Kādi ir vienfāzējo pārveidotāju tehniskie īpašumi un lietojums?

1 Tehniskās īpašības vienfazu transformatoriem

No ārzemju piegādes tīklu darbības prakses zināms, ka vienfazu transformatori tiek vispārīgi izmantoti. Salīdzinājumā ar trīsfazu transformatoriem, tiem ir unikālas priekšrocības, kas konkrēti atspoguļojas šādi:

1.1 Vienkārša struktūra

Šī īpašība nodrošina to, ka, izmantojot vienādus materiālus, vienfazu transformatoriem ar vienādu jaudu, to bezslodzes zudumi ir zemāki nekā trīsfazu transformatoriem. Līdzās tam, tiem ir labāka spēja atbilst energoefektivitātes un patēriņa samazināšanas vajadzībām. Piemēram, salīdzinot parastās 100 kVA un 50 kVA jaudas transformatorus, dažādo rādītāju salīdzinājums redzams Tabulā 1.

Aprēķināts pēc 8 000 gada darba stundām, 100 kVA D10 vienfazu pārdevēja transformators ir par 1 280 kWh mazāks bezslodzes zudums nekā S9 trīsfazu transformatoram ar vienādu jaudu; 50 kVA transformatoram tas ir 880 kWh. Vidēji, vienfazu transformatori samazina bezslodzes zudumus par vairāk nekā 50% salīdzinājumā ar trīsfazu tipiem.

1.2 Kompakts un viegli instalējams

Tas ļauj nelielām sprieguma līnijām tuvāk sasniedzt slodzes punktus, samazinot piegādes rādiusu un ierobežojot piegādes tīkla zudumus. Nelielu sprieguma tīklu zudumi reiz bija liela daļa no kopējo tīklu zudumiem. Pirms renovācijas, pilsētu nelielu sprieguma gaisa līniju zudumi sasniedza 7% - 12% (dažos reģionos pat pāri 30%). Pēc lauku tīklu modernizācijas, tika noteikts 12% visaptverošs zudumu mērķis, ko tagad pilsētas sasniedz.

Divas galvenās cēloņas augstākiem nelielu sprieguma zudumiem: 1) Trīsfazu transformatori dzīves un komerciālām piegādēm turpina avotus tālu no slodzēm, palielinot piegādes rādiusu un līniju zudumus; nesaskaņotas strāvas arī palielina transformatoru zudumus. 2) Lielie rādiusi veicina elektrības krāpšanu, sarežģījot pārvaldību. Vienfazu transformatori novieto enerģijas avotus tuvāk lietotājiem, samazinot piegādes attālumu, līniju zudumus un krāpšanas risku.

"Maza jauda, blīvi punkti, īss rādiuss" piegādes modelis, plaši izmantots nelielos sprieguma tīklos, efektīvi samazina zudumus — vienfazu transformatori ir būtisks instruments šīs metodes īstenošanai.

1.3 Relatīva ietaupījumu projekta izmaksas

Vienfazu transformatoru piegāde izmanto divu vadiņu montāžu augstā sprieguma šūņos un divus vai trīs vadiņus nelielā sprieguma līnijā. Savukārt, trīsfazu transformatoriem nepieciešamas trīs vadiņu augstā sprieguma un četri vadiņu nelielā sprieguma montāža. Tādējādi, vienfazu sistēmas ietaupījumi vadiņos un samazina izmantošanu no lejasleju fuzēm, vārpiem un apkalpošanai. Nepilnīgie dati rāda: vienfazu sistēmas ietaupījumi aptver aptuveni 10% no augstā sprieguma līniju izmaksām un 15% no nelielā sprieguma līniju projektu izmaksām.

1.4 Palielināta piegādes drošība

Vienfazu transformatori piemēroti maziem apjomiem un blīgiem punktiem, palielinot lietotāju apmierinātību. Statistiski, lielāka lietotāju bāze paaugstinās drošības koeficientus. Pārvaldībai, apgaismojuma rationēšana caur vienu transformatoru samazina izbeigšanas laiku un mazina drošības ietekmi. Strukturāli, trīsfazu transformatoru integrētās spīles riskē ar pilna transformatora izbeigšanu, ja viena spīle izrādās defektā, izraisot reģiona elektroenerģijas trūkumu.

Tehniski, trīsfazu transformatori (Y/Y₀ vai △/Y₀) saskaras ar citu fāžu sprieguma anomalijām, ja viens fuze izrādās defektā. To 380V/220V trīs vadiņu četri vadiņu nelielā sprieguma sistēma riskē ar nejaušu sprieguma pieaugumu, izraisot apgaismojuma traucējumus un ierīču bojājumus. Vienfazu transformatori lielā mērā izvairās no šādiem jautājumiem, nodrošinot drošību.

2 Vienfazu transformatoru lietošana
2.1 Lietojuma apjoms

Balstoties uz vienfazu transformatoru tehniskajām īpašībām, to lietošana tiek ieteikta šādos gadījumos:

2.1.1 Pilsētu dzīvojamie rajoni

Pašreizēji, pilsētu dzīvojamajos rajonos elektrības patēriņš galvenokārt notiek apgaismojuma un vienfazu enerģijas (piemēram, mājsaimniecības ierīces, kā akmens ledusskapji) dēļ, atbilstot "augstā sprieguma piegādei mājsaimniecībām". Atkarībā no dzīvokļu dizaina un slodzes sadalījuma, jāpieņem piegādes modelis "vienfazu transformators katram ēkam" vai "katram blokam", lai samazinātu nelielo sprieguma tīkla piegādes rādiusu (ideāli mazāk nekā 100 metri), palielinot piegādes efektivitāti un kvalitāti.

2.1.2 Lauku apgaismojums un mazi enerģijas patērētāji

Lauku apgaismojums un mazi enerģijas patērētāji (piemēram, mazi lauksaimniecības mašīnas, ūdens zemes nomalcēšanas ierīces) raksturojas ar zemu slodzi un minimālu svārstību, padarot tos piemērotiem maziem apjomiem vienfazu transformatoriem. Pareiza tādu transformatoru izmantošana var precīzi atbilst slodzes prasībām, samazinot piegādes izmaksas un nodrošinot stabila elektroenerģijas piegādi.

2.1.3 Kopienas un tirgi ar smagu elektrības krāpšanu

"Augstā sprieguma piegāde mājsaimniecībām" var izbeigt elektrības krāpšanu, izraisītu nelegālu nelielu sprieguma vadu izmantošanu. Papildus tam, tas palīdz lineālā un transformatorālā līniju zudumu novērtēšanai, ļaujot precīzi monitorēt enerģijas patēriņa zudumus un stiprināt enerģijas pārvaldību.

2.1.4 Maziem rūpnieciskajiem lietotājiem piegādes optimizācija

Veicināt maziem rūpnieciskajiem lietotājiem pāreju no "kopīgu transformatoru" uz "atsevišķiem transformatoriem". Ar vienfazu transformatoru popularizāciju, mazi rūpnieciskie un komerciālie lietotāji var instalēt atsevišķus transformatorus. Vadīties no elektroenerģijas un cenām, atsevišķu transformatoru izmantošana kļūs plašāk izplatīta, atdalot mājsaimniecību apgaismojumu no trīsfazu rūpniecisko enerģijas patērētāju. Aizstājot trīsfazu transformatorus ar vienfazu, kad tas ir piemērots, var samazināt sabiedriskās nelielā sprieguma līnijas un kopīgo transformatoru zudumus, līdzsvarot slodzes un uzlabot sprieguma stabilitāti lietotāju beigu posmā.

2.2 Jautājumi, izmantojot vienfazu transformatorus

Pašreizēji, lielākā daļa vienfazu transformatoru izmanto augstās kvalitātes aukstās griešanas silīcija dzelzs plāksnes (apkušinātas) kā kodolu materiālu, ražotu, izmantojot apvilktās kodolu tehnoloģiju. To bezslodzes/slodzes zudumi un darbības troksnis ir daudz zemāki nekā S9 tipa trīsfazu transformatoriem.

Ar savienojuma grupas etiķeti I/I₀, ir divas galvenās uzsāknēšanas metodes:

• Trīs kontaktpunkti (nelielā sprieguma puse): Viens viltis ar vidējo kontaktpunktu, kas saistīts ar zemi, formējot divas viltis. Sprieguma attiecība: 10 kV/0.22 kV. Uzsāknēšana: Skatīt Attēlu 1 (a₁, a₂ = fāzes vadiņi; x = zeme).

• Četri kontaktpunkti (nelielā sprieguma puse): Divas viltis (bez elektriskās saites starp tām). Sprieguma attiecība (augsts-neliels): 10 kV/0.22 kV. Uzsāknēšana: Skatīt Attēlu 2.

Attēlā, \(a_1\), \(a_2\) ir fāzes vadiņi, un \(x_1\), \(x_2\), x ir zemes vadiņi. Izmantojot vienfazu transformatorus, jāņem vērā šādi:

• Piegādei, nelielā sprieguma puse parasti izmanto trīs vadiņu sistēmu. Izvēlieties \(x_1\)/\(x_2\)/x kā zemes vadiņu (jābūt uzticībai zemei). \(a_1\), \(a_2\) (fāzes vadiņi) nevar tikt paralēli savienoti; vienmērīgi sadali slodzes, lai samazinātu zemes strāvu nelielā sprieguma kontaktpunktā un zudumus.

• Nelielā sprieguma piegādei, izmantojiet TT sistēmu (zeme kontrolējama) vai TN sistēmu (zeme nekontrolējama).

• Izvēlieties augstā sprieguma kontaktpunktu, balstoties uz substatcijas 10 kV izlaidēm trīsfazu strāvām. Nesaskaņotas strāvas palielinās galvenā transformatora zudumus, izraisot negatīvo sekvences spriegumu un riskējot ar aizsardzības nepareizo darbību. Pirmāk mērījiet 10 kV izlaidēs strāvas un iestatiet kontaktpunktu saskaņā ar strāvas līdzsvarošanas noteikumiem.

• Vienfazu transformatori piemēroti vienfazu slodzēm. Pētījiet slodzes sastāvu un izkārtojumu; atdaliet vienfazu un trīsfazu slodzes, novietojiet transformatorus tuvāk slodzēm, lai palielinātu efektivitāti.

• Izpētiet slodzes prognozes; izvēlieties 20–100 kVA transformatoru (parastais diapazons).

• Nelielā sprieguma piegādei, ja iespējams, instalējiet segmentu/savienojumu stabi, lai uzlabotu drošību.