Комprehensивен анализ на технологии за еднофазни разпределителни трансформатори в множество приложни сценарии

Въведете 10 кВ линията в центъра на потреблението. Следвайки „малка капацитет, гъсто разположени точки, кратък радиус“, използвайте новия единичен фазен режим на разпределение, който се характеризира с значително намаление на загубите при ниско напрежение, високо качество на електроенергията и надеждност. Чрез сравнение на икономиката и надеждността на единично-фазни и трифазни трансформатори в различни сценарии, тази статия анализира техния обхват на приложение и препоръки за употреба.Единично-фазните трансформатори се класифицират по режим на разпределение: или с неизведен нейтрален точка на страната на 10 кВ (средно напрежение свързано с линейното напрежение U_AB/U_BC/U_AC, „фаза-до-фаза“), или с изведен нейтрален проводник на страната на 10 кВ (средно напрежение свързано с фазното напрежение U_AN/U_BN/U_CN, „фаза-до-земя“), както е показано на Фигури 1 и 2.

1 Анализ на загубите в системата за единично-фазно разпределение

В системата за единично-фазно разпределение, загубите в мрежата произтичат главно от три части: загуби на единично-фазни трансформатори, загуби на високонапрегови разпределителни линии и загуби на нисконапрегови разпределителни линии. Един пример с тип D11, пресмятането и анализът на обобщените линейни загуби са следните.

1.1 Единично-фазен режим на разпределение и напрежение на високонапреговата страна

Високонапреговата страна използва единично-фазен режим на разпределение и е свързана между линейни напрежения; нисоконапреговата страна използва единично-фазен режим с три жици. Загубите на мощност в областта на разпределителната станция се пресмятат като:

В формулата, R_L е съпротивлението на линията, R_dz е еквивалентното съпротивление на нисконапреговата линия (единица: Ω); U е 10 кВ, T е 8760 ч (годишно време на работа), и U_pj е 0.38 кВ (средно напрежение на нисконапреговата страна). ΔP е активната енергия, регистрирана от вторичното мерене (единица: кВч); ΔQ е реактивната енергия, регистрирана от вторичното мерене (единица: кВч); K е корекционен коефициент, свързан с кривата на нагрузката, със стойност 1.8.

1.2 Единично-фазен режим на разпределение (високонапреговата страна свързана с фазното напрежение)

Високонапреговата страна използва единично-фазен режим на разпределение и е свързана между фазните напрежения. Нисоконапреговата страна използва единично-фазен режим с три жици. Формулата за пресмятане на загубите на мощност в областта на разпределителната станция е следната:

2 Сравнение на приложението в различни сценарии

Като пример се взема определена област, в която са избрани няколко типични сценария за приложение, за да се сравнят икономиката на единично-фазния и трифазния начин на разпределение на електроенергията в различни области на разпределителната станция. (С оглед на жизнения цикъл от 15 години и цена на електроенергията 0.6083 юана/кВч)

2.1 Малки села с разпръснати потребители

Деревото №1 има 37 жилищни потребители, включително 33 единично-фазни потребители и 4 трифазни потребители. Капацитетът на разпределителния трансформатор е 100 кВА, дължината на 10 кВ линията е 838 метра, дължината на нисконапреговата линия е 2170 метра, максималната нагрузка е 40 кВ, а годишните часове на загуби са 3400 часа.

• Трифазно снабдяване: Инвестицията е около 401,000 юана, а общата икономическа загуба през жизнения цикъл е около 125,000 юана.

• Хибридно единично-фазно/трифазно снабдяване: Инвестицията е около 512,000 юана, а общата икономическа загуба е около 38,000 юана.

Заключение: Общата инвестиция на хибридната система е около 24,000 юана по-висока от трифазната система.

2.2 Села, недостъпни за високонапрегови линии

Деревото №2 има 75 жилищни потребители. Капацитетът на разпределителния трансформатор е 150 кВА, дължината на 10 кВ линията е 752 метра, а дължината на нисконапреговата линия е 1583 метра. Ограничено от коридора на линията, 10 кВ линията не може да доставя електроенергия близо, което води до максимална дължина на линията след счетача от около 1008 метра и минимално напрежение на края на линията от 179 В. Максималната нагрузка е 88 кВ, а годишните часове на загуби са 3400 часа.

• Трифазно снабдяване: Инвестицията е около 334,000 юана, а общата икономическа загуба през жизнения цикъл е около 195,000 юана.

• Единично-фазно снабдяване: Използвайки 10 кВА и 20 кВА единично-фазни трансформатори, инвестициите са около 468,000 юана, а общата икономическа загуба е около 27,000 юана.

Заключение: Единично-фазната система спестява около 34,000 юана в общата инвестиция в сравнение с трифазната система.

2.3 Големи села с концентрирани потребители

Деревото №3 има 210 жилищни потребители, включително 209 единично-фазни потребители и 1 трифазен потребител. Капацитетът на разпределителния трансформатор е 400 кВА, дължината на 10 кВ линията е 855 метра, дължината на нисконапреговата линия е 1968 метра, максималната нагрузка е 120 кВ, а годишните часове на загуби са 3400 часа.

• Трифазно снабдяване: Инвестицията е около 427,000 юана, а общата икономическа загуба през жизнения цикъл е около 226,000 юана.

• Хибридно единично-фазно/трифазно снабдяване: Заменяйки оригиналния трансформатор с 100 кВА трифазен трансформатор и използвайки 10 кВА/20 кВА единично-фазни трансформатори за отдалечени потребители, инвестициите са около 710,000 юана, а общата икономическа загуба е около 61,000 юана.

Заключение: Общата инвестиция на хибридната система е около 118,000 юана по-висока от трифазната система.

2.4 Городски улични зони с потребители

Пазар №4 има 171 потребителя (всички единично-фазни), с потребители, разпределени от двете страни на горска улица (жилищни и комерсиални смес). Капацитетът на разпределителния трансформатор е 500 кВА, дължината на 10 кВ линията е 385 метра, дължината на нисконапреговата линия е 748 метра, максималната нагрузка е 375 кВ, а годишните часове на загуби са 3400 часа.

• Трифазно снабдяване: Инвестицията е около 250,000 юана, а общата икономическа загуба през жизнения цикъл е около 751,000 юана.

• Единично-фазно снабдяване: Използвайки 10 кВА и 20 кВА единично-фазни трансформатори, инвестициите са около 419,000 юана, а общата икономическа загуба е около 291,000 юана.

Единично-фазната система спестява около 291,000 юана в общата инвестиция в сравнение с трифазната система, а приложението на методите за разпределение на електроенергията в тези типични сценарии е показано в Таблица 1.

3 Анализ на приложимостта на единично-фазното разпределение

В градските райони с висока плътност на нагрузката, единично-фазното разпределение не е подходящо поради две причини: 1) По-високи инвестиционни разходи поради липсата на икономии от мащаба на трансформаторите; 2) Ограничен потенциал за намаление на загубите в кратки нисконапрегови линии.

В селските райони с трифазни нужди (например, оросителни системи) се изискват хибридни единично-трифазни системи за снабдяване. Изберете единично-фазни връзки „фаза-до-фаза“, за да се избегнат скъпи ремонти на 10 кВ питащи линии.

Икономически прагове

• Капацитет на трансформаторите: 50/100/150/200 кВА

• Дължина на линиите: 1–3 км (с интервали от 0.5 км)

• Максимална нагрузка: 50% от капацитета на трансформатора

• Годишни часове на загуби: 3,400

Количественият анализ показва, че икономическата ефективност варира с дължината на линията и нагрузката. Хибридните системи помагат за оптимизиране на инвестициите и минимизиране на загубите.

4 Основни заключения

Обобщавайки, инвестициите и загубите на разпределителните трансформатори показват икономии от мащаба. Голяма масштабна употреба на единично-фазно разпределение не е най-оптималния подход. Икономическата жизнеспособност трябва да бъде оценена въз основа на дължината на разпределителните линии и потреблението на електроенергия. Общо казано, когато капацитетът на трифазния разпределителен трансформатор в областта на разпределителната станция достигне 150 кВА и дължината на нисконапреговата линия надхвърли 1.5 километра, преобразуването на трифазния режим на разпределение в единично-фазен е икономически благоприятно.