Koje su tehničke karakteristike i primene jednofaznih distribucijskih transformatora

1 Tehničke karakteristike jednofaznih transformatora

Iz prakse rada stranih distributivnih mreža poznato je da se jednofazni transformatori široko primenjuju. U poređenju sa trofaznim transformatorima, oni imaju specifične prednosti, koje su konkretno odražene na sledeći način:

1.1 Jednostavna struktura

Ova karakteristika dovodi do toga da, kada se koriste isti materijali, za jednofazne transformatore sa istom snalom, njihove gubitke bez opterećenja su niži od onih kod trofaznih transformatora. Do neke mere, oni su u mogućnosti da ispunjavaju potrebe za čuvanjem energije i smanjenjem potrošnje. Kao primer, uzimaju se često korišćeni transformatori sa snalom od 100 kVA i 50 kVA, prikaz usporedbe različitih pokazatelja dat je u Tabeli 1.

Izračunato prema 8.000 godišnjih sati rada, 100 kVA D10 jednofazni distributivni transformator ima 1.280 kWh manje gubitaka bez opterećenja u odnosu na S9 trofazni transformator istog snaga; 50 kVA transformator štedi 880 kWh. Prosečno, jednofazni transformatori smanjuju gubitke bez opterećenja prema trofaznim tipovima preko 50%.

1.2 Kompaktni & lako se instaliraju

Ovo omogućava da niskonaponske linije dostignu tačke opterećenja bliže, smanjujući poluprečnik snabdevanja i smanjujući gubitke distributivne mreže. Gubitci niskonaponske mreže nekada su zauzimali veliku proporciju ukupnih gubitaka mreže. Pre renovacije, gubitci niskonaponskih površinskih linija u urbanim područjima su iznosili 7-12% (u nekim regionima čak preko 30%). Nakon unapređenja ruralne mreže, postavljen je cilj kompjelativnih gubitaka od 12%, a gradovi se sada približavaju ovom cilju.

Dve glavne stvari koje dovode do visokih niskonaponskih gubitaka su: 1) Trofazni transformatori za stanovanjsko/komercijalno snabdevanje održavaju izvore energije daleko od opterećenja, povećavajući poluprečnike snabdevanja i gubitke na linijama; neravnomerni strujni tokovi takođe povećavaju gubitke transformatora. 2) Veliki poluprečnici omogućavaju krađu električne energije, teškoću upravljanja. Jednofazni transformatori smještaju izvore energije bliže korisnicima, drastično smanjujući udaljenosti snabdevanja, gubitke na linijama i rizik od krađe.

Model snabdevanja "mala snaga, gusti tački, kratki poluprečnik", široko korišćen u niskonaponskim mrežama, efektivno smanjuje gubitke - jednofazni transformatori su ključni za implementaciju ovog pristupa.

1.3 Relativna ušteda u projektiranju troškova

Za snabdevanje jednofaznim transformatorom, visokonaponske grane koriste postavljanje sa dve žice, a niskonaponske linije koriste dvije ili tri žice. U suprotnosti, trofazni transformatori zahtevaju trožičnu visokonaponsku i četverozičnu niskonaponsku postavku. Stoga, jednofazne postavke štede žice i smanjuju korišćenje sigurnosnih prekidača, uređaja za zaštitu od grešaka i hardvera. Nepotpune statistike pokazuju: jednofazni smanjuju ~10% troškova visokonaponskih linija i 15% troškova projekta niskonaponskih linija.

1.4 Poboljšana pouzdanost snabdevanja

Jednofazni transformatori su pogodni za male kapacitete i gusto raspoređene tačke, povećavajući obuhvat korisnika. Statistički, veći broj korisnika podiže koeficijente pouzdanosti. Za upravljanje, racionalisanje putem izvlačenja jedne transformatorske petlje smanjuje isključenja i umanjuje uticaj na pouzdanost. Strukturno, integrisani bobini trofaznih transformatora rizikuju od celičnog isključenja ako jedna bobina ne radi, što dovodi do isključenja u regiji. Tehnički, trofazni transformatori (Y/Y₀ ili △/Y₀) suočavaju se sa anomalijama napona u drugim fazama kada jedan prekidač puca. Njihovi 380V/220V trožični četverozični niskonaponski sistemi rizikuju od naglog porasta napona zbog kratičnih spojeva, što perturbi osvetljenje i oštećuje opremu. Jednofazni transformatori uglavnom izbegavaju takve probleme, osiguravajući pouzdanost.

2 Primena jednofaznih transformatora
2.1 Područje upotrebe

Na osnovu tehničkih karakteristika jednofaznih transformatora, njihova primena se preporučuje u sledećim scenarijima:

2.1.1 Stanbena zona u urbanim zajednicama

Trenutno, potrošnja električne energije u urbanim stanbenim zonama uglavnom se odnosi na osvetljenje i jednofaznu energiju (npr., kućanska aparatura poput klima uređaja i hladnjaka), ispunjavajući zahteve za "visokonaponskim snabdevanjem kućanstava". U skladu sa dizajnom stambenih objekata i raspodelom opterećenja, usvojite model snabdevanja "jedan jednofazni transformator po zgradi" ili "po jedan po bloku" kako biste smanjili poluprečnik snabdevanja niskonaponskom mrežom (idejalno unutar 100 metara), poboljšavajući efikasnost i kvalitetu snabdevanja.

2.1.2 Osvetljenje i mala potrošnja u ruralnim područjima

Ruralno osvetljenje i mala potrošnja (npr., mala poljoprivređačka mašinerija, oprema za navodnjavanje) karakterišu se niskim opterećenjem i minimalnim fluktuacijama, što ih čini pogodnim za male kapacitete jednofaznih transformatora. Pravilna raspodjela takvih transformatora može precizno odgovarati zahtevima za opterećenjem, smanjiti troškove snabdevanja i osigurati stabilno snabdevanje električnom energijom.

2.1.3 Zajednice i tržnice sa ozbiljnim slučajevima krađe električne energije

Implementacija "visokonaponskog snabdevanja kućanstava" može eliminisati krađu električne energije uzrokovanu nezakonitim niskonaponskim vezama. Takođe, olakšava procenu gubitaka na linijama po liniji i transformatoru, omogućavajući tačno praćenje gubitaka u potrošnji i jačanje upravljanja električnom energijom.

2.1.4 Optimalizacija snabdevanja električnom energijom za male industrijske korisnike

Promovisi prelaz malih industrijskih korisnika sa "zajedničkih transformatora" na "posebne transformatore". Sa popularizacijom jednofaznih transformatora, mali industrijski i trgovinski korisnici mogu instalirati posebne jedinice. Pod vodstvom politika električne energije i cijena, adopcija posebnih transformatora će postati još učešće, odvajajući stanbena osvetljenja od trofazne industrijske energije. Zamenom trofaznih transformatora sa jednofaznim tamo gde je to prikladno, mogu se smanjiti gubitci na javnim niskonaponskim linijama i zajedničkim transformatorima, balansirati opterećenja i poboljšati stabilnost napona na strani korisnika.

2.2 Problemi pri korišćenju jednofaznih transformatora

Trenutno, većina jednofaznih distributivnih transformatora koristi visokokvalitetne hladno valjane silicijske željezne listove (razblažene) kao materijal za jezgra, proizvedene preko tehnologije savijenog jezgra. Njihovi gubitci bez opterećenja i opterećenja, kao i radni buka, su mnogo niži od S9-tipa trofaznih transformatora.

Sa oznakom konektivne grupe I/I₀, postoje dve glavne metode vezanja:

• Tri tapa (niskonaponska strana): Jedno svilenje sa srednjim tapom zemljenim, formirajući dva svilena. Omjer napona: 10 kV/0.22 kV. Vezanje: Pogledajte Sliku 1 (a₁, a₂ = faze; x = neutral).

• Četiri tapa (niskonaponska strana): Dvostruka svilena (bez električne veze između njih). Omjer napona (visokonaponska do niskonaponska): 10 kV/0.22 kV. Vezanje: Pogledajte Sliku 2.

Na slici, \(a_1\), \(a_2\) su fazne žice, a \(x_1\), \(x_2\), x su neutralne žice. Kada se koriste jednofazni transformatori, obratite pažnju na sledeće:

• Za snabdevanje, niskonaponska strana obično koristi trožičnu postavku. Koristite \(x_1\)/\(x_2\)/x kao neutralnu žicu (moraju biti pouzdano zemljeni). \(a_1\), \(a_2\) (fazne žice) ne mogu biti paralelne; ravnomerno rasporedite opterećenja kako biste smanjili neutralni tok na niskonaponskom tapu i smanjili gubitke.

• Za niskonaponsko snabdevanje, koristite TT sistem (neutralni prekidač - kontrolisan) ili TN sistem (neutralni prekidač - nekontrolisan).

• Izaberite visokonaponski tap na osnovu trofaznih struja izlaza 10 kV iz pretvorbenog stanica. Neravnomerne struje povećavaju gubitke glavnog transformatora, dovode do negativnog sekvenčnog napona i rizika od pogrešne aktivacije zaštite. Prvo izmerite struje izlaza 10 kV i postavite tap prema pravilima ravnoteže struja.

• Jednofazni transformatori su pogodni za jednofazna opterećenja. Istražite sastav i raspored opterećenja; odvojite jednofazna i trofazna opterećenja, smestite transformatore blizu opterećenja kako biste povećali efikasnost.

• Napravite prognozu opterećenja; izaberite transformator od 20-100 kVA (tipični opseg).

• Za niskonaponsko snabdevanje, instalirajte sekcione/tie pole prekidače (ako je moguće) kako biste poboljšali pouzdanost.