Wenn Sie praktisch jede Straße in den USA entlangfahren, werden Sie wahrscheinlich transformatormontierte Masten sehen, entweder aus Holz oder Beton. Der Mast, der den Transformator stützt, ist nicht einfach ein durchschnittlicher Mast. Zum einen gibt es Anforderungen, die die Stärke, Höhe und Tragfähigkeit des Mastes bestimmen. Dies liegt daran, dass neben der Unterstützung der Verteilungsleitungen auch ein Transformator, der mehrere Hundert Pfund wiegen kann (neben Ausschaltern, Blitzableitern und sekundären Leitungen), auf dem Mast ruht. Versorgungsunternehmen stellen diese Masten gemäß dem National Electrical Safety Code (NESC) und ANSI-Standards her, und bei der Installation von Elektrizitätsdiensten, der Aufrüstung von Diensten oder der Installation von transformatormontierten Masten müssen die Versorgungsunternehmen sicherstellen, dass der Mast nicht nur der Mastklasse entspricht, sondern auch die erforderliche Höhe hat und nicht beschädigt ist.
Diese Veröffentlichung behandelt, welche Arten von Masten Transformatoren tragen, die verschiedenen Anforderungen und Standards, die Arten von Transformatoren, die auf Masten verwendet werden, und was während der Installation und Wartung der Masten erforderlich ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Transformatoren auf Verteilermasten installiert sind, die hauptsächlich aus Holz bestehen. Die Masten aus Stahl, Beton und Fiberglas werden verwendet, wenn sehr starke oder sehr attraktive Masten benötigt werden. Der Mast muss die richtige Größe für die Last haben, die aus allen Leitern, Transformatoren und Hardware gemäß NESC besteht; es besteht ein Bedarf an Abstand: das bedeutet, dass der Transformator und die unter Spannung stehenden Teile einen Abstand vom Boden haben müssen; der Standardversorgungsmast ist etwa 12 bis 15 Fuß hoch; die Masten, die für verschiedene Klassen bewertet sind, definieren die Menge an Last gemäß ihrer Klasseneinstufung.
Welche Art von Masten tragen Transformatoren?
Ein Transformator ist an einem Verteilungsversorgungsmast montiert, der auch Mittelspannungsverteilungsleitungen beherbergt, die normalerweise im Bereich von 4-35 Kilovolt (kV) liegen. Übertragungsmasten haben hohe Stahlträger, die Hochspannungsleitungen beherbergen. Die Spannung wird im Verteilungssystem auf die Nutzungsspannung reduziert, an den Masten, die den Transformator halten, und erfolgt zwischen den Primär- und Sekundärkreisen.
Drei Komponenten sind am Mast um den Transformator herum verschraubt. Sie bilden eine einzelne Einheit oder Baugruppe: der Sicherungsausschalter schützt den Transformator vor Fehlern, die im selben Stromkreis auftreten, der Blitzableiter leitet überschüssige Energie, die durch einen Blitz verursacht wird, in den Boden ab, und die sekundären Leitungen führen 120/240V zu Ihrem Dienst, nachdem die Spannung reduziert wurde. Der Mast dient daher als komplette Verteilungsstation im Miniaturformat, und alles wurde so konzipiert, dass es als ein System funktioniert.
Anforderungen: Stärke, Klasse und Höhenstandards
Es gibt zwei Standards, die den Mast betreffen, und beide haben damit zu tun, wie ein an einem Mast montierter Transformator spezifiziert wird:
- ANSI (American National Standards Institute) O5.1 — Der Holzpfostenstandard legt die Abmessungen, Arten und Behandlungen eines Pfostens fest und weist eine Klasse (Klasse 1-Klasse 7, wobei niedrigere Klassen kleinere Abmessungen anzeigen) zu, sodass Klasse 1-Pfosten in der Lage sind, die größte Last an der Spitze des Pfostens zu tragen. Das bedeutet, dass die Kategorien von Pfosten die größere Gewichtsbelastung erhalten.
- NESC (National Electric Safety Code) — Der Sicherheitscode, der Abstände und Lastkriterien festlegt. Der Verteilungspfosten mit dem Transformator erhält seine maßgeblichen Bestimmungen hauptsächlich durch den Abstand vom Boden der energisierten Drähte und Komponenten, da diese über dem minimalen Abstand über dem Boden liegen müssen (je nach Spannung – von etwa 15 bis 22 Fuß in städtischen Gebieten und 12 bis 15 Fuß in ländlichen Gebieten).
Was bedeutet das für Sie? Der Pfosten, der zur Montage des Transformators verwendet wird, muss richtig dimensioniert sein, um das Gewicht des neuen Transformators, der hinzugefügt wird, zu tragen. Wenn Sie einen bestehenden Pfosten haben und von einem 25 kVA-Transformator auf einen 100 kVA-Transformator aufsteigen, müssen Sie zuerst die Klasse des Pfostens überprüfen und feststellen, ob er sich noch in gutem Zustand befindet, da das Gewicht des 100 kVA-Transformators bis zu 3 Mal so hoch ist wie das des derzeit verwendeten Transformators.
Pfostentypen im Vergleich: Holz, Beton, Stahl, Verbundwerkstoff
| Pfostentyp | Typische Verwendung | Transformatorträger | Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| Holz (behandeltes Kiefer/Fichte, ANSI O5.1) | Standardverteilung, die meisten Versorgungsunternehmen | Häufig; Klasse ausgewählt nach Last | Niedrigste Kosten; muss auf Verfall überprüft werden; 30-50 Jahre Lebensdauer |
| Beton | Küsten-, Hochwind-, Hochkorrosionsgebiete | Ausgezeichnete Festigkeit | Schwerer, teurer; lange Lebensdauer; kein Verfall |
| Stahl (konisch, verzinkt) | Hochlast städtisch, Übertragung zu Verteilung | Hohe Kapazität | Stark, lange Spannweite; Kosten- und Erdungsüberlegungen |
| Fiberglas-Verbundwerkstoff (FRP) | Ästhetisch, Küsten-, Versorgungsdemonstrationsprojekte | Ausreichend für kleine/mittlere Einheiten | Leicht, nicht leitend, korrosionsbeständig; Premiumpreis |
Holzpfosten sind zweifellos das bevorzugte Material, da sie kostengünstig, erprobt und getestet sind und voll funktionsfähig sind, wenn sie angemessen klassifiziert und gewartet werden. Betonpfosten und Stahlpfosten werden in der Regel verwendet, wenn die Anforderungen spezifisch an Windwiderstand, Korrosivität oder Last sind; Verbundpfosten sind nur geeignet, wenn es einen spezifischen Bedarf an Ästhetik oder Isolierung gibt.
Welche Transformatoren kommen auf Pfosten?
Ein Transformator am Strompfosten ist in der Regel ein einphasiger Transformator, der am Pfosten installiert ist, welcher eine Art von Verteilungstransformator ist, der in Öl eingetaucht ist.
- Typische Größen: 5, 10, 15, 25, 37,5, 50, 75 und 100 Kilovoltampere, die verwendet werden, um Strom an Personen in Häusern, kleinen Gewerbebetrieben, auf Bauernhöfen und in Wohngebieten zu liefern.
- Spannungsniveau: Menschen verwenden häufig ein Spannungsniveau von 7,2 Kilovolt, 12,47 Kilovolt, 13,2 Kilovolt und 24,9 Kilovolt, das auf ein 120/240 Volt, einphasiges Spannungsniveau reduziert wird.
- Dreiphasenservice kann für kommerzielle oder industrielle Zwecke verwendet werden. Drei Transformatoren können an einem Pfosten mit einphasigen Fähigkeiten installiert werden.
- Konstruktion des Transformators: Der Transformator ist so konstruiert, dass er mit Öl gefüllt ist und entweder ein gewelltes oder ein einfaches Stahlgehäuse, Niederspannungs- und Hochspannungsdurchführungen sowie Kühler hat, die den Transformator am Querträger oder am Pfosten befestigen.
Der Kauf eines Pfosten-Transformators bedeutet, kVA mit der Laststudie, Primärspannung mit der Leitung und Sekundärspannung mit dem Service abzugleichen – die vollständige Auswahllogik finden Sie in unserem Grundlagen der Verteilungstransformatoren Artikel, der auch erklärt, wie die Pfostenklasse und die Transformatorbewertung interagieren.
Wie schwer sind Pfosten-Transformatoren?
Das Gewicht ist ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung der Pfostenklasse und der Hardware, die benötigt wird, um einen Transformator zu installieren. Einige typische Gewichte für einphasige, pfostenmontierte, ölgefüllte Transformatoren sind:
| Bewertung (einphasig) | Typisches Gesamtgewicht |
|---|---|
| 10 kVA | ~200-300 lbs (90-135 kg) |
| 25 kVA | ~300-500 lbs (135-225 kg) |
| 50 kVA | ~600-900 lbs (270-410 kg) |
| 75 kVA | ~800-1,100 lbs (360-500 kg) |
| 100 kVA | ~1,000-1,400 lbs (450-635 kg) |
Exakte Zahlen variieren je nach Hersteller, Tankstil und Wickelmaterial (Kupfer erhöht das Gewicht) — unser Gewichtsanleitung für Pfahltransformatoren listet repräsentative Gewichte nach Nennleistung. Wenn mehr als ein Transformator benötigt wird, multipliziert eine Dreiphasenbank aus drei Transformatoren einfach die oben genannten Gewichte mit drei. Diese Gewichte sind die Pfahlgewichte, da der Transformator in der Lage ist, sein eigenes Gewicht mit den Montageschlaufen zu tragen. Daher muss das Material des Pfahls und des Querarms entsprechend bewertet werden. Wenn Sie einen bestehenden Pfahl in Betracht ziehen, beachten Sie, dass das Typenschild des Transformators nicht immer das Gesamtgewicht des Pfahls angibt; jedoch können Sie diese Informationen aus dem Datenblatt des Herstellers oder von dem Versorgungsunternehmen erhalten, da sie routinemäßig Pfahlbelastungsberechnungen für zukünftige Referenz aufbewahren.
Installation: Wie ein Transformator an einem Pfahl montiert wird
Die Installation eines Pfahltransformators wird als Versorgungsarbeit angesehen. Da diese Arbeit das Arbeiten in großer Höhe in der Nähe von unter Spannung stehenden Leitungen umfasst, dürfen nur geschulte Einsatzteams dies mit Kränen oder Hubarbeitsbühnen und sowohl in einer unter Spannung stehenden als auch in einer geplanten Abschaltungssituation durchführen. Unten finden Sie die verkürzte Liste der Schritte, die in diesem Prozess beteiligt sind:
- Überprüfung der Pfahlklasse und des Zustands: Der Pfahl muss sich in einwandfreiem Zustand befinden. Der Pfahl muss für die Transformatorlasten geeignet sein; falls nicht, wird er entweder ersetzt oder zuerst verstärkt.
- Montage der Hardware: Querarm oder Transformatorhalterung, Ausschalter und Überspannungsableiter müssen in der richtigen Höhe angebracht werden, um die NESC-Abstände einzuhalten.
- Heben des Transformators: Der Transformator wird mit dem Kran oder der Winde des Hubarbeitswagens an seinen Hebeösen angehoben und auf der Halterung platziert. Er wird dann mit Sicherungsringen und Montageschrauben gesichert.
- Anschließen der Verbindungen: Primärleitungen werden mit dem Ausschalter (gesichert), dem Überspannungsableiter an der Primärseite und dem Erdungspunkt sowie den Sekundärleitungen zum Versorgungsabgang verbunden. Alle Erdungen sind gemäß NESC verbunden.
- Testen und Inbetriebnahme: Isolationsprüfungen, Verhältnisprüfungen und Phasentests werden durchgeführt, bevor die Sicherung des Transformators geschlossen wird, um ihn unter Spannung zu setzen.
Wenn Sie einen Transformator bestellen, der von einem Versorgungsunternehmen oder Auftragnehmer installiert werden soll, müssen Sie sicherstellen, dass die gleiche Koordination erfolgt: Geben Sie das Gerät an, bestätigen Sie den Pfahl und erlauben Sie dem Team, die Arbeiten unter Spannung durchzuführen. Unser Produktportfolio für Verteilungstransformatoren umfasst die Einheiten, wobei die Pfahlmontageoptionen und Zubehörteile pro Modell aufgeführt sind.
Wartungs- und Inspektionsüberlegungen
Einmal installiert, ist die Pfahltransformator-Anlage ein wartungsarmer Vermögenswert — aber “gering” bedeutet nicht “keine”. Die routinemäßigen Überprüfungen — die die breiteren Wartungscheckliste für Transformatoren auf Pfahlbetrieb abgestimmt sind:
- Ölstände und Lecks sollten visuell überprüft werden, indem der Tank, die Durchführungen und der Boden beobachtet werden, wobei zu beachten ist, dass niedriger Ölstand aufgrund von Lecks eine der häufigsten vermeidbaren Fehlfunktionen ist.
- Durchführungen und Ausschalter werden auf Risse/Spuren im Porzellan sowie auf die Bewertungen und den Zustand des Sicherungslinks überprüft.
- Überprüfen Sie die Blitzableiter auf Schäden (defekte Ableiter haben den Erdleiter abgerissen oder eine Farbänderung).
- Der Zustand der Masten sollte ebenfalls auf verrottetes, fauliges Holz; Insektenschäden; oder Neigung überprüft werden.
- Das Wachstum von Bäumen und die Freihaltung von Vegetation halten die Bäume von den Hauptleitungen und Transformatoren fern, um Überschlagprobleme zu minimieren.
- Elektrische Tests umfassen Hochisolations- und Öltests für kritische Geräte, die gemäß anderen ölgefüllten Tests geplant werden sollten.
Die Wärmebildaufnahme des Tanks und der Verbindungen unter Last stellt sicher, dass lose Verbindungen und Überlastungen frühzeitig erkannt werden, und untersucht einen Transformator, der wiederholt Ausschaltvorgänge hat, anstatt ihn nur erneut zu sichern. Der Mast und der Transformator müssen gleichzeitig inspiziert werden, da sie gemeinsam ausfallen; der Zustand des Mastes bestimmt letztendlich, wie lange der Transformator sicher betrieben werden kann.
Häufig gestellte Fragen
Wie nennt man einen Transformator auf einem Mast?
Ein auf einem Versorgungsmast montierter Transformator wird als mastmontierter Transformator oder Transformator auf dem Mast bezeichnet (auch als “Pole Pig” von Fachleuten in der Branche bezeichnet). Dieser Transformator ist ein einphasiger oder dreiphasiger Transformator, der durch Öl gewartet wird; er wandelt die Spannung einer elektrischen Verteilungsleitung in die Spannung um, die in Haushalten von 120/240V verwendet wird.
Wie heißen die Masten, die Elektrizität transportieren?
Versorgungsmasten oder Elektromasten werden auch als Verteilermasten oder Telefonmasten bezeichnet; der ursprüngliche Name stammt von der Idee, dass diese Masten sowohl Telefonsignale als auch elektrische Energie übertragen sollten. Hochspannungsübertragungsleitungen verwenden Übertragungstürme oder Übertragungsmasten, während Versorgungsmasten Strom bei niedriger Spannung verteilen.
Wie schwer ist ein Transformator auf einem Mast?
Ein einphasiger Transformator auf dem Mast wiegt etwa 200 bis etwa 1.400 lbs (90 bis 635 kg), abhängig von seiner Kapazität: für einen Transformator von 10 kVA beträgt sein Gewicht etwa 200-300 lbs, für 25 kVA wiegt er 300-500 lbs, für 50 kVA wiegt er 600-900 lbs und für 100 kVA wiegt er 1.000-1.400 lbs. Ein dreiphasiger Transformator wiegt das Dreifache. Daher sollte der Mast klassifiziert werden, um das Gewicht des Transformators zusammen mit der Last auf den Leitern zu tragen.
Warum gibt es Transformatoren an Strommasten?
Dies liegt daran, dass die Verteilungsleitungen etwa 7,2 bis 24,9 kV mittlere Spannung für eine effektive Übertragung führen, während der häusliche und gewerbliche Stromverbrauch 120/240V beträgt. Der Masttransformator senkt die Spannung von mittlerer Spannung auf die am jeweiligen Standort erforderliche Spannung, was viel wirtschaftlicher ist, als die Versorgung über lange Strecken auf Niederspannungsleitungen zu senken.
Referenzen
- ANSI O5.1 — Spezifikationen und Klassen für Holzmaste
- IEEE — Standards für Verteilungstransformatoren (C57.12-Serie)
- NFPA 70 — National Electrical Code (Service und Verteilung)
- OSHA 1910.269 — Sicherheit bei der Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie
- US DOE — Effizienzstandards für Verteilungstransformatoren
Fazit
Dies ist ein speziell für die Aufnahme eines Transformators gebauter Mast, der ordnungsgemäß und gezielt entworfen wurde und nicht als Abhilfemaßnahme dient. Der ANSI O5.1 Holzpfahl, Betonpfahl, Stahlpfahl und Verbundpfahl wurden gemäß den NESC-Belastungsvorschriften und Abstandsanforderungen in der richtigen Höhe und den richtigen Abmessungen gefertigt. Dieser Mast trägt einen auf dem Mast montierten Transformator sowie den notwendigen Trennschalter, Überspannungsableiter und die Sekundärverkabelung. Der Standardtransformator ist eine zuverlässige Energiequelle; ein ölgetauchter Transformator, der entweder einphasig mit einer Kapazität zwischen 5 kVA und 100 kVA oder ein dreiphasiger Verteilungstransformator ist, der hauptsächlich für gewerbliche Zwecke verwendet wird und ein Gesamtgewicht von mehreren hundert Pfund bis zu einer Tonne haben kann. Daher werden die Klasse und der Zustand des Mastes vor der Installation bestimmt. Beim Kauf, der Aufrüstung und der Wartung des Masttransformators wird eine entsprechende Checkliste befolgt, die: — das kVA-Niveau gemäß der Belastungsstudie sowie die Spannungsabsenkung der Leitung darstellt.