تحليل شامل لتقنيات محولات التوزيع ذات المرحلة الواحدة في سيناريوهات تطبيق متعددة

قم بتوصيل خط الجهد 10 كيلوفولت إلى مركز الحمل. اتبع مبدأ "السعة الصغيرة، والنقاط الكثيفة، والنصف القصير"، واستخدم أسلوب التوزيع الأحادي الطور الجديد الذي يتميز بانخفاض كبير في خسائر الجهد المنخفض وجودة وموثوقية عالية للطاقة. من خلال مقارنة الاقتصاد والموثوقية بين المحولات الأحادية الطور والثلاثية الطور في سيناريوهات مختلفة، يحلل هذا البحث نطاق التطبيق والتوصيات الخاصة بهم.يمكن تصنيف المحولات الأحادية الطور حسب أسلوب التوزيع: إما مع عدم توصيل نقطة الوسط على الجانب ذو الجهد 10 كيلوفولت (متصل بجهد الخط U_AB/U_BC/U_AC في شبكة التوزيع "طور إلى طور")، أو بتوصيل خط الوسط على الجانب ذو الجهد 10 كيلوفولت (متصل بجهد الطور U_AN/U_BN/U_CN في شبكة التوزيع "طور إلى أرض") كما هو موضح في الشكلين 1 و2.

1 تحليل الخسائر لنظام التوزيع الأحادي الطور

في نظام التوزيع الأحادي الطور، تأتي الخسائر الرئيسية في الشبكة من ثلاثة أجزاء: خسائر المحولات الأحادية الطور، وخسائر خطوط التوزيع ذات الجهد العالي، وخسائر خطوط التوزيع ذات الجهد المنخفض. باستخدام نوع D11 كمثال، يكون الحساب والتحليل للخسارة الشاملة للخط كالتالي.

1.1 أسلوب التوزيع الأحادي الطور وتوصيل الجهد العالي

يستخدم الجانب ذو الجهد العالي أسلوب التوزيع الأحادي الطور ويتم توصيله بين جهود الخط؛ بينما يستخدم الجانب ذو الجهد المنخفض نظام ثلاث أسلاك أحادي الطور. يتم حساب خسارة محطة التوزيع كالتالي:

في المعادلة، R_L هو مقاومة الخط، R_dz هو المقاومة المكافئة لخط الجهد المنخفض (وحدة: Ω); U هو 10 كيلوفولت، T هو 8760 ساعة (ساعات التشغيل السنوية)، وU_pj هو 0.38 كيلوفولت (الجهد المتوسط على الجانب ذو الجهد المنخفض). ΔP هي الطاقة النشطة المسجلة بواسطة العداد الثانوي (وحدة: كيلوواط ساعة)؛ ΔQ هي الطاقة غير النشطة المسجلة بواسطة العداد الثانوي (وحدة: كيلوواط ساعة)؛ K هو معامل التصحيح المرتبط بمنحنى الحمل، قيمته 1.8.

1.2 أسلوب التوزيع الأحادي الطور (جانب الجهد العالي متصل بجهد الطور)

يستخدم الجانب ذو الجهد العالي أسلوب التوزيع الأحادي الطور ويتم توصيله بين جهود الطور. يستخدم الجانب ذو الجهد المنخفض نظام ثلاث أسلاك أحادي الطور. تكون صيغة حساب خسارة محطة التوزيع كالتالي:

2 مقارنة التطبيقات في سيناريوهات مختلفة

مع الأخذ بمثال منطقة معينة، تم اختيار عدة سيناريوهات تطبيق نموذجية لمقارنة الاقتصاديات بين أسلوبي التوزيع الأحادي والثلاثي الطور في مناطق مختلفة. (مع مراعاة دورة حياة مدتها 15 عامًا وسعر الكهرباء 0.6083 يوان/كيلوواط ساعة)

2.1 القرى الصغيرة ذات الأحمال المبعثرة

تحتوي قرية رقم 1 على 37 مستخدمًا سكنيًا، بما في ذلك 33 مستخدمًا أحادي الطور و4 مستخدمين ثلاثي الطور. سعة محول التوزيع هي 100 كيلوفولت أمبير، طول خط 10 كيلوفولت هو 838 مترًا، طول خط الجهد المنخفض هو 2170 مترًا، الحمل الأقصى هو 40 كيلوواط، والساعات الضائعة سنويًا هي 3400 ساعة.

• التزويد الثلاثي الطور: الاستثمار حوالي 401,000 يوان، والخسارة الاقتصادية الكلية على مدى الدورة الحياتية حوالي 125,000 يوان.

• التزويد الهجين الأحادي والثلاثي الطور: الاستثمار حوالي 512,000 يوان، والخسارة الاقتصادية الكلية حوالي 38,000 يوان.

الاستنتاج: استثمار النظام الهجين أعلى بمقدار حوالي 24,000 يوان من النظام الثلاثي الطور.

2.2 القرى التي لا يمكن الوصول إليها عبر خطوط الجهد العالي

تحتوي قرية رقم 2 على 75 مستخدمًا سكنيًا. سعة محول التوزيع هي 150 كيلوفولت أمبير، طول خط 10 كيلوفولت هو 752 مترًا، وطول خط الجهد المنخفض هو 1583 مترًا. بسبب القيود في ممر الخط، لا يمكن لخط 10 كيلوفولت توفير الطاقة بالقرب منها، مما يؤدي إلى طول خط ما بعد العداد يصل إلى حوالي 1008 أمتار وحد أدنى للجهد عند نهاية الخط يبلغ 179 فولت. الحمل الأقصى هو 88 كيلوواط، والساعات الضائعة سنويًا هي 3400 ساعة.

• التزويد الثلاثي الطور: الاستثمار حوالي 334,000 يوان، والخسارة الاقتصادية الكلية على مدى الدورة الحياتية حوالي 195,000 يوان.

• التزويد الأحادي الطور: باستخدام محولات أحادية الطور بسعة 10 كيلوفولت أمبير و20 كيلوفولت أمبير، الاستثمار حوالي 468,000 يوان، والخسارة الاقتصادية الكلية حوالي 27,000 يوان.

الاستنتاج: يوفر النظام الأحادي الطور حوالي 34,000 يوان في الاستثمار الكلي مقارنة بالنظام الثلاثي الطور.

2.3 القرى الكبيرة ذات الأحمال المركزة

تحتوي قرية رقم 3 على 210 مستخدمًا سكنيًا، بما في ذلك 209 مستخدمًا أحادي الطور ومستخدم واحد ثلاثي الطور. سعة محول التوزيع هي 400 كيلوفولت أمبير، طول خط 10 كيلوفولت هو 855 مترًا، طول خط الجهد المنخفض هو 1968 مترًا، الحمل الأقصى هو 120 كيلوواط، والساعات الضائعة سنويًا هي 3400 ساعة.

• التزويد الثلاثي الطور: الاستثمار حوالي 427,000 يوان، والخسارة الاقتصادية الكلية على مدى الدورة الحياتية حوالي 226,000 يوان.

• التزويد الهجين الأحادي والثلاثي الطور: استبدال المحول الأصلي بمحول ثلاثي الطور بسعة 100 كيلوفولت أمبير واستخدام محولات أحادية الطور بسعة 10 كيلوفولت أمبير/20 كيلوفولت أمبير للأحمال البعيدة، الاستثمار حوالي 710,000 يوان، والخسارة الاقتصادية الكلية حوالي 61,000 يوان.

الاستنتاج: استثمار النظام الهجين أعلى بمقدار حوالي 118,000 يوان من النظام الثلاثي الطور.

2.4 المناطق الحضرية ذات الأحمال على الشوارع

تحتوي السوق رقم 4 على 171 مستخدمًا (جميعهم أحادي الطور)، مع توزيع الأحمال على جانبي شارع حضري (مزج سكني وتجاري). سعة محول التوزيع هي 500 كيلوفولت أمبير، طول خط 10 كيلوفولت هو 385 مترًا، طول خط الجهد المنخفض هو 748 مترًا، الحمل الأقصى هو 375 كيلوواط، والساعات الضائعة سنويًا هي 3400 ساعة.

• التزويد الثلاثي الطور: الاستثمار حوالي 250,000 يوان، والخسارة الاقتصادية الكلية على مدى الدورة الحياتية حوالي 751,000 يوان.

• التزويد الأحادي الطور: باستخدام محولات أحادية الطور بسعة 10 كيلوفولت أمبير و20 كيلوفولت أمبير، الاستثمار حوالي 419,000 يوان، والخسارة الاقتصادية الكلية حوالي 291,000 يوان.

يوفّر النظام الأحادي الطور حوالي 291,000 يوان في الاستثمار الكلي مقارنة بالنظام الثلاثي الطور، وتظهر تطبيقات أسلوب التوزيع الكهربائي في هذه السيناريوهات النموذجية في الجدول 1.

3 تحليل ملاءمة التوزيع الأحادي الطور

في المناطق الحضرية ذات الكثافة العالية للأحمال، لا يناسب التوزيع الأحادي الطور لأسبابين: 1) زيادة تكاليف الاستثمار بسبب عدم توفر اقتصاديات الحجم للمحولات؛ 2) قدرة محدودة على تقليل الخسائر في خطوط الجهد المنخفض القصيرة.

في المناطق الريفية ذات الحاجة إلى التزويد الثلاثي الطور (مثل ري الأراضي الزراعية)، يتطلب الأمر أنظمة تزويد هجينة أحادية وثلاثية الطور. اختر توصيلات أحادية الطور من طور إلى طور لتتجنب تكاليف إعادة تجهيز خطوط التغذية بجهد 10 كيلوفولت.

الحدود الاقتصادية

• سعات المحولات: 50/100/150/200 كيلوفولت أمبير

• أطوال الخطوط: 1–3 كيلومتر (بزيادات 0.5 كيلومتر)

• الحمل الأقصى: 50% من سعة المحول

• ساعات الخسارة السنوية: 3,400

يكشف التحليل الكمي عن اختلاف الفعالية الاقتصادية مع طول الخط والأحمال. تساعد الأنظمة الهجينة في تحسين الاستثمار وتقليل الخسائر.

4 الاستنتاجات الرئيسية

باختصار، تظهر استثمارات وخسائر محولات التوزيع اقتصاديات الحجم. استخدام التوزيع الأحادي الطور على نطاق واسع ليس الحل الأمثل. يجب تقييم الجدوى الاقتصادية بناءً على طول خطوط التوزيع واستهلاك الكهرباء. بشكل عام، عندما تصل سعة محول التوزيع الثلاثي الطور في منطقة المحطة إلى 150 كيلوفولت أمبير ويزيد طول خط الجهد المنخفض عن 1.5 كيلومتر، يكون تحويل أسلوب التوزيع الثلاثي الطور إلى الأحادي الطور اقتصاديًا مفيدًا.