Kateri so tehnične značilnosti in uporabe enofaznih distribucijskih transformatorjev?
1 Tehnične značilnosti enofaznih transformatorjev
Iz prakse delovanja tujih distribucijskih omrežij je znano, da se enofazni transformatorji zelo pogosto uporabljajo. V primerjavi s trifaznimi transformatorji imajo enofazni transformatorji edinstvene prednosti, ki so konkretno razvidne v naslednjem:
1.1 Preprosta struktura
Ta značilnost pomeni, da pri uporabi istih materialov za enofazne transformatorje z enako zmogljivostjo njihove prazne izgube so nižje kot pri trifaznih transformatorjih. Določeno obseg to omogoča boljše izpolnjevanje potreb po energijski učinkovitosti in zmanjšanju porabe. Za primer vzemimo pogosto uporabljane transformatorje z zmogljivostjo 100 kVA in 50 kVA, primerjava različnih kazalnikov je prikazana v Tabeli 1.
Pri 8.000 letnih urah delovanja ima 100 kVA D10 enofazni distribucijski transformator 1.280 kWh manj praznih izgub kot S9 trifazni transformator z enako zmogljivostjo; 50 kVA pa 880 kWh. Na povprečku enofazni transformatorji zmanjšajo prazne izgube za več kot 50% v primerjavi s trifaznimi tipi.
1.2 Kompaktni & lahko namestitve
To omogoča, da nizkonapetostne linije dosežejo bremenske točke bližje, kar zmanjša polmer oskrbe in zadržuje izgube v distribucijskem omrežju. Izgube v nizkonapetostnem omrežju so nekdanje znašale velik delež celotnih izgub v omrežju. Pred prenovo so bile izgube v mestnih nizkonapetostnih nadzemnih linijah 7% - 12% (v nekaterih regijah celo preko 30%). Po posodobitvi seljskih omrežij je bil določen cilj skupnih izgub 12%, mesta pa se zdaj približujejo temu cilju.
Dva glavna vzroka visokim nizkonapetostnim izgubam sta: 1) Trifazni transformatorji za oskrbo stanovanjskih in komercialnih uporab ohranjajo vire energije daleč od bremen, kar poveča polmere oskrbe in izgube v linijah; neravnovesne tokovi dodatno povečujejo izgube v transformatorjih. 2) Veliki polmeri omogočajo krajo, kar zapletajo upravljanje. Enofazni transformatorji postavljajo vire energije blizu uporabnikov, kar zmanjša razdalje oskrbe, izgube v linijah in tveganja krade.
Model oskrbe "mala zmogljivost, gosta točke, kratki polmer", široko uporabljen v nizkonapetostnih omrežjih, učinkovito zmanjšuje izgube – ključni element za izvajanje tega pristopa so enofazni transformatorji.
1.3 Relativne prihranke v stroških projekta
Za oskrbo z enofaznimi transformatorji se za visokonapetostne odvodi uporablja postavitev z dvema žicama, medtem ko se za nizkonapetostne linije uporabljata dve ali tri žice. V primerjavi s trifaznimi transformatorji, ki zahtevajo postavitev z tremi žicami za visokonapetostne in štirimi žicami za nizkonapetostne, enofazne postavitve prihranijo žice in zmanjšajo uporabo padališč, varovalce proti prenapetostim in opremo. Nepopolni podatki kažejo, da enofazne postavitve zmanjšajo stroške visokonapetostnih linij za približno 10% in stroške nizkonapetostnih projektov za 15%.
1.4 Izboljšana zanesljivost oskrbe s strmo
Enofazni transformatorji so primerni za scenarije z malo zmogljivostjo in gosto postavljenimi točkami, kar poveča pokritost uporabnikov. Statistično gledano, večja baza uporabnikov poveča koeficient zanesljivosti. Za upravljanje pa zmanjšujejo odločitve o racionalizaciji preko odvoda enega transformatorja, kar omejuje prekine in zmanjšuje vpliv na zanesljivost. Strukturno, integrirani bobini trifaznih transformatorjev so tvegane za popolno izpadanje transformatorja, če ena bobina odpade, kar povzroča izpade v območju.
Tehnično, trifazni transformatorji (Y/Y₀ ali △/Y₀) soočajo z anomalijami napetosti v drugih fazah, ko pregre senzor. Njihova 380V/220V tristruna štiristruna nizkonapetostna sistema so tvegani za nenadne povišave napetosti zaradi kratkih spojev na neutralni, kar moti razsvetljevanje in poškoduje opremo. Enofazni transformatorji večinoma izognijo takšnim težavam, kar zagotavlja zanesljivost.
2 Uporaba enofaznih transformatorjev
2.1 Obseg uporabe
Na podlagi tehničnih značilnosti enofaznih transformatorjev se njihova uporaba priporoča v naslednjih situacijah:
2.1.1 Stanovanjska območja v mestnih skupnostih
Trenutno je električna poraba v mestnih stanovanjskih območjih predvsem namenjena razsvetljevanju in enofaznemu zasilanju (npr. gospodinjske aparate, kot so hladilniki in klimatske naprave), kar izpolnjuje zahteve za "visokonapetostno zasilanje do domov". Glede na načrtovanje stanovanj in porazdelitev bremen, uporabite model zasilanja "ena enofazna transformatorja na stavbo" ali "ena na enoto", da zmanjšate polmer oskrbe nizkonapetostnega omrežja (idejalno znotraj 100 metrov), kar poveča učinkovitost in kakovost zasilanja.
2.1.2 Seljsko razsvetljevanje in majhna merila zasilanja
Seljsko razsvetljevanje in majhna merila zasilanja (npr. majhna poljedelska oprema, oprema za navodilje) imajo nizko obremenitev in minimalne fluktuacije, kar jih čini primernimi za majhne enofazne transformatorje. Pravilna uporaba takšnih transformatorjev lahko točno ujame potrebe po bremenih, zmanjša stroške zasilanja in zagotavlja stabilno zasilanje.
2.1.3 Skupnosti in trgi z intenzivno krajo elektrike
Implementacija "visokonapetostnega zasilanja do domov" lahko odstrani kraz, ki je povzročen nezakonitim nizkonapetostnim priključkom. Poleg tega omogoča ocenjevanje izgub v linijah po linijah in transformatorjem, kar omogoča točno spremljanje izgub pri porabi in okrepiti upravljanje z energijo.
2.1.4 Optimizacija zasilanja za majhne industrijske uporabnike
Promovirajte prehod majhnih industrijskih uporabnikov od "skupnih transformatorjev" na "posamezne transformatorje". Z popularizacijo enofaznih transformatorjev lahko majhni industrijski in trgovinski uporabniki namestijo posamezne enote. Pod vodstvom politik o zasilanju in cenah bo uporaba posameznih transformatorjev postala bolj razširjena, ločevanje stanovanjskega razsvetljevanja od trifaznega industrijskega zasilanja. Ustrezen zamenjak trifaznih transformatorjev z enofaznimi lahko zmanjša izgube v javnih nizkonapetostnih linijah in skupnih transformatorjih, uravnoteži bremena in izboljša stabilnost napetosti na strani uporabnika.
2.2 Težave pri uporabi enofaznih transformatorjev
Trenutno večina enofaznih distribucijskih transformatorjev uporablja visokokakovostne ledeni silikati (ohlajeni) kot materijal za jedro, izdelane z uporabo tehnologije ovitih jader. Njihove prazne/naložene izgube in delovni šum so daleč nižji kot pri S9 trifaznih transformatorjih.
S povezovalno skupino označeno I/I₀ obstajata dva glavna načina povezave:
Tri tapa (nizkonapetostna stran): Eno navijanje z srednjo točko pripegnjeno na zemljo, kar tvori dva navijanja. Razmerje napetosti: 10 kV/0.22 kV. Povezava: Poglejte Sliko 1 (a₁, a₂ = faze; x = neutral).
Štiri tapa (nizkonapetostna stran): Dvojna navijanja (brez električnega povezovanja med njimi). Razmerje napetosti (visoko do nizko): 10 kV/0.22 kV. Povezava: Poglejte Sliko 2.
Na sliki so a1, a2 fazne žice, in x1, x2, x neutralne žice. Pri uporabi enofaznih transformatorjev bodite pozorni na naslednje:
Za zasilanje se nizkonapetostna stran običajno uporablja z trostransko postavitvijo. Vzemite x1/x2/x kot neutralno žico (morajo biti zanesljivo pripegnjene na zemljo). a1 ，a2 (fazne žice) ne moreta biti vzporedne; ravnomerno razporedite bremena, da zmanjšate tok na neutralni točki in zmanjšate izgube.
Za nizkonapetostno zasilanje uporabite sistem TT (neutralna žica kontrollabilna) ali TN (neutralna žica nekontrollabilna).
Izberite visokonapetostno točko glede na trofazne tokove izstopnice pretvorne z 10 kV. Neravnotežni tokovi povečajo izgube glavnega transformatorja, povzročajo negativno vrstnično napetost in tvegajo za napačno delovanje zaščite. Najprej izmerite tokove izstopnice 10 kV in nastavite točko glede na pravila ravnotežja tokov.
Enofazni transformatorji so primerni za enofazna bremena. Preučite sestavo in razporeditev bremen; ločite enofazna in trifazna bremena, postavite transformatorje blizu bremen, da povečate učinkovitost.
Naredite napoved bremen; izberite transformator z zmogljivostjo 20–100 kVA (običajen obseg).
Za nizkonapetostno zasilanje, če je mogoče, namestite odsekovne/povezovalne stolpi, da izboljšate zanesljivost.
