehlerhafte Abschnitte des Regelkreises zu isolieren.
Das primäre Netzwerksystem befindet sich typischerweise in Gebieten mit hoher Lastdichte. Dieses System nutzt ein Netz miteinander verbundener Einspeisungen, die von mehreren Umspannwerken gespeist werden.
Kleinere, in sich geschlossene Umspannwerke an ausgewählten Netzstandorten können herkömmliche Verteilstationen ersetzen.

primärverteilung

Primary Distribution

Primärverteilungssysteme liefern elektrischen Strom von Umspannwerken zu Verbrauchern in verschiedenen Spannungsklassen, wobei bei US-Versorgern Spannungen der 15-kV-Klasse vorherrschend sind. Ältere 2,5- und 5-kV-Klassen werden durch 15-kV-Primärspannungen ersetzt, während höhere 25- bis 34,5-kV-Klassen in dicht besiedelten städtischen Gebieten und ländlichen Regionen mit langen Zuleitungen verwendet werden. Dreiphasige, vieradrige mehrfach geerdete Systeme werden häufig für eine ausgewogene Stromversorgung eingesetzt, wobei der Neutralleiter als Erdungspunkt verwendet wird. Sterngeschaltete Transformatoren in Umspannwerken sorgen für eine effiziente Spannungsreduzierung und Erdung, während Dreiecksysteme in älteren oder industriellen Gebieten verwendet werden.

In ländlichen Gebieten werden in der Regel Freileitungen mit an Masten montierten Verteiltransformatoren, Sicherungen und Schaltern verwendet. In städtischen Gebieten werden dagegen trotz höherer Installationskosten aus Gründen der Zuverlässigkeit und Ästhetik häufig unterirdische Kabelsysteme verwendet, da diese einen erheblichen Schutz vor wetterbedingten Störungen bieten.

Arten von Primärverteilungssystemen

Radialsystem: Radialsysteme sind in Gebieten mit geringer Lastdichte üblich und verfügen über Zuleitungen, die radial von einem Umspannwerk ausgehen. Sie sind wirtschaftlich und einfach, weisen jedoch eine begrenzte Zuverlässigkeit auf. Kurzunterbrecher und Trennschalter werden verwendet, um die Zuverlässigkeit durch Isolierung von Fehlern zu verbessern.

Schleifensysteme: Schleifensysteme werden in Bereichen mit hoher Zuverlässigkeit eingesetzt und bestehen aus Zuleitungen, die eine Schleife bilden und mit dem Umspannwerk verbunden sind. Diese Konfiguration gewährleistet eine kontinuierliche Stromversorgung und Flexibilität bei der Verwaltung von Lasten und der Isolierung von Fehlern.

Primäre Netzsysteme: Netzsysteme sind in städtischen Gebieten mit hoher Lastdichte üblich. Sie bieten höchste Zuverlässigkeit und Servicequalität und bestehen aus einem Netz miteinander verbundener Zuleitungen von mehreren Umspannwerken, wobei Fehler durch Leistungsschalter und Sicherungen isoliert werden.

Primärverteilungssysteme sind für eine zuverlässige und effiziente Stromversorgung von entscheidender Bedeutung. Sie berücksichtigen unterschiedliche geografische und Lastanforderungen und gewährleisten eine konstante Versorgung sowohl städtischer als auch ländlicher Verbraucher.

Primärverteilung

Das Primärverteilungssystem erleichtert die Übertragung von Elektrizität von Hochspannungsleitungen zu den verbraucherseitigen Verteilungen ...

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KEY TERMS AND CONCEPTS

WICHTIGE BEGRIFFE UND KONZEPTE

electric utility feeders and distribution

Primary distribution systems move electrical power from substations to consumers. They use several voltage classes, and 15-kV class voltages are the most common among U.S. utilities. Older 2.5-kV and 5-kV primaries are being replaced by 15-kV systems. Higher 25-kV to 34.5-kV classes are used in dense urban areas and in rural regions with long feeders.

Many primary systems use three-phase, four-wire multigrounded lines. In this setup, the neutral wire serves as a grounding point. Substations often use star-connected transformers to step voltage down efficiently and provide grounding. Delta systems are also used, especially in older or industrial areas.

The line hardware depends on the setting. Rural areas usually rely on overhead lines with distribution transformers, fuses, and switches mounted on poles. Urban areas often use underground cable systems. These cables cost more to install, but they improve reliability and reduce weather-related outages while also fitting better with city landscapes.

Primary distribution can be arranged as radial, loop, or network systems. Radial systems are common in low-load-density areas. Their feeders extend outward from a substation, so they are simple and economical, but reliability is limited. Reclosers and sectionalizing switches can help isolate faults and improve service.

Loop systems are used where higher reliability is needed. Their feeders form a loop and connect back to the substation. This design helps keep power flowing and gives utilities more flexibility when managing loads or isolating faults. Primary network systems are common in urban areas with high load density. They offer the highest reliability and service quality by linking several substations with interconnected feeders. Faults in these systems are isolated by circuit breakers and fuses.

Electric Utility Feeders and Distribution

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power system distribution

Electric Power Flow from Plant to Home

Electric power distribution moves electricity from power plants to homes, businesses, and industry through transmission and distribution networks. Power plants convert energy from coal, gas, nuclear, water, and wind into electrical energy. They use three-phase generators, often rated from 50 to 1300 MVA, with terminal voltages from a few kV to 20 kV depending on the unit size and age. The transmission system carries this electricity over long distances with high voltage to reduce energy loss.

primary distribution

Primary distribution systems move electrical power from substations to consumers. They use several voltage classes, and 15-kV class voltages are the most common among U.S. utilities. Older 2.5-kV and 5-kV primaries are being replaced by 15-kV systems. Higher 25-kV to 34.5-kV classes are used in dense urban areas and in rural regions with long feeders. Many primary systems use three-phase, four-wire multigrounded lines. In this setup, the neutral wire serves as a grounding point. Substations...

secondary distribution

Secondary Distribution Voltage Levels

Secondary distribution carries electrical energy from distribution transformers to customer meters at usable voltage levels. Common U.S. secondary voltages include 120/240 V for homes, 208Y/120 V for residential and commercial buildings, and 480Y/277 V for industrial sites and high-rise buildings. In residential areas, 120/240 V single-phase, three-wire service is often used for lighting, outlets, and large appliances. Dense urban areas may use 208Y/120 V three-phase, four-wire service because...

transformers in distribution system

Distribution Transformers and Voltage Control

Distribution transformers and substation transformers step down high transmission voltage for safe delivery to homes, schools, and businesses. In distribution systems, these transformers are usually grouped as distribution substation transformers and other distribution transformers. Their main job is to lower voltage to levels that fit distribution and end-user use. Distribution substation transformers often use mineral oil for insulation and cooling. Some units keep an inert gas, such as...

distribution reliability and automation

Power Outage Metrics and Distribution Automation

Distribution reliability in electric power systems helps keep electricity flowing with as few outages as possible and at minimal cost. In IEEE standard terms, reliability is the chance that a device will work without failure over a set time or amount of use. For power distribution, that means steady service and fewer customer concerns about blackouts. Engineers use several IEEE Standard 1366-2012 indices to measure how well a distribution system performs. SAIFI, or System Average Interruption...

key terms and concepts

Learn how primary distribution moves power from substations through radial, loop, and network systems, with voltage classes and rural or urban designs.

Electric Utility Feeders and Distribution | JoVE K12

JoVE Core Electrical Engineering offers easy-to-understand animated videos that cover fundamental concepts of electric circuits along with circuit analysis techniques. It incorporates first-order and second-order circuits using operational amplifiers and circuit transformation concepts. The inclusion of practical design examples and real-world applications through scientist-in-action videos adds significant educational value, making complex concepts accessible.

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