تحلیل جامع فنآوریهای ترانسفورماتور توزیع تکفاز در سناریوهای کاربردی متعدد
خط ۱۰ کیلوولت را به مرکز بار معرفی کنید. با توجه به "ظرفیت کوچک، نقاط متراکم، شعاع کوتاه"، از مدل توزیع یکفازی جدید استفاده کنید که دارای کاهش قابل توجه خطای ولتاژ پایین، کیفیت بالای انرژی و قابلیت اطمینان است. با مقایسه اقتصادی و قابلیت اطمینان ترانسفورماتورهای یکفازی و سهفازی در سناریوهای مختلف، این مقاله محدوده کاربرد و پیشنهادات کاربرد آنها را تحلیل میکند.ترانسفورماتورهای یکفازی بر اساس مدل توزیع طبقهبندی میشوند: یا با نقطه نیمهگذری ۱۰ کیلوولت بدون خروج (طرف متوسط به ولتاژ خط UAB/UBC/UAC شبکه توزیع وصل میشود، "فاز به فاز")، یا با خط نیمهگذری ۱۰ کیلوولت خارج شده (طرف متوسط به ولتاژ فاز UAN/UBN/UCN شبکه توزیع وصل میشود، "فاز به زمین")، همانطور که در شکلهای ۱ و ۲ نشان داده شده است.
۱ تحلیل ضایعات سیستم توزیع یکفازی
در سیستم توزیع یکفازی، ضایعات شبکه عمدتاً از سه بخش ناشی میشود: ضایعات ترانسفورماتورهای یکفازی، ضایعات خطوط توزیع ولتاژ بالا و ضایعات خطوط توزیع ولتاژ پایین. با در نظر گرفتن نوع D11 به عنوان مثال، محاسبه و تحلیل ضایعات خطی کامل به صورت زیر است.
۱.۱ مدل توزیع یکفازی و ولتاژ وصل شده به طرف ولتاژ بالا
طرف ولتاژ بالا از مدل توزیع یکفازی استفاده میکند و بین ولتاژهای خط وصل میشود؛ طرف ولتاژ پایین از مدل سیستم سهسیمی یکفازی استفاده میکند. ضایعات قدرت منطقه توزیع به صورت زیر محاسبه میشود:
در این فرمول، RL مقاومت خط، Rdz مقاومت معادل خط ولتاژ پایین (واحد: Ω); U برابر ۱۰ کیلوولت، T برابر ۸۷۶۰ ساعت (ساعات عملیاتی سالانه)، و Upj برابر ۰.۳۸ کیلوولت (ولتاژ متوسط طرف ولتاژ پایین) است. ΔP انرژی فعال ثبت شده توسط دستگاه متر دوم (واحد: کیلوواتساعت)؛ ΔQ انرژی غیرفعال ثبت شده توسط دستگاه متر دوم (واحد: کیلوواتساعت)؛ K ضریب اصلاح مربوط به منحنی بار با مقدار ۱.۸ است.
۱.۲ مدل توزیع یکفازی (طرف ولتاژ بالا به ولتاژ فاز وصل شده)
طرف ولتاژ بالا از مدل توزیع یکفازی استفاده میکند و بین ولتاژهای فاز وصل میشود. طرف ولتاژ پایین از سیستم سهسیمی یکفازی استفاده میکند. فرمول محاسبه ضایعات قدرت منطقه توزیع به صورت زیر است:
۲ مقایسه کاربرد در سناریوهای مختلف
با در نظر گرفتن منطقهای خاص، چند سناریوی کاربردی معمول انتخاب شد تا اقتصادی بودن روشهای توزیع یکفازی و سهفازی در مناطق مختلف مقایسه شود. (با در نظر گرفتن دوره عمر ۱۵ ساله و قیمت برق ۰.۶۰۸۳ یوان/کیلوواتساعت)
۲.۱ روستاهای کوچک با بارهای پراکنده
روستای شماره ۱ دارای ۳۷ کاربر مسکونی است، شامل ۳۳ کاربر یکفازی و ۴ کاربر سهفازی. ظرفیت ترانسفورماتور توزیع ۱۰۰ کیلوولت-آمپر، خط ۱۰ کیلوولت ۸۳۸ متر طول دارد، خط ولتاژ پایین ۲۱۷۰ متر طول دارد، بار حداکثر ۴۰ کیلووات و ساعات ضایعات سالانه ۳۴۰۰ ساعت است.
نتیجه: سرمایهگذاری کل سیستم هیبریدی حدود ۲۴,۰۰۰ یوان بیشتر از سیستم سهفازی است.
۲.۲ روستاهایی که با خطوط ولتاژ بالا قابل دسترسی نیستند
روستای شماره ۲ دارای ۷۵ کاربر مسکونی است. ظرفیت ترانسفورماتور توزیع ۱۵۰ کیلوولت-آمپر، خط ۱۰ کیلوولت ۷۵۲ متر طول دارد و خط ولتاژ پایین ۱۵۸۳ متر طول دارد. به دلیل محدودیت مسیر خط، خط ۱۰ کیلوولت نمیتواند نزدیک تامین برق کند، که منجر به طول خط بعد از متر حدود ۱۰۰۸ متر و ولتاژ حداقل ۱۷۹ ولت در انتهای خط میشود. بار حداکثر ۸۸ کیلووات و ساعات ضایعات سالانه ۳۴۰۰ ساعت است.
نتیجه: سیستم یکفازی حدود ۳۴,۰۰۰ یوان در سرمایهگذاری کل نسبت به سیستم سهفازی صرفهجویی میکند.
۲.۳ روستاهای بزرگ با بارهای متمرکز
روستای شماره ۳ دارای ۲۱۰ کاربر مسکونی است، شامل ۲۰۹ کاربر یکفازی و ۱ کاربر سهفازی. ظرفیت ترانسفورماتور توزیع ۴۰۰ کیلوولت-آمپر، خط ۱۰ کیلوولت ۸۵۵ متر طول دارد، خط ولتاژ پایین ۱۹۶۸ متر طول دارد، بار حداکثر ۱۲۰ کیلووات و ساعات ضایعات سالانه ۳۴۰۰ ساعت است.
نتیجه: سرمایهگذاری کل سیستم هیبریدی حدود ۱۱۸,۰۰۰ یوان بیشتر از سیستم سهفازی است.
۲.۴ مناطق بار شهری خیابانها
بازار شماره ۴ دارای ۱۷۱ کاربر (همه یکفازی) است، با بارهایی که در دو طرف یک خیابان شهری (مخلوط مسکونی و تجاری) توزیع شدهاند. ظرفیت ترانسفورماتور توزیع ۵۰۰ کیلوولت-آمپر، خط ۱۰ کیلوولت ۳۸۵ متر طول دارد، خط ولتاژ پایین ۷۴۸ متر طول دارد، بار حداکثر ۳۷۵ کیلووات و ساعات ضایعات سالانه ۳۴۰۰ ساعت است.
سیستم یکفازی حدود ۲۹۱,۰۰۰ یوان در سرمایهگذاری کل نسبت به سیستم سهفازی صرفهجویی میکند، و کاربرد روشهای توزیع برق در این سناریوهای معمول در جدول ۱ نشان داده شده است.
۳ تحلیل قابلیت استفاده از توزیع یکفازی
در مناطق شهری با چگالی بار بالا، توزیع یکفازی به دو دلیل مناسب نیست: ۱) هزینههای سرمایهگذاری بالاتر به دلیل عدم مقیاس اقتصادی ترانسفورماتورها؛ ۲) محدودیت بالقوه کاهش ضایعات در خطوط ولتاژ پایین کوتاه.
مناطق روستایی با تقاضای سهفازی (مانند آبیاری زمینهای کشاورزی) نیاز به سیستمهای تامین برق هیبریدی یکفازی/سهفازی دارند. از اتصالات یکفازی فاز به فاز برای جلوگیری از هزینههای بازسازی خط ۱۰ کیلوولت استفاده کنید.
آستانههای اقتصادی
تحلیل کمی نشان میدهد که ارزش اقتصادی با طول خط و بار متفاوت است. سیستمهای هیبریدی به بهینهسازی سرمایهگذاری و کاهش ضایعات کمک میکنند.
۴ نتایج اصلی
به طور خلاصه، سرمایهگذاری و ضایعات ترانسفورماتورهای توزیع مقیاس اقتصادی دارند. استفاده گسترده از توزیع یکفازی روش بهینه نیست. ارزش اقتصادی آن باید بر اساس طول خطوط توزیع و مصرف برق ارزیابی شود. به طور کلی، وقتی ظرفیت ترانسفورماتور توزیع سهفازی در منطقه توزیع به ۱۵۰ کیلوولت-آمپر میرسد و طول خط ولتاژ پایین بیش از ۱.۵ کیلومتر است، تبدیل مدل توزیع سهفازی به یکفازی از لحاظ اقتصادی مطلوب است.
