Komprehensibong Pagsusuri ng mga Teknolohiya ng Single-Phase Distribution Transformer sa Maraming Sitwasyon ng Paggamit

Ipagpalit ang linya ng 10 kV sa sentro ng load. Sumunod sa “maliliit na kapasidad, makapal na puntos, maikling radius”, tanggapin ang bagong paraan ng distribusyon ng single-phase, na may napakataas na pagbawas ng low-voltage line loss, mataas na kalidad ng enerhiya, at reliabilidad. Sa pamamagitan ng paghahambing ng ekonomiya at reliabilidad ng single-phase vs three-phase transformers sa iba't ibang sitwasyon, pinag-aaralan ng papel na ito ang kanilang saklaw ng aplikasyon at mga rekomendasyon sa aplikasyon.Ang mga single-phase transformer ay nakaklasi batay sa paraan ng distribusyon: kasama ang neutral point ng 10 kV-side na hindi nilabas (medium-voltage side na konektado sa line voltage U_AB/U_BC/U_AC ng distribution network, “phase-to-phase”), o kasama ang 10 kV-side neutral line na nilabas (medium-voltage side na konektado sa phase voltage U_AN/U_BN/U_CN ng distribution network, “phase-to-ground”), tulad ng ipinapakita sa mga Figura 1 at 2.

1 Pagsusuri ng Pagkawala ng Enerhiya sa Single-Phase Distribution System

Sa isang single-phase distribution system, ang mga pagkawala ng grid ay pangunahing nanggagaling sa tatlong bahagi: pagkawala ng mga single-phase transformer, pagkawala ng high-voltage distribution lines, at pagkawala ng low-voltage distribution lines. Bilang halimbawa, ang D11 type, ang pagsusuri at pagkalkula ng kabuuang line loss ay gayon:

1.1 Paraan ng Distribusyon ng Single-Phase at Konseksyon Voltage ng High-Voltage Side

Ang high-voltage side ay gumagamit ng paraan ng distribusyon ng single-phase at konektado sa pagitan ng mga line voltages; ang low-voltage side ay gumagamit ng single-phase three-wire system mode. Ang pagkawala ng enerhiya sa area ng distribution station ay kinukalkula bilang:

Sa formula, R_L ay ang resistance ng linya, R_dz ay ang katumbas na resistance ng low-voltage line (unit: Ω); U ay 10 kV, T ay 8760 h (annual operating hours), at U_pj ay 0.38 kV (average voltage on the low-voltage side). ΔP ay ang aktibong enerhiya na naitala ng secondary metering (unit: kWh); ΔQ ay ang reaktibong enerhiya na naitala ng secondary metering (unit: kWh); K ay ang correction coefficient na may kaugnayan sa load curve, na may halaga ng 1.8.

1.2 Paraan ng Distribusyon ng Single-Phase (High-Voltage Side Connected to Phase Voltage)

Ang high-voltage side ay gumagamit ng paraan ng distribusyon ng single-phase at konektado sa pagitan ng mga phase voltages. Ang low-voltage side ay gumagamit ng single-phase three-wire system. Ang formula ng pagkalkula ng pagkawala ng enerhiya sa area ng distribution station ay gayon:

2 Paghahambing ng Aplikasyon sa Iba't Ibang Sitwasyon

Bilang halimbawa, ang isang rehiyon, ang ilang tipikal na mga scenario ng aplikasyon ay napili upang ihambing ang ekonomiya ng mga paraan ng distribusyon ng single-phase at three-phase power sa iba't ibang area ng station. (Inaalamin ang 15-year lifecycle at presyo ng kuryente na 0.6083 yuan/kWh)

2.1 Mga Maliit na Baryo na May Nakalat na Load

Ang Baryo #1 ay may 37 residential users, kasama ang 33 single-phase users at 4 three-phase users. Ang capacity ng distribution transformer ay 100 kVA, ang 10 kV line ay 838 metro ang haba, ang low-voltage line ay 2170 metro ang haba, ang maximum load ay 40 kW, at ang annual loss hours ay 3400 oras.

• Three-phase power supply: Ang investment ay humigit-kumulang 401,000 yuan, at ang total economic loss sa buong lifecycle ay humigit-kumulang 125,000 yuan.

• Hybrid single-phase/three-phase power supply: Ang investment ay humigit-kumulang 512,000 yuan, at ang total economic loss ay humigit-kumulang 38,000 yuan.

Conclusion: Ang total investment ng hybrid system ay humigit-kumulang 24,000 yuan mas mataas kaysa sa three-phase system.

2.2 Mga Baryo na Hindi Maabot ng High-Voltage Lines

Ang Baryo #2 ay may 75 residential users. Ang capacity ng distribution transformer ay 150 kVA, ang 10 kV line ay 752 metro ang haba, at ang low-voltage line ay 1583 metro ang haba. Dahil sa limitasyon ng line corridor, ang 10 kV line ay hindi maaaring mag-supply ng power malapit, na nagresulta sa maximum post-meter line length na humigit-kumulang 1008 metro at minimum voltage na 179 V sa dulo ng linya. Ang maximum load ay 88 kW, at ang annual loss hours ay 3400 oras.

• Three-phase power supply: Ang investment ay humigit-kumulang 334,000 yuan, at ang total economic loss sa buong lifecycle ay humigit-kumulang 195,000 yuan.

• Single-phase power supply: Gamit ang 10 kVA at 20 kVA single-phase transformers, ang investment ay humigit-kumulang 468,000 yuan, at ang total economic loss ay humigit-kumulang 27,000 yuan.

Conclusion: Ang single-phase system ay nakakatipid ng humigit-kumulang 34,000 yuan sa total investment kumpara sa three-phase system.

2.3 Malalaking Baryo na May Koncentradong Load

Ang Baryo #3 ay may 210 residential users, kasama ang 209 single-phase users at 1 three-phase user. Ang capacity ng distribution transformer ay 400 kVA, ang 10 kV line ay 855 metro ang haba, ang low-voltage line ay 1968 metro ang haba, ang maximum load ay 120 kW, at ang annual loss hours ay 3400 oras.

• Three-phase power supply: Ang investment ay humigit-kumulang 427,000 yuan, at ang total economic loss sa buong lifecycle ay humigit-kumulang 226,000 yuan.

• Hybrid single-phase/three-phase power supply: Pinapalitan ang orihinal na transformer ng 100 kVA three-phase transformer at ginagamit ang 10 kVA/20 kVA single-phase transformers para sa remote loads, ang investment ay humigit-kumulang 710,000 yuan, at ang total economic loss ay humigit-kumulang 61,000 yuan.

Conclusion: Ang total investment ng hybrid system ay humigit-kumulang 118,000 yuan mas mataas kaysa sa three-phase system.

2.4 Urban Street Load Areas

Ang Market #4 ay may 171 users (lahat single-phase), na may load na nakadistributo sa parehong gilid ng isang urban street (mix ng residential at commercial). Ang capacity ng distribution transformer ay 500 kVA, ang 10 kV line ay 385 metro ang haba, ang low-voltage line ay 748 metro ang haba, ang maximum load ay 375 kW, at ang annual loss hours ay 3400 oras.

• Three-phase power supply: Ang investment ay humigit-kumulang 250,000 yuan, at ang total economic loss sa buong lifecycle ay humigit-kumulang 751,000 yuan.

• Single-phase power supply: Gamit ang 10 kVA at 20 kVA single-phase transformers, ang investment ay humigit-kumulang 419,000 yuan, at ang total economic loss ay humigit-kumulang 291,000 yuan.

Ang single-phase system ay nakakatipid ng humigit-kumulang 291,000 yuan sa total investment kumpara sa three-phase system, at ang aplikasyon ng mga paraan ng power distribution sa mga tipikal na scenario ay ipinapakita sa Table 1.

3 Pagsusuri ng Applicability ng Single-Phase Distribution

Sa mga urban areas na may mataas na load density, ang single-phase distribution ay hindi angkop sa dalawang rason: 1) Mas mataas na investment costs dahil sa kakulangan ng economies of scale ng mga transformer; 2) Limitadong potensyal para sa pagbawas ng pagkawala sa maikling low-voltage lines.

Sa mga rural areas na may three-phase power demands (halimbawa, irrigation ng farmland) kailangan ng hybrid single/three-phase power supply systems. Pumili ng phase-to-phase single-phase connections upang iwasan ang mahal na 10 kV feeder renovation.

Economic Thresholds

• Transformer capacities: 50/100/150/200 kVA

• Line lengths: 1–3 km (sa 0.5-km increments)

• Max load: 50% ng capacity ng transformer

• Annual loss hours: 3,400

Ang quantitative analysis ay nagpapakita na ang cost-effectiveness ay nag-iiba depende sa haba ng linya at load. Ang mga hybrid systems ay tumutulong upang i-optimize ang investment at iminimize ang pagkawala.

4 Pangunahing Conclusion

Sa kabuoan, ang investment at pagkawala ng mga distribution transformer ay nagpapakita ng economies of scale. Ang malaking paggamit ng single-phase power distribution ay hindi ang pinakamainam na paraan. Dapat suriin ang kanyang economic viability batay sa haba ng distribution lines at sa konsumo ng kuryente. Sa pangkalahatan, kapag ang capacity ng three-phase distribution transformer sa isang area ng station ay umabot sa 150 kVA at ang haba ng low-voltage line ay lumampas sa 1.5 kilometers, ang pagbabago ng three-phase power distribution mode sa single-phase ay ekonomiko.