Ποιες είναι οι τεχνικές χαρακτηριστικές και εφαρμογές των μονοφασικών διανομικών μετατροπείς;
1 Τεχνικές Ιδιότητες Μονοφασικών Μετατροπέων
Από την πρακτική λειτουργία των εξωτικών διανομικών δικτύων, γνωρίζουμε ότι οι μονοφασικοί μετατροπείς είναι πολύ ευρέως εφαρμοσμένοι. Σε σύγκριση με τους τριφασικούς μετατροπείς, έχουν μοναδικά πλεονεκτήματα, τα οποία εκφράζονται συγκεκριμένα ως εξής:
1.1 Απλή Δομή
Αυτή η ιδιότητα καθιστά τους μονοφασικούς μετατροπείς, όταν χρησιμοποιούνται τα ίδια υλικά, να έχουν χαμηλότερες απώλειες χωρίς φορτίο σε σύγκριση με τους τριφασικούς μετατροπείς της ίδιας ισχύος. Σε μεγάλο βαθμό, είναι πιο ικανοί να εξυπηρετήσουν τις ανάγκες για εξοικονόμηση ενέργειας. Ως παράδειγμα, οι συνηθισμένοι μετατροπείς με ισχύ 100 kVA και 50 kVA, η σύγκριση διάφορων δεικτών είναι παρουσιασμένη στο Πίνακα 1.
Υπολογίζοντας 8.000 ώρες λειτουργίας ετησίως, ένας μονοφασικός μετατροπέας D10 100 kVA έχει 1.280 kWh λιγότερες απώλειες χωρίς φορτίο σε σύγκριση με έναν τριφασικό S9 της ίδιας ισχύος. Ένας 50 kVA εξοικονομεί 880 kWh. Μέση, οι μονοφασικοί μετατροπείς μειώνουν τις απώλειες χωρίς φορτίο κατά πάνω από 50% σε σύγκριση με τους τριφασικούς τύπους.
1.2 Κομψοί & Εύκολοι στην Εγκατάσταση
Αυτό επιτρέπει στις χαμηλότερες τάσεις γραμμές να φτάνουν πιο κοντά στα σημεία φορτίου, μειώνοντας την ακτίνα παροχής ενέργειας και περιορίζοντας τις απώλειες του διανομικού δικτύου. Οι απώλειες του χαμηλότερου δικτύου πριν από την ανανέωση αντιπροσώπευαν μεγάλο μέρος των συνολικών απωλειών (7% - 12%, και ακόμη πάνω από 30% σε κάποιες περιοχές). Μετά την αναβάθμιση των αγροτικών δικτύων, έχει οριστεί στόχος 12% για τις συνολικές απώλειες, με τις πόλεις να πλησιάζουν αυτόν τον στόχο.
Οι δύο κύριες αιτίες των υψηλών απωλειών σε χαμηλότερες τάσεις είναι: 1) Οι τριφασικοί μετατροπείς για κατοικιακή/εμπορική παροχή διατηρούν την πηγή ενέργειας μακριά από τα φορτία, αυξάνοντας την ακτίνα παροχής και τις απώλειες των γραμμών. 2) Οι μεγάλες ακτίνες επιτρέπουν την κλοπή ρεύματος, περιορίζοντας τη διαχείριση. Οι μονοφασικοί μετατροπείς τοποθετούν την πηγή ενέργειας κοντά στους χρήστες, μειώνοντας τις αποστάσεις, τις απώλειες των γραμμών και τους κινδύνους κλοπής.
Το μοντέλο παροχής "μικρή ισχύ, συντομευμένα σημεία, μικρή ακτίνα" που είναι ευρέως χρησιμοποιούμενο στα δίκτυα χαμηλής τάσης, επιτυγχάνει αποτελεσματικά τη μείωση των απωλειών, με τους μονοφασικούς μετατροπείς να είναι καθοριστικοί για την εφαρμογή αυτής της προσέγγισης.
1.3 Σχετικές Οικονομίες στο Κόστος Έργου
Για την παροχή ενέργειας με μονοφασικούς μετατροπείς, οι υψηλότερες τάσεις χρησιμοποιούν δύο-σύρματη εγκατάσταση, ενώ οι χαμηλότερες τάσεις χρησιμοποιούν δύο ή τρία σύρματα. Σε αντίθεση, οι τριφασικοί μετατροπείς απαιτούν τρία-σύρματη υψηλή τάση και τέσσερα-σύρματη χαμηλή τάση. Έτσι, οι μονοφασικές εγκαταστάσεις εξοικονομούν σύρματα και μειώνουν τη χρήση προστατικών, προστατικών καταιγίδων και υλικών. Οι ανεπαρκείς στατιστικές δείχνουν: οι μονοφασικοί μειώνουν περίπου 10% του κόστους γραμμών υψηλής τάσης και 15% του κόστους έργου γραμμών χαμηλής τάσης.
1.4 Βελτίωση της Αξιοπιστίας της Παροχής Ρεύματος
Οι μονοφασικοί μετατροπείς είναι κατάλληλοι για σενάρια μικρής ισχύος και συντομευμένων σημείων, αυξάνοντας την κάλυψη των χρηστών. Στατιστικά, ένα μεγαλύτερο μέρος χρηστών αυξάνει τους συντελεστές αξιοπιστίας. Για τη διαχείριση, η ρύθμιση μέσω μονομετατροπέων περιορίζει τις παύσεις και μειώνει τις επιπτώσεις στην αξιοπιστία. Στροφικά, οι τριφασικοί μετατροπείς με ολοκληρωμένες σπείρες κινδυνεύουν να προκαλέσουν πλήρη παύση λειτουργίας εάν αποτύχει μία σπείρα, προκαλώντας απορρυθμίσεις σε περιοχές.
Τεχνικά, οι τριφασικοί μετατροπείς (Y/Y₀ ή △/Y₀) αντιμετωπίζουν ανωμαλίες τάσης σε άλλες φάσεις όταν ένα σύρμα προστασίας αποτυγχάνει. Τα συστήματα χαμηλής τάσης 380V/220V με τρία-σύρματη τετρα-σύρματη σύνδεση κινδυνεύουν με απότομη αύξηση τάσης από κατάληξης ουδέτερης, διαταράσσοντας την φωτεινή και βλάπτοντας το εξοπλισμό. Οι μονοφασικοί μετατροπείς αποφεύγουν σημαντικά αυτά τα προβλήματα, εξασφαλίζοντας την αξιοπιστία.
2 Εφαρμογές Μονοφασικών Μετατροπέων
2.1 Πεδίο Χρήσης
Βάσει των τεχνικών ιδιοτήτων των μονοφασικών μετατροπέων, η εφαρμογή τους προτείνεται στα εξής σενάρια:
2.1.1 Πολεοδομικές Περιοχές σε Αστικές Κοινότητες
Επί του παρόντος, η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας σε αστικές περιοχές είναι κυρίως για φωτισμό και μονοφασική ισχύ (π.χ., οικιακά ηλεκτρικά όπως κλιματιστικά και ψυγεία), πληρούντας τις απαιτήσεις για "υψηλή τάση παροχής ρεύματος σε οικίες". Σύμφωνα με τα σχέδια κατοικιών και την κατανομή φορτίων, χρησιμοποιήστε ένα μοντέλο παροχής ενέργειας "ένας μονοφασικός μετατροπέας ανά κτίριο" ή "ένας ανά μονάδα" για να ελαχιστοποιήσετε την ακτίνα παροχής του δικτύου χαμηλής τάσης (επιθυμητά μέσα στα 100 μέτρα), ενισχύοντας την αποτελεσματικότητα και την ποιότητα της παροχής ενέργειας.
2.1.2 Φωτισμός και Μικρή Ισχύ στην Υπαίθρια Περιοχή
Ο φωτισμός και οι μικρές εφαρμογές ηλεκτρικής ενέργειας στην ύπαιθρο (π.χ., μικρά γεωργικά μηχανήματα, εξοπλισμός για εκτεταμένη καλλιέργεια) έχουν χαμηλό φορτίο και ελάχιστη διακύμανση, καθιστώντας τους κατάλληλους για μικρή ισχύ μονοφασικούς μετατροπείς. Η κατάλληλη εγκατάσταση τέτοιων μετατροπέων μπορεί να προσαρμόσει ακριβώς τις απαιτήσεις φορτίων, να μειώσει το κόστος παροχής ενέργειας και να εξασφαλίσει σταθερή παροχή ρεύματος.
2.1.3 Κοινότητες και Αγορές με Σοβαρή Κλοπή Ρεύματος
Η εφαρμογή "υψηλής τάσης παροχής ρεύματος σε οικίες" μπορεί να εξαλείψει την κλοπή ρεύματος που προκαλείται από παράνομες συνδέσεις χαμηλής τάσης. Επιπλέον, επιτρέπει την αξιολόγηση των απωλειών γραμμών κατά γραμμή και μετατροπέα, επιτρέποντας την ακριβή παρακολούθηση των απωλειών κατανάλωσης ενέργειας και την ενίσχυση της διαχείρισης ενέργειας.
2.1.4 Βελτιστοποίηση της Παροχής Ρεύματος για Μικρούς Βιομηχανικούς Χρήστες
Προωθήστε τη μετάβαση των μικρών βιομηχανικών χρηστών από "κοινούς μετατροπείς" σε "ιδιωτικούς μετατροπείς". Με την ευρεία εφαρμογή των μονοφασικών μετατροπέων, οι μικροί βιομηχανικοί και εμπορικοί χρήστες μπορούν να εγκαταστήσουν ιδιωτικούς μετατροπείς. Οδηγούμενοι από πολιτικές ενέργειας και τιμολόγησης, η εφαρμογή ιδιωτικών μετατροπέων θα γίνει πιο ευρέως εφαρμοσμένη, χωρίζοντας τον φωτισμό των οικιακών από την τριφασική βιομηχανική ισχύ. Η αντικατάσταση των τριφασικών μετατροπέων με μονοφασικούς όπου είναι κατάλληλο, μπορεί να μειώσει τις απώλειες στις κοινές γραμμές χαμηλής τάσης και τους κοινούς μετατροπείς, να ισορροπήσει τα φορτία και να βελτιώσει τη σταθερότητα τάσης στον χρήστη.
2.2 Θέματα κατά την Χρήση Μονοφασικών Μετατροπέων
Επί του παρόντος, οι περισσότεροι μονοφασικοί μετατροπείς χρησιμοποιούν υψηλής ποιότητας ψυχροστρογμένες σιδηροσίλικιες φυλλώματα (επεξεργασμένα) ως υλικό κέντρου, κατασκευασμένα με τεχνολογία συλλογής. Οι απώλειες χωρίς φορτίο/με φορτίο και ο θόρυβος λειτουργίας είναι πολύ χαμηλότεροι από τους τριφασικούς μετατροπείς S9.
Με την ομάδα σύνδεσης I/I₀, υπάρχουν δύο κύριες μεθόδους σύνδεσης:
Τρεις πίνακες (πλευρά χαμηλής τάσης): Ένα μοναδικό στρόφι με μεσαίο πίνακα που εδραιώνεται, δημιουργώντας δύο στρόφια. Λόγος τάσης: 10 kV/0.22 kV. Σύνδεση: Δείτε το Σχήμα 1 (a₁, a₂ = φάσεις; x = ουδέτερη).
Τέσσερις πίνακες (πλευρά χαμηλής τάσης): Δύο στρόφια (χωρίς ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ τους). Λόγος τάσης (υψηλή-χαμηλή): 10 kV/0.22 kV. Σύνδεση: Δείτε το Σχήμα 2.
Στο σχήμα, a1, a2 είναι φάσεις, και x1, x2, x είναι ουδέτερες. Κατά τη χρήση μονοφασικών μετατροπέων, προσέξτε τα εξής:
Για την παροχή ρεύματος, η πλευρά χαμηλής τάσης χρησιμοποιεί συνήθως τρία σύρματα. Χρησιμοποιήστε x1/x2/x ως ουδέτερη (πρέπει να εδραιώνεται αξιόπιστα). a1 ，a2 (φάσεις) δεν μπορούν να παραλληλίζονται. Κατανεμήστε ομοιόμορφα τα φορτία για να μειώσετε το ρεύμα στην ουδέτερη στο σημείο κατανάλωσης και να μειώσετε τις απώλειες.
