Anàlisi exhaustiva de les tecnologies de transformadors monofàsics de distribució en múltiples escenaris d'aplicació
Introdueix la línia de 10 kV al centre de càrrega. Seguint “petita capacitat, punts densos, radi curt”, adopta el nou mode de distribució monofàsica, que se caracteritza per una reducció notable de la pèrdua en baixa tensió, alta qualitat i fiabilitat de l'energia. A través de la comparació de l'economia i la fiabilitat dels transformadors monofàsics i trifàsics en diferents escenaris, aquest article analitza el seu àmbit d'aplicació i suggeriments d'aplicació.Els transformadors monofàsics es classifiquen segons el mode de distribució: o bé amb el punt neutre del costat de 10 kV no connectat (costat de mitja tensió connectat a la tensió de línia de la xarxa de distribució UAB/UBC/UAC, “fase a fase”), o bé amb la línia neutral del costat de 10 kV connectada (costat de mitja tensió connectat a la tensió de fase de la xarxa de distribució UAN/UBN/UCN, “fase a terra”), com es mostra en les Figures 1 i 2.
1 Anàlisi de pèrdues del sistema de distribució monofàsic
En un sistema de distribució monofàsic, les pèrdues de la xarxa provenen principalment de tres parts: pèrdues dels transformadors monofàsics, pèrdues de les línies de distribució en alta tensió i pèrdues de les línies de distribució en baixa tensió. Prengui's com a exemple el tipus D11, el càlcul i l'anàlisi de la pèrdua total de la línia són els següents.
1.1 Mode de distribució monofàsic i tensió de connexió del costat de mitja tensió
El costat de mitja tensió adopta el mode de distribució monofàsic i es connecta entre tensions de línia; el costat de baixa tensió adopta el mode de sistema de tres fils monofàsic. La pèrdua d'energia de l'àrea de distribució es calcula com:
En la fórmula, RL és la resistència de la línia, Rdz és la resistència equivalent de la línia de baixa tensió (unitat: Ω); U és 10 kV, T és 8760 h (hores d'operació anuals), i Upj és 0.38 kV (tensió mitjana al costat de baixa tensió). ΔP és l'energia activa registrada per la mesura secundària (unitat: kWh); ΔQ és l'energia reactiva registrada per la mesura secundària (unitat: kWh); K és el coeficient de correcció relacionat amb la corba de càrrega, amb un valor de 1.8.
1.2 Mode de distribució monofàsic (costat de mitja tensió connectat a la tensió de fase)
El costat de mitja tensió adopta el mode de distribució monofàsic i es connecta entre tensions de fase. El costat de baixa tensió utilitza el sistema de tres fils monofàsic. La fórmula de càlcul de la pèrdua d'energia de l'àrea de distribució és la següent:
2 Comparació d'aplicacions en diferents escenaris
Prengui's com a exemple una certa regió, es van seleccionar diversos escenaris d'aplicació típics per comparar l'economia dels mètodes de distribució monofàsica i trifàsica en diferents àrees de subestació. (Considerant un cicle de vida de 15 anys i un preu de l'electricitat de 0,6083 yuans/kWh)
2.1 Pobles petits amb càrregues disperses
El poble n.º 1 té 37 usuaris residencials, incloent 33 usuaris monofàsics i 4 usuaris trifàsics. La capacitat del transformador de distribució és de 100 kVA, la línia de 10 kV té 838 metres de llarg, la línia de baixa tensió té 2170 metres de llarg, la càrrega màxima és de 40 kW, i les hores de pèrdua anuals són 3400 hores.
Conclusió: La inversió total del sistema híbrid és d'uns 24.000 yuans superior al sistema trifàsic.
2.2 Pobles inaccessibles per línies de mitja tensió
El poble n.º 2 té 75 usuaris residencials. La capacitat del transformador de distribució és de 150 kVA, la línia de 10 kV té 752 metres de llarg, i la línia de baixa tensió té 1583 metres de llarg. Limitat pel corredor de línia, la línia de 10 kV no pot subministrar energia propera, resultant en una longitud màxima de línia després del comptador d'uns 1008 metres i una tensió mínima al final de la línia de 179 V. La càrrega màxima és de 88 kW, i les hores de pèrdua anuals són 3400 hores.
Conclusió: El sistema monofàsic estalvia uns 34.000 yuans en la inversió total comparat amb el sistema trifàsic.
2.3 Pobles grans amb càrregues concentrades
El poble n.º 3 té 210 usuaris residencials, incloent 209 usuaris monofàsics i 1 usuari trifàsic. La capacitat del transformador de distribució és de 400 kVA, la línia de 10 kV té 855 metres de llarg, la línia de baixa tensió té 1968 metres de llarg, la càrrega màxima és de 120 kW, i les hores de pèrdua anuals són 3400 hores.
Conclusió: La inversió total del sistema híbrid és d'uns 118.000 yuans superior al sistema trifàsic.
2.4 Àrees de càrrega urbana de carrers
El mercat n.º 4 té 171 usuaris (tots monofàsics), amb càrregues distribuïdes als dos costats d'un carrer urbà (mixta residencial i comercial). La capacitat del transformador de distribució és de 500 kVA, la línia de 10 kV té 385 metres de llarg, la línia de baixa tensió té 748 metres de llarg, la càrrega màxima és de 375 kW, i les hores de pèrdua anuals són 3400 hores.
El sistema monofàsic estalvia uns 291.000 yuans en la inversió total comparat amb el sistema trifàsic, i l'aplicació dels mètodes de distribució d'energia en aquests escenaris típics es mostra a la Taula 1.
3 Anàlisi de l'aplicabilitat de la distribució monofàsica
En àrees urbanes amb una densitat de càrrega elevada, la distribució monofàsica no és adequada per dues raons: 1) Despeses d'inversió més altes degut a la falta d'economies d'escala dels transformadors; 2) Potencial limitat de reducció de pèrdues en línies de baixa tensió curtes.
Àrees rurals amb necessitats de potència trifàsica (per exemple, reg de terres de cultiu) requereixen sistemes de subministrament híbrids monofàsics/trifàsics. Opteu per connexions monofàsiques fase a fase per evitar costoses reformes de les línies de alimentació de 10 kV.
Limits econòmics
L'anàlisi quantitativa revela que la rentabilitat varia amb la longitud de la línia i la càrrega. Els sistemes híbrids ajuden a optimitzar la inversió i a minimitzar les pèrdues.
4 Conclusions principals
En resum, la inversió i les pèrdues dels transformadors de distribució mostren economies d'escala. L'ús extensiu de la distribució monofàsica no és l'enfocament òptim. La seva viabilitat econòmica hauria de ser avaluada basant-se tant en la longitud de les línies de distribució com en el consum d'electricitat. En general, quan la capacitat del transformador de distribució trifàsic en una àrea de subestació arriba a 150 kVA i la longitud de la línia de baixa tensió supera 1,5 quilòmetres, convertir el mode de distribució trifàsic en el monofàsic és econòmicament favorable.
