Milyen technikai jellemzőkkel és alkalmazásokkal rendelkeznek az egyfázisú elosztási transzformátorok?
1 Egyfázis transzformátorok technikai jellemzői
A külföldi elosztó hálózatok működési gyakorlatából ismert, hogy az egyfázis transzformátorok nagyon széles körben használatban vannak. A háromfázisú transzformátorokkal ellentétben ezeknek egyedi előnyeik vannak, amelyek specifikusan a következőkben nyilvánulnak meg:
1.1 Egyszerű szerkezet
Ez a jellemző azt eredményezi, hogy ugyanolyan anyagok használatával, ugyanolyan kapacitású egyfázis transzformátorok üzemanyagvesztése alacsonyabb, mint a háromfázisú transzformátoroknál. Bizonyos mértékig jobban képesek teljesíteni az energiamegtakarítás és a fogyasztás csökkentésének igényeit. Példaként tekintsük a leggyakrabban használt 100 kVA és 50 kVA kapacitású transzformátorokat, amelyek különböző mutatóinak összehasonlítása a 1. táblázatban látható.
8000 éves működési órán keresztül számolva, egy 100 kVA D10 egyfázis elosztó transzformátor 1280 kWh-al kevesebb üzemanyagvesztést okoz, mint egy ugyanolyan kapacitású S9 háromfázis egység; egy 50 kVA-s pedig 880 kWh-t takarít meg. Átlagosan az egyfázis transzformátorok 50%-kal kevesebb üzemanyagvesztést okoznak a háromfázis transzformátorokhoz képest.
1.2 Kompakt és könnyen telepíthető
Ez lehetővé teszi, hogy a napi feszültségű vezetékek közeliabban érjék el a terhelési pontokat, enyhítve az ellátási sugárát, és korlátozva az elosztó hálózat veszteségeit. A napi feszültségű hálózati veszteségek régen jelentős részét képezték a teljes hálózati veszteségeknek. Az átalakítás előtt az urban napi feszültségű fémvezetékek veszteségei 7% - 12% voltak (néhány régióban még 30%-nál is magasabbak), a vidéki hálózatok fejlesztése után pedig 12%-os általános veszteségi célkitűzést állapítottak meg, amelyre a városok most már közelednek.
A napi feszültségű veszteségek magas szintje két fő oka van: 1) A lakossági/kereskedelmi ellátáshoz használt háromfázisú transzformátorok messze tartják a forrásokat a terhelések től, növelve az ellátási sugarakat és a vezetékes veszteségeket; a nem egyensúlyban lévő áramok továbbá növelik a transzformátor veszteségeit. 2) A nagy sugarak lehetővé teszik a villamos energia lopását, bonyodalmazva a menedzsmentet. Az egyfázis transzformátorok a forrásokat közel hozzák a felhasználókhoz, drasztikusan csökkentve az ellátási távolságokat, a vezetékes veszteségeket és a lopási kockázatokat.
A "kis kapacitás, sűrű pontok, rövid sugár" ellátási modell, amely széles körben alkalmazandó a napi feszültségű hálózatokban, hatékonyan csökkenti a veszteségeket - az egyfázis transzformátorok kulcsfontosságúak ezen megközelítés végrehajtásában.
1.3 Projekt költségek relatív megtakarítása
Az egyfázis transzformátorok ellátásához a magas feszültségű ágaknál kétvezetékű telepítést, a napi feszültségű vezetékek esetén pedig két vagy háromvezetékű telepítést használnak. Szemben vele a háromfázisú transzformátorok háromvezetékű magas feszültségű és négyvezetékű napi feszültségű telepítést igényelnek. Így az egyfázis beállítások vezetékeket takarítanak meg, és csökkentik a leesésbiztos robbanók, villámlás-ellenes berendezések és fémalkatrészek használatát.Befejezetlen statisztikák szerint: az egyfázis ~10%-ot takarít meg a magas feszültségű vezetékek költségeiről és 15%-ot a napi feszültségű vezetéki projekt költségeiről.
1.4 Az ellátás megbízhatóságának javítása
Az egyfázis transzformátorok kis kapacitású, sűrű pontú helyzetekre alkalmasak, ami növeli a felhasználók számát. Statisztikailag, a nagyobb felhasználói bázis emeli a megbízhatósági együtthatókat. Kezelési szempontból, az egy transzformátoron keresztüli szabályozás csökkenti a kimaradást, és enyhíti a megbízhatóságra gyakorolt hatást. Strukturálisan, a háromfázisú transzformátorok integrált ciklusai akkor is teljes transzformátor kiesést okozhatnak, ha egy ciklus kiesik, ami területi sötétséget eredményezhet.
Technikailag, a háromfázisú transzformátorok (Y/Y₀ vagy △/Y₀) esetén, ha egy robbanó kiesik, az egyik fázisban feszültségi anomáliák fordulhatak elő. A 380V/220V háromvezetékű négyvezetékű napi feszültségű rendszerekben a neutrális rögzés miatt hirtelen feszültségnövekedéshez juthat, ami károsíthatja a fénykérdéseket és a berendezéseket. Az egyfázis transzformátorok nagymértékben elkerülhetik ilyen problémákat, biztosítva a megbízhatóságot.
2 Egyfázis transzformátorok alkalmazásai
2.1 Használati területek
Az egyfázis transzformátorok technikai jellemzői alapján, a következő helyzetekben ajánlott az alkalmazásuk:
2.1.1 Városi lakossági területek
Jelenleg a városi lakossági területeken a villamosenergia fogyasztása főleg világítási és egyfázisú energiára (például otthoni berendezések, mint a légkondicionálók és hűtők) szolgál, amely kielégíti a "magas feszültségű ellátás a háztartásokhoz" követelményét. A lakóépületek tervezése és a terhelés eloszlása alapján, "egy épület, egy egyfázis transzformátor" vagy "egy egység, egy transzformátor" ellátási modellt kell alkalmazni, hogy minimalizálja a napi feszültségű hálózat ellátási sugarát (ideálisan 100 méteren belül), növelve az ellátási hatékonyságot és minőségét.
2.1.2 Vidéki világítás és kis léptékű energiaszükséglet
A vidéki világítás és a kis léptékű energiaigény (például kis mezőgazdasági gépek, öntözési berendezések) alacsony terheléssel és minimális fluktuációval jár, ami a kis kapacitású egyfázis transzformátorok számára ideális. Ezek a transzformátorok megfelelő elhelyezése pontosan illeszkedik a terhelési igényekre, csökkentve az ellátási költségeket, és biztosítva a stabilitást a villamosenergia ellátásában.
2.1.3 Súlyos energialopás jellegű közösségek és piacok
A "magas feszültségű ellátás a háztartásokhoz" megoldás lehetővé teszi, hogy a jogtalan napi feszültségű vezetékek miatti energialopás megszűnjön. Emellett segít a vezetékek és transzformátorok soronkénti és elemenkénti veszteség-költségvetését, lehetővé téve a pontosságos monitorozást a fogyasztás veszteségeinek és a villamosenergia-kezelés megerősítését.
2.1.4 Kis léptékű ipari felhasználók ellátásának optimalizálása
Promóciózzuk a kis léptékű ipari felhasználók áttérését a "közös transzformátorokról" a "dedikált transzformátorokra". Az egyfázis transzformátorok elterjedésével a kis ipari és kereskedelmi felhasználók dedikált egységeket telepíthetnek. Az energia- és árazási politika irányításával a dedikált transzformátorok használata egyre elterjedtebb lesz, különválasztva a lakossági világítást a háromfázisú ipari energiaforrásoktól. A háromfázisú transzformátorok helyett, ahol megfelelő, az egyfázis transzformátorok használata csökkentheti a nyilvános napi feszültségű vezetékek és a közös transzformátorok veszteségeit, kiegyensúlyozhatja a terheléseket, és javíthatja a felhasználók végén a feszültségstabilitást.
2.2 Problémák az egyfázis transzformátorok használatakor
Jelenleg a legtöbb egyfázis elosztó transzformátor magas minőségű, hideg húzott silikonvaslapokat (annealed) használ magneterődési anyagként, amelyek forgási technológiával készültek. Üres- és terhelési veszteségeik, valamint működési zajuk sokkal alacsonyabb, mint az S9 típusú háromfázisú transzformátoroknál.
I/I₀ csatlakozási csoportjellel két fő vezetési mód létezik:
Három csomópont (napi feszültségű oldal): Egyetlen ciklus, amely közötti csomópont földelésre kerül, két ciklust formálva. Feszültségaránya: 10 kV/0.22 kV. Csatlakozás: Lásd 1. ábrát (a₁, a₂ = fázisvezetékek; x = neutrális).
Négy csomópont (napi feszültségű oldal): Két ciklus (közöttük nincs elektromos kapcsolat). Feszültségaránya (magas-napi): 10 kV/0.22 kV. Csatlakozás: Lásd 2. ábrát.
Az ábrán a1, a2 fázisvezetékek, és x1, x2, x neutrális vezetékek. Az egyfázis transzformátorok használatakor figyelembe kell venni a következőket:
Az ellátásnál a napi feszültségű oldalon általában háromvezetékű rendszert használnak. Vegyünk x1/x2/x neutrális vezetéket (meg kell erősíteni a földelést). a1 ，a2 (fázisvezetékek) nem párhuzamosak lehetnek; egyenletesen osztva a terheléseket minimalizáljuk a napi feszültségű csomóponthoz tartozó neutrális áramot, és csökkentjük a veszteségeket.
A napi feszültségű ellátásnál használjuk a TT rendszert (neutrális kapcsolható) vagy a TN rendszert (neutrális nem kapcsolható).
Válasszuk ki a magas feszültségű csomópontot a telephely 10 kV kimeneti háromfázisú áramainak alapján. A nem egyensúlyban lévő áramok növelik a főtranszformátor veszteségeit, okoznak negatív sorrendű feszültséget, és kockázatot jelentenek a védelem helytelen működésére. Mérjük először a 10 kV kimeneti áramokat, majd állítsuk be a csomópontot a feszültség egyensúlyának szabályai alapján.
Az egyfázis transzformátorok az egyfázis terhelésekhez illenek. Tervezzük a terhelés összetételét és elrendezését; szeparáljuk az egyfázis és háromfázis terheléseket, helyezzük a transzformátorokat a terhelésekhez közeli, hogy növeljük a hatékonyságot.
Tervezzünk terhelés-előrejelzést; válasszunk 20-100 kVA transzformátort (tipikus tartomány).
A napi feszültségű ellátásnál telepítsünk szakasz/társ-telepítési oszlopkapcsolókat (ha lehetséges), hogy javítsuk a megbízhatóságot.
