Какви са техническите характеристики и приложенията на еднофазните разпределителни трансформатори

1 Технически характеристики на еднофазни трансформатори

От практиката на чуждестранните разпределителни мрежи е известно, че еднофазните трансформатори са широко приложени. В сравнение с тримерни трансформатори, те имат уникални предимства, които са конкретно отразени по следния начин:

1.1 Проста конструкция

Тази характеристика прави така, че, когато се използват същите материали, за еднофазни трансформатори с еднаква мощност, техните загуби при празна нагрузка са по-ниски от тези на тримерните трансформатори. До известна степен, те са в по-голяма степен способни да удовлетворят нуждите за спестяване на енергия и намаляване на потреблението. Един пример с обикновено използваните трансформатори с мощности 100 кВА и 50 кВА, сравнението на различните показатели е показано в таблица 1.

При изчисление за 8 000 годишни часове на работа, един 100 кВА D10 еднофазен разпределителен трансформатор има с 1 280 кВтч по-малко загуби при празна нагрузка от S9 тримерен агрегат с еднаква мощност; един 50 кВА спестява 880 кВтч. Средно, еднофазните трансформатори намаляват загубите при празна нагрузка с над 50% в сравнение с тримерните типове.

1.2 Компактен & лесен за инсталиране

Това позволява на нисконапреговите линии да достигат до точките на зареждане по-близо, намалявайки радиуса на доставка на електроенергията и ограничавайки загубите в разпределителната мрежа. Нисконапреговите загуби в мрежата веднъж са представлявали голяма част от общите загуби в мрежата. Преди реновацията, загубите в градските нисконапрегови въздушни линии са били 7% - 12% (дори над 30% в някои региони). След модернизацията на селската мрежа, е поставена цел за 12% комплексни загуби, с градовете, които се доближават до нея.

Две основни причини водят до високи нисконапрегови загуби: 1) Тримерни трансформатори за жилищно/коммерциално снабдяване държат източниците на енергия далеч от зареждането, увеличавайки радиуса на доставка и загубите в линията; несбалансирани токове също добавят загуби на трансформатора. 2) Големи радиуси позволяват кражби на електроенергия, усложнявайки управлението. Еднофазните трансформатори разполагат източниците на енергия близо до потребителите, намалявайки разстоянията на доставка, загубите в линията и рискът от кражба.

Моделът за доставка „малка мощност, плътни точки, кратък радиус“, широко използван в нисконапреговите мрежи, ефективно намалява загубите – еднофазните трансформатори са ключови за прилагането на този подход.

1.3 Относително спестяване в проектните разходи

За еднофазното снабдяване с трансформатори, високонапреговите клонови линии използват две жици, а нисконапреговите линии използват две или три жici. В сравнение, тримерните трансформатори изискват трижилен високонапрегов и четирижилен нисконапрегов монтаж. Така, еднофазните установки спестяват жици и намаляват използването на падащи предпазни устройства, гръмотворни помпи и хардуер. Непълни статистически данни показват: еднофазните системи намаляват ~10% от разходите за високонапрегови линии и 15% от разходите за нисконапрегови линии.

1.4 Подобряване на надеждността на доставката на електроенергия

Еднофазните трансформатори са подходящи за малка мощност, плътни точки, подобрявайки покритието на потребителите. Статистически, по-голям брой потребители повишава коефициентите на надеждност. За управление, рационализиране чрез извличане на цепене на един трансформатор намалява прекъсванията и намалява влиянието върху надеждността. Структурно, тримерните трансформатори с интегрирани катушки рискуват да изпаднат в изключване, ако една катушка се дефектосира, причинявайки районни прекъсвания.

Технически, тримерните трансформатори (Y/Y₀ или △/Y₀) срещат аномалии в напрежението в другите фази, когато една предпазна пръска изгори. Их 380V/220V трижилен четирижилен нисконапрегови системи рискуват внезапни скокове на напрежението от краткосвързване на нейтралната жица, разстройващи осветлението и повреждащи оборудването. Еднофазните трансформатори в голяма степен избягват такива проблеми, гарантирайки надеждност.

2 Приложения на еднофазните трансформатори
2.1 Обхват на използване

На базата на техническите характеристики на еднофазните трансформатори, техното използване се препоръчва в следните ситуации:

2.1.1 Жилищни райони в градски общности

В момента, потребителството на електроенергия в градските жилищни райони е главно за осветление и еднофазна мощност (например, домашни апарати като климатици и хладилници), отговарящо на изискванията за "високонапрегово снабдяване на домакинствата". Според дизайна на жилищата и разпределението на нагрузките, приемете модел за снабдяване "един еднофазен трансформатор за всяко здание" или "един за всеки вход", за да минимизирате радиуса на доставка на нисконапреговата мрежа (желателно в рамките на 100 метра), повишавайки ефективността и качеството на доставката на електроенергия.

2.1.2 Селошко осветление и малкомащабно потребителство на електроенергия

Селошкото осветление и малкомащабното потребителство на електроенергия (например, малки селскохозяйствени машини, оросителни уреди) характеризират се с ниска нагрузка и минимални колебания, което ги прави подходящи за малкомощни еднофазни трансформатори. Правилното разположение на такива трансформатори може точно да съответства на изискванията на нагрузката, намалява разходите за доставка на електроенергия и осигурява стабилно снабдяване с електроенергия.

2.1.3 Общности и пазари с тежък кражди на електроенергия

Изпълнението на "високонапрегово снабдяване на домакинствата" може да елиминира краждите на електроенергия, причинени от незаконно нисконапрегово опъване. Освен това, то облекчава оценката на загубите на линията, линия по линия и трансформатор по трансформатор, позволявайки точен мониторинг на загубите от потребителството на електроенергия и засилване на управлението на електроенергията.

2.1.4 Оптимизация на доставката на електроенергия за малкомащабни промишлени потребители

Промоцията на прехода на малкомащабните промишлени потребители от "споделени трансформатори" към "специализирани трансформатори". С популярността на еднофазните трансформатори, малките промишлени и комерсиални потребители могат да инсталират специализирани агрегати. Под ръководството на политиките за електроенергия и цени, приемането на специализирани трансформатори ще стане по-широко разпространено, отделяйки жилищното осветление от тримерната промишлена мощност. Замяната на тримерни трансформатори с еднофазни там, където е подходящо, може да намали загубите в обществените нисконапрегови линии и споделени трансформатори, да балансира нагрузките и да подобри стабилността на напрежението от страна на потребителите.

2.2 Проблеми при използването на еднофазни трансформатори

В момента, повечето еднофазни разпределителни трансформатори използват висококачествени студено валчести силиконови стоманени листове (заварени) като материал за ядрото, произведени чрез технологията на въртящо се ядро. Тяхните загуби при празна и полна нагрузка и шум при работа са много по-ниски от S9-типа тримерни трансформатори.

С маркировка на групата за свързване I/I₀, има два основни метода за свързване:

• Три контакта (нисконапреговата страна): Една обмотка с централен контакт, закопчан на земята, формираща две обмотки. Соотношение на напреженията: 10 кВ/0.22 кВ. Свързване: Виж фигура 1 (a₁, a₂ = фазни жици; x = нейтрална).

• Четири контакта (нисконапреговата страна): Двойни обмотки (без електрическа връзка между тях). Соотношение на напреженията (високонапрегово-нисконапрегово): 10 кВ/0.22 кВ. Свързване: Виж фигура 2.

В фигурата, \(a_1\), \(a_2\) са фазни жици, а \(x_1\), \(x_2\), x са нейтрални жици. Когато се използват еднофазни трансформатори, забележете следното:

• За снабдяване с електроенергия, нисконапреговата страна обикновено използва трижилен монтаж. Използвайте \(x_1\)/\(x_2\)/x като нейтрална жица (трябва да е надеждно закопчана на земята). \(a_1\), \(a_2\) (фазни жици) не могат да бъдат паралелни; равномерно разпределете нагрузките, за да намалите тока в нейтралната жица на нисконапреговия контакт и да намалите загубите.

• За нисконапрегово снабдяване, използвайте система TT (нейтрална жица контролируема) или TN (нейтрална жица неконтролируема).

• Изберете високонапреговия контакт, базирайки се на тримерните токове на изхода на 10 кВ на подстанцията. Несбалансираните токове увеличават загубите на главния трансформатор, причиняват негативна последователна напрегнатост и опасност от грешки в защитата. Първо измерете токовете на изхода на 10 кВ и задайте контакта според правилата за баланс на токовете.

• Еднофазните трансформатори са подходящи за еднофазни нагрузки. Изследвайте състава и разпределението на нагрузките; разделете еднофазните и тримерните нагрузки, разположете трансформаторите близо до нагрузките, за да повишите ефективността.

• Изведите прогноза за нагрузките; изберете трансформатор с мощност 20–100 кВА (типичен диапазон).

• За нисконапрегово снабдяване, инсталирайте секционни/свързващи ключове на стълбове (ако е възможно), за да подобрите надеждността.