Name: distribution transformers and voltage control
Uploaded: 2024-11-21T14:54:44.000Z
Duration: 1 min 27 s
Channel: JoVE

Zu den Transformatoren in Verteilungssystemen gehören Umspannwerke und Verteilungstransformatoren.
Umspannwerkstransformatoren verwenden Mineralöl zur Isolierung und Kühlung, wobei einige mit Inertgas wie Stickstoff ausgestattet sind, um Oxidation zu verhindern.
Viele Transformatoren von Umspannwerken sind mit Laststufenschaltern ausgestattet, die die Spannung automatisch auf der Grundlage von Lastschwankungen regeln.
Transformatoren für den Außenbereich können über einen Ausdehnungsgefäß verfügen, um die Ausdehnung und Kontraktion des Öls zu steuern.
Umspannwerkstransformatoren werden in Megavoltampere (MVA) angegeben, was ihre Dauerbelastbarkeit widerspiegelt.
Verteiltransformatoren, die die Spannung vom Primär- in das Sekundärsystem absenken, können im Freien, in Innenräumen oder unter der Erde installiert werden.
Verteilungstransformatoren sind für Kilovoltampere (kVA) ausgelegt und umfassen mastmontierte Einheiten, die flüssigkeitsgefüllt und entweder ein- oder dreiphasig sind.
Padmount-Transformatoren können flüssigkeitsgefüllt oder trocken und entweder ein- oder dreiphasig sein.
Netztransformatoren sind große und flüssigkeitsgefüllte dreiphasige Einheiten, die für unterirdische Gewölbe ausgelegt sind.
Ölgefüllte Verteiltransformatoren können Lasten oberhalb ihrer kVA-Nennwerte für kurze Zeiträume bewältigen, ohne die Lebensdauer aufgrund ihrer langen thermischen Zeitkonstante wesentlich zu beeinträchtigen.

transformatoren im verteilungssystem

Transformatoren in Verteilungssystemen können grob in Transformatoren in Umspannwerken und andere Verteilungstransformatoren unterteilt werden. Sie sind entscheidend für die Herabsetzung hoher Übertragungsspannungen auf für Verteilungs- und Endverbraucheranwendungen geeignete Werte.

Transformatoren für Verteilstationen gibt es in verschiedenen Leistungsklassen. Normalerweise wird Mineralöl zur Isolierung und Kühlung verwendet. Um zu verhindern, dass Feuchtigkeit und Luft in das Öl eindringen, wird bei manchen Transformatoren der Raum über dem Öl mit einem Inertgas wie Stickstoff gefüllt.

Transformatoren mit Laststufenschaltern (LTCs) regeln automatisch die Spannungspegel, um trotz Bedarfsschwankungen eine konstante Spannungsversorgung zu gewährleisten. Versiegelte Transformatoren verfügen häufig über eine Druckentlastungsmembran, die platzt, wenn der Innendruck einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.

Transformatoren für den Außenbereich verfügen über einen Ausgleichsbehälter, der die Ausdehnung und Kontraktion des Öls bei Temperaturschwankungen verhindert. Diese Funktion sorgt für eine lange Lebensdauer des Transformators, indem sie die Bildung von Feuchtigkeit und Schlamm verhindert. Die Bewertung dieser Transformatoren erfolgt in der Regel auf Grundlage ihrer maximalen Dauerbelastbarkeit, die durch die MVA-Bewertungen angegeben wird. Diese Bewertungen stellen sicher, dass die Transformatoren innerhalb sicherer Temperaturgrenzen arbeiten. Verteilungstransformatoren verbinden das primäre Hochspannungssystem mit dem sekundären Niederspannungssystem. Sie können im Freien, in Innenräumen oder unterirdisch installiert werden und sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich:

Masttransformatoren: Diese können einphasig oder dreiphasig sein, sind normalerweise flüssigkeitsgefüllt und selbstgeschützt. Sie werden häufig in Freileitungsnetzen verwendet.

Stationstransformatoren: Diese werden auf Bodenhöhe platziert und können flüssigkeitsgefüllt oder trocken sein. Sie werden häufig in unterirdischen Verteilungssystemen verwendet und können einphasig oder dreiphasig sein.

Netztransformatoren: Dabei handelt es sich um große, flüssigkeitsgefüllte Dreiphasentransformatoren, die typischerweise in unterirdischen Gewölben installiert sind. Sie werden in städtischen Gebieten eingesetzt, um hohe Lastdichten zu bewältigen.

Transformatoren in Verteilungssystemen stellen sicher, dass die Spannungspegel entsprechend heruntertransformiert und geregelt werden, um eine sichere und effiziente Verteilung an die Endverbraucher zu gewährleisten.

Transformatoren im Verteilungssystem

Zu den Transformatoren in Verteilungssystemen gehören Umspannwerke und Verteilungstransformatoren.
Transformatoren in Umspannwerken verwenden Mineralöl zur Isolierung und Kühlung, ...

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KEY TERMS AND CONCEPTS

WICHTIGE BEGRIFFE UND KONZEPTE

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 nitrogen, above the oil so moisture and air do not enter. Transformers with load tap changers, or LTCs, can adjust voltage automatically to help keep delivery steady when demand changes.

Sealed transformers may use a pressure-relief diaphragm. This part ruptures if internal pressure rises above a set limit. Outdoor transformers often include a conservator tank, which allows oil to expand and contract as temperature changes. This helps limit moisture and sludge formation and supports longer transformer life.

These transformers are rated by their maximum continuous load capacity, shown as MVA ratings. The rating helps ensure the transformer stays within safe temperature limits. Distribution transformers then connect the primary high-voltage system to the secondary low-voltage system.

Distribution transformers can be installed outdoors, indoors, or underground. Pole-mount transformers are commonly used in overhead distribution networks and can be single-phase or three-phase. They are usually liquid-filled and self-protected. Padmount transformers sit at ground level and may be liquid-filled or dry-type. They are common in underground distribution systems and can also be single-phase or three-phase. Network transformers are large, liquid-filled three-phase units placed in underground vaults. They are often used in cities where load density is high.

Distribution Transformers and Voltage Control

distribution-transformers-and-voltage-control

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

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...

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 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 distribution transformers step down voltage, regulate supply with LTCs, and support overhead, underground, and urban power systems.

Distribution Transformers and Voltage Control | 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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