Quines són les característiques tècniques i les aplicacions dels transformadors de distribució monofàsics?
1 Característiques tècniques dels transformadors monofàsics
Des de la pràctica operativa de les xarxes de distribució estrangeres, es sap que els transformadors monofàsics són molt utilitzats. En comparació amb els transformadors trifàsics, tenen avantatges únics, que es reflecteixen específicament en el següent:
1.1 Estructura simple
Aquesta característica fa que, quan es fan servir els mateixos materials, per als transformadors monofàsics amb la mateixa capacitat, les seves pèrdues en buit siguin inferiors a les dels transformadors trifàsics. En certa mesura, poden satisfer més millor les necessitats d'eficiència energètica i reducció del consum. Com a exemple, prenem els transformadors habituals amb capacitats de 100 kVA i 50 kVA, la comparació de diversos indicadors es mostra a la Taula 1.
Calculat sobre 8.000 hores de funcionament anuals, un transformador de distribució monofàsic D10 de 100 kVA té 1.280 kWh menys de pèrdues en buit que una unitat trifàsica S9 de la mateixa capacitat; un de 50 kVA estalvia 880 kWh. En mitjana, els transformadors monofàsics redueixen les pèrdues en buit en més del 50% en comparació amb els tipus trifàsics.
1.2 Compacte i fàcil d'instal·lar
Això permet que les línies de baixa tensió arribin més a prop dels punts de càrrega, reduint el radi d'abast i limitant les pèrdues de la xarxa de distribució. Un cop, les pèrdues de la xarxa de baixa tensió representaven una gran part de les pèrdues totals de la xarxa. Abans de la renovació, les pèrdues de les línies aèries de baixa tensió urbanes eren del 7% al 12% ( fins i tot superaven el 30% en algunes regions). Després de la modernització de la xarxa rural, es va establir un objectiu de pèrdues integrals del 12%, amb les ciutats que ara ho apropen.
Les dues causes principals de les altes pèrdues de baixa tensió són: 1) Els transformadors trifàsics per a l'abast residencial/comercial mantenen les fonts d'energia lluny de les càrregues, augmentant els radis d'abast i les pèrdues de línia; les corrents desequilibrades també augmenten les pèrdues dels transformadors. 2) Els grans radis faciliten el frau elèctric, complicant la gestió. Els transformadors monofàsics col·loquen les fonts d'energia a prop dels usuaris, reduint les distàncies d'abast, les pèrdues de línia i els riscos de frau.
El model d'abast "petita capacitat, punts densos, radi curt", ampliament utilitzat en les xarxes de baixa tensió, redueix eficientment les pèrdues - els transformadors monofàsics són clau per implementar aquest enfocament.
1.3 Estalvi relatiu en el cost del projecte
Per a l'abast d'energia dels transformadors monofàsics, les branques de alta tensió utilitzen una instal·lació de dos fils, i les línies de baixa tensió utilitzen dos o tres fils. En contrast, els transformadors trifàsics requereixen una instal·lació de tres fils de alta tensió i quatre fils de baixa tensió. Així, les configuracions monofàsiques estalvien fils i reduïxen l'ús de fusibles de desconexió, paragralls i ferralleries. Les estadístiques incompletes mostren: els monofàsics redueixen uns ~10% dels costos de les línies de alta tensió i un 15% dels costos dels projectes de línies de baixa tensió.
1.4 Millora de la fiabilitat de l'abast d'energia
Els transformadors monofàsics són adequats per a escenaris de petita capacitat i punts densos, augmentant la cobertura d'usuaris. Estadísticament, una base d'usuaris més gran augmenta els coeficients de fiabilitat. Per a la gestió, la restricció a través de l'extirpació de circuits de transformador únic restringeix les interrupcions i minva els impacts en la fiabilitat. Estructuralment, els bobinats integrats dels transformadors trifàsics poden provocar interrupcions completas del transformador si falla un bobinat, causant apagones locals.
Tecnològicament, els transformadors trifàsics (Y/Y₀ o △/Y₀) presenten anomàlies de tensió en altres fases quan es fundeix un fusible. Els seus sistemes de baixa tensió de tres fils i quatre fils de 380V/220V poden experimentar increments bruts de tensió deguts a curts circuits neutres, interrompent l'enllumenat i deteriorant l'equipament. Els transformadors monofàsics eviten gairebé aquests problemes, assegurant la fiabilitat.
2 Aplicacions dels transformadors monofàsics
2.1 Àmbit d'ús
Basant-se en les característiques tècniques dels transformadors monofàsics, es recomana la seva aplicació en els següents escenaris:
2.1.1 Zones residencials en comunitats urbanes
Actualment, el consum d'electricitat en zones residencials urbanes és principalment per a l'enllumenat i energia monofàsica (per exemple, electrodomèstics com acondicionadors d'aire i frigorífics), complint els requisits de "subministrament d'alta tensió a domicilis". Segons els dissenys d'habitatge i la distribució de càrregues, adopteu un model de subministrament d'energia de "un transformador monofàsic per edifici" o "un per unitat" per minimitzar el radi d'abast de la xarxa de baixa tensió (idealment dins de 100 metres), millorant l'eficiència i la qualitat del subministrament d'energia.
2.1.2 Enllumenat rural i ús d'energia a petita escala
L'enllumenat rural i les aplicacions d'energia a petita escala (per exemple, maquinària agrícola petita, equips d'riega) presenten càrregues baixes i fluctuacions mínimes, fent-les adequades per a transformadors monofàsics de petita capacitat. La disposició adequada d'aquests transformadors pot adaptar-se precísament a les demandes de càrrega, reduir els costos de subministrament d'energia i assegurar un subministrament d'electricitat estable.
2.1.3 Comunitats i mercats amb frau elèctric sever
La implementació del "subministrament d'alta tensió a domicilis" pot eliminar el frau elèctric causat per cablagess il·legals de baixa tensió. A més, facilita l'avaluació de pèrdues de línia per línia i transformador per transformador, permetent un seguiment precís de les pèrdues de consum d'energia i fortaleix la gestió de l'energia.
2.1.4 Optimització del subministrament d'energia per a usuaris industrials a petita escala
Promoure la transició d'usuaris industrials a petita escala de "transformadors compartits" a "transformadors dedicats". Amb la popularització dels transformadors monofàsics, petits usuaris industrials i comercials poden instal·lar unitats dedicades. Guiats per les polítiques d'electricitat i tarifes, l'adopció de transformadors dedicats es farà més prevalenta, separant l'enllumenat residencial de l'energia industrial trifàsica. Reemplaçar els transformadors trifàsics per monofàsics on sigui apropiat pot reduir les pèrdues en línies de baixa tensió públiques i transformadors compartits, equilibrar les càrregues i millorar la estabilitat de la tensió al final de l'usuari.
2.2 Problemes en l'ús dels transformadors monofàsics
Actualment, la majoria dels transformadors de distribució monofàsics utilitzen fulls d'acer siliciós laminat de calibre fin (anomenat) com a material de nucli, fabricats mitjançant tecnologia de núcleu enrullet. Les seves pèrdues en buit/càrrega i soroll d'operació són molt inferiors als transformadors trifàsics de tipus S9.
Amb l'etiqueta de grup de connexió I/I₀, hi ha dos mètodes de cablagess principals:
Tres contactes (costat de baixa tensió): Un sol bobinat amb un contacte central a terra, formant dos bobinats. Relació de tensió: 10 kV/0.22 kV. Cablagess: Veure Figura 1 (a₁, a₂ = fils de fase; x = neutre).
Quatre contactes (costat de baixa tensió): Doble bobinat (sense connexió elèctrica entre ells). Relació de tensió (alta a baixa): 10 kV/0.22 kV. Cablagess: Veure Figura 2.
En la figura, a1, a2 són fils de fase, i x1, x2, x són fils neutrals. Quan s'utilitzen transformadors monofàsics, tingueu en compte aquests punts:
Per al subministrament d'energia, el costat de baixa tensió sol usar una configuració de tres fils. Preneu x1/x2/x com a fil neutral (ha de ser fiablement aterra). a1 ，a2 (fils de fase) no es poden paral·lelitzar; distribuïu uniformement les càrregues per minimitzar la corrent neutral al contacte de baixa tensió i reduir les pèrdues.
Per al subministrament de baixa tensió, utilitzeu el sistema TT (interruptor de neutre controlable) o el sistema TN (interruptor de neutre no controlable).
Seleccioneu el contacte de alta tensió basant-vos en les corrents trifàsiques de sortida de 10 kV de la subestació. Les corrents desequilibrades incrementen les pèrdues del transformador principal, causen tensió de seqüència negativa i posen en risc la operació de protecció. Mesureu primer les corrents de sortida de 10 kV i configureu el contacte segons les regles d'equilibri de corrent.
Els transformadors monofàsics són adequats per a càrregues monofàsiques. Realitzeu un sondeig de la composició i disposició de la càrrega; separeu les càrregues monofàsiques i trifàsiques, col·loqueu els transformadors a prop de les càrregues per augmentar l'eficiència.
Fet una predicció de càrrega; trieu un transformador de 20–100 kVA (rang típic).
Per al subministrament de baixa tensió, installeu interruptors de secció/punt de connexió (si és possible) per millorar la fiabilitat.
