Komplexní analýza technologií jednofázových distribučních transformátorů v různých aplikacích
Představte 10 kV linku do centra zatížení. V souladu s principem „malá kapacita, husté body, krátký poloměr“ použijte nový jednofázový distribuční režim, který se vyznačuje výrazným snížením ztrát na nízkém napětí, vysokou kvalitou a spolehlivostí elektřiny. Tento článek analyzuje ekonomiku a spolehlivost jednofázových versus třífázových transformátorů v různých scénářích a poskytuje doporučení pro jejich použití a rozsah aplikace.Jednofázové transformátory jsou klasifikovány podle distribučního režimu: buď s neutrálním bodem strany 10 kV nevedeným (středové napětí připojeno k fázovému napětí UAB/UBC/UAC, „fáze-fáze“), nebo s neutrálním vedením strany 10 kV (středové napětí připojeno k fázovému napětí UAN/UBN/UCN, „fáze-země“), jak je znázorněno na obrázcích 1 a 2.
1 Analýza ztrát v jednofázovém distribučním systému
V jednofázovém distribučním systému pocházejí síťové ztráty ze tří hlavních zdrojů: ztráty jednofázových transformátorů, ztráty vysokonapěťových distribučních linek a ztráty níkonapěťových distribučních linek. Na základě typu D11 je následující výpočet a analýza komplexních linek ztrát.
1.1 Jednofázový distribuční režim a napětí připojení na vysokonapěťové straně
Vysokonapěťová strana používá jednofázový distribuční režim a je připojena mezi fázovými napětím; níkonapěťová strana používá režim jednofázové třídílné soustavy. Ztráta energie v distribuční oblasti se vypočítává jako:
V rovnici RL je odpor linky, Rdz je ekvivalentní odpor níkonapěťové linky (jednotka: Ω); U je 10 kV, T je 8760 h (roční provozní doba) a Upj je 0.38 kV (průměrné napětí na níkonapěťové straně). ΔP je aktivní energie zaznamenaná sekundárním měřením (jednotka: kWh); ΔQ je reaktivní energie zaznamenaná sekundárním měřením (jednotka: kWh); K je korekční koeficient spojený s křivkou zatížení, jeho hodnota je 1.8.
1.2 Jednofázový distribuční režim (vysokonapěťová strana připojená k fázovému napětí)
Vysokonapěťová strana používá jednofázový distribuční režim a je připojena mezi fázovými napětím. Níkonapěťová strana používá režim jednofázové třídílné soustavy. Vzorec pro výpočet ztráty energie v distribuční oblasti je následující:
2 Srovnání aplikace v různých scénářích
Na základě určité oblasti byly vybrány několik typických scénářů aplikace pro srovnání ekonomiky jednofázového a třífázového způsobu distribuce elektrické energie v různých distribučních oblastech. (S ohledem na životnost 15 let a cenu elektrické energie 0.6083 CNY/kWh)
2.1 Malé vesnice s rozprostřeným zatížením
Vesnice č. 1 má 37 obytných uživatelů, včetně 33 jednofázových uživatelů a 4 třífázových uživatelů. Kapacita distribučního transformátoru je 100 kVA, 10 kV linka je 838 metrů dlouhá, níkonapěťová linka je 2170 metrů dlouhá, maximální zatížení je 40 kW a roční ztrátové hodiny jsou 3400 hodin.
Závěr: Celková investice hybridního systému je o přibližně 24 000 CNY vyšší než třífázového systému.
2.2 Vesnice nedosažitelné vysokonapěťovými linkami
Vesnice č. 2 má 75 obytných uživatelů. Kapacita distribučního transformátoru je 150 kVA, 10 kV linka je 752 metrů dlouhá a níkonapěťová linka je 1583 metrů dlouhá. Omezení vysokonapěťové linky způsobilo, že 10 kV linka nemůže dodávat energii v blízkosti, což vedlo k maximální délce linky za měřičem asi 1008 metrů a minimálnímu napětí na konci linky 179 V. Maximální zatížení je 88 kW a roční ztrátové hodiny jsou 3400 hodin.
Závěr: Jednofázový systém ušetří celkově přibližně 34 000 CNY oproti třífázovému systému.
2.3 Velké vesnice s koncentrovaným zatížením
Vesnice č. 3 má 210 obytných uživatelů, včetně 209 jednofázových uživatelů a 1 třífázového uživatele. Kapacita distribučního transformátoru je 400 kVA, 10 kV linka je 855 metrů dlouhá, níkonapěťová linka je 1968 metrů dlouhá, maximální zatížení je 120 kW a roční ztrátové hodiny jsou 3400 hodin.
Závěr: Celková investice hybridního systému je o přibližně 118 000 CNY vyšší než třífázového systému.
2.4 Městské uliční oblasti s zatížením
Tržiště č. 4 má 171 uživatelů (všechny jednofázoví), s zatížením rozprostřeným po obou stranách městské ulice (směs bytových a komerčních zatížení). Kapacita distribučního transformátoru je 500 kVA, 10 kV linka je 385 metrů dlouhá, níkonapěťová linka je 748 metrů dlouhá, maximální zatížení je 375 kW a roční ztrátové hodiny jsou 3400 hodin.
Jednofázový systém ušetří celkově přibližně 291 000 CNY oproti třífázovému systému a aplikace způsobů distribuce energie v těchto typických scénářích je uvedena v tabulce 1.
3 Analýza použitelnosti jednofázové distribuce
V městských oblastech s vysokou hustotou zatížení není jednofázová distribuce vhodná ze dvou důvodů: 1) vyšší investiční náklady kvůli absenci ekonomie škálování transformátorů; 2) omezený potenciál pro snížení ztrát na krátkých níkonapěťových linkách.
V venkovských oblastech s třífázovým zatížením (např. zavlažování polí) je třeba použít hybridní jednofázové/třífázové systémy dodávání. Volte jednofázové připojení fáze-fáze, abyste se vyhnuli nákladnému přestavění 10 kV vedení.
Ekonomické prahy
Kvantitativní analýza ukazuje, že rentabilita se liší podle délky linek a zatížení. Hybridní systémy pomáhají optimalizovat investice a minimalizovat ztráty.
4 Hlavní závěry
V závěru lze říci, že investice a ztráty distribučních transformátorů mají ekonomii škálování. Rozsáhlé použití jednofázové distribuce není optimálním přístupem. Ekonomickou životaschopnost by mělo být hodnoceno na základě délky distribučních linek a spotřeby elektrické energie. Obecně lze říci, že pokud dosáhne kapacita třífázového distribučního transformátoru v distribuční oblasti 150 kVA a délka níkonapěťové linky překročí 1.5 kilometrů, je ekonomicky výhodné převést třífázový způsob distribuce na jednofázový.
