ניתוח מקיף של טכנולוגיות מפצלים חד-פאזיים בתרבויות יישום מרובות

הצג את קו ה-10 kV למרכז העומס. בהתאם ל"קיבולת קטנה, נקודות צפופות, רדיוס קצר", אימץ את מודל הפצת הגליל האחד החדש, המאפיין ירידה ניכרת בחסרונות מתח נמוך, איכות חשמל גבוהה ואמינות. על ידי השוואת הכלכלה והאמינות של טרנספורמרים חד-פאזיים מול טרנספורמרים שלושה-פאזיים בתרשישיות שונות, מאמר זה מנתח את תחום התפוצה וההצעות ליישום שלהם.טרנספורמרים חד-פאזיים ממיינים לפי מודל הפצה: או עם נקודת הניטרלי של הצד ה-10 kV לא מובילה (צד בינוני מחובר למתח הקו של הרשת U_AB/U_BC/U_AC, "בינה לפאזה"), או עם קו הניטרלי של הצד ה-10 kV מובילה (צד בינוני מחובר למתח הפאזה של הרשת U_AN/U_BN/U_CN, "בינה לקרקע"), כפי שמוצג בדיאגרמות 1 ו-2.

1 ניתוח חסרונות מערכת הפצת גליל אחד

במערכת הפצת גליל אחד, החסרונות ברשת מגיעים בעיקר משלושה מקורות: חסרונות של טרנספורמרים חד-פאזיים, חסרונות של קווי פיזור מתח גבוה וחסרונות של קווי פיזור מתח נמוך. תוך כדי שימוש בסוג D11 כדוגמה, החישוב והניתוח של החסרונות המשולבים הם כדלקמן.

1.1 מודל הפצת גליל אחד ומתח חיבור הצד הגבוה

הצד הגבוה אימץ את מודל הפצת הגליל האחד ומחובר בין מתחי קו; הצד הנמוך אימץ את מודל מערכת של גליל אחד בשלושה חוטים. החסרונות של תחנת הפצה מחושבים כך:

בנוסחה, R_L הוא התנגדות הקו, R_dz הוא ההתנגדות השקולה של הקו במתח נמוך (יחידות: Ω); U הוא 10 kV, T הוא 8760 שעות (שעות פעולה שנתיות), ו-U_pj הוא 0.38 kV (מתח ממוצע בצד הנמוך). ΔP הוא האנרגיה הפעילה שנמדדה על ידי מדידת שנייה (יחידות: kWh); ΔQ הוא האנרגיה הלא פעילה שנמדדה על ידי מדידת שנייה (יחידות: kWh); K הוא מקדם התיקון הקשור לגרף העומס, עם ערך של 1.8.

1.2 מודל הפצת גליל אחד (צד גבוה מחובר למתח פאזה)

הצד הגבוה אימץ את מודל הפצת הגליל האחד ומחובר בין מתחי פאזה. הצד הנמוך משתמש במערכת של גליל אחד בשלושה חוטים. נוסחת החישוב של החסרונות של תחנת הפצה היא כדלקמן:

2 השוואת יישומים בתרשישיות שונות

כדוגמה לתוך אזור מסוים, נבחרו מספר תרחישים יישומיים טיפוסיים להשוואת הכלכלה של שיטות הפצת גליל אחד ושלושה פאזות בתחנות שונות. (בהתחשב במחזור חיים של 15 שנים ובמחיר חשמל של 0.6083 יואן/kWh)

2.1 כפרים קטנים עם עומסים מפוזרים

כפר מספר 1 כולל 37 משתמשים דיירים, כולל 33 משתמשים חד-פאזיים ו-4 משתמשים שלושה-פאזיים. הקיבולת של טרנספורם הפצה היא 100 kVA, קו ה-10 kV באורך 838 מטרים, קו המתח הנמוך באורך 2170 מטרים, העומס המקסימלי הוא 40 kW, ושעות החסרונות השנתיות הן 3400 שעות.

• ספק חשמל שלושה-פאזי: ההשקעה היא בערך 401,000 יואן, וההפסד הכללי לאורך המחזור החיים הוא בערך 125,000 יואן.

• ספק חשמל משולב חד-פאזי/שלושה-פאזי: ההשקעה היא בערך 512,000 יואן, וההפסד הכללי הוא בערך 38,000 יואן.

מסקנה: ההשקעה הכוללת של המערכת המשולבת גבוהה בערך 24,000 יואן מההệקה של המערכת שלושה-פאזית.

2.2 כפרים שלא ניתן להגיע אליהם בקווי מתח גבוה

כפר מספר 2 כולל 75 משתמשים דיירים. הקיבולת של טרנספורם הפצה היא 150 kVA, קו ה-10 kV באורך 752 מטרים, וקו המתח הנמוך באורך 1583 מטרים. בשל הגבלות במסדרון הקו, קו ה-10 kV אינו יכול לספק חשמל בקרבת מקום, מה שהופך את אורך הקו המירבי אחרי המונה לבערך 1008 מטרים ואת המתח המינימלי לקצה הקו ל-179 V. העומס המקסימלי הוא 88 kW, ושעות החסרונות השנתיות הן 3400 שעות.

• ספק חשמל שלושה-פאזי: ההשקעה היא בערך 334,000 יואן, וההפסד הכללי לאורך המחזור החיים הוא בערך 195,000 יואן.

• ספק חשמל חד-פאזי: באמצעות טרנספורמי 10 kVA ו-20 kVA חד-פאזיים, ההשקעה היא בערך 468,000 יואן, וההפסד הכללי הוא בערך 27,000 יואן.

מסקנה: המערכת החד-פאזית חוסכת בערך 34,000 יואן בהשקעה כוללת לעומת המערכת שלושה-פאזית.

2.3 כפרים גדולים עם עומסים מרוכזים

כפר מספר 3 כולל 210 משתמשים דיירים, כולל 209 משתמשים חד-פאזיים ומשתמש אחד שלושה-פאזי. הקיבולת של טרנספורם הפצה היא 400 kVA, קו ה-10 kV באורך 855 מטרים, קו המתח הנמוך באורך 1968 מטרים, העומס המקסימלי הוא 120 kW, ושעות החסרונות השנתיות הן 3400 שעות.

• ספק חשמל שלושה-פאזי: ההשקעה היא בערך 427,000 יואן, וההפסד הכללי לאורך המחזור החיים הוא בערך 226,000 יואן.

• ספק חשמל משולב חד-פאזי/שלושה-פאזי: החלפת הטרנספורם המקורי בטרנספורם שלושה-פאזי של 100 kVA ושימוש בטרנספורמי 10 kVA/20 kVA חד-פאזיים עבור עומסים מרוחקים, ההשקעה היא בערך 710,000 יואן, וההפסד הכללי הוא בערך 61,000 יואן.

מסקנה: ההשקעה הכוללת של המערכת המשולבת גבוהה בערך 118,000 יואן מההשקעה של המערכת שלושה-פאזית.

2.4 אזורי עומסים ברחובות עירוניים

שוק מספר 4 כולל 171 משתמשים (כלם חד-פאזיים), עם עומסים מפוזרים לאורך שני הצדדים של רחוב עירוני (מישלב דיור ועסקים). הקיבולת של טרנספורם הפצה היא 500 kVA, קו ה-10 kV באורך 385 מטרים, קו המתח הנמוך באורך 748 מטרים, העומס המקסימלי הוא 375 kW, ושעות החסרונות השנתיות הן 3400 שעות.

• ספק חשמל שלושה-פאזי: ההשקעה היא בערך 250,000 יואן, וההפסד הכללי לאורך המחזור החיים הוא בערך 751,000 יואן.

• ספק חשמל חד-פאזי: באמצעות טרנספורמי 10 kVA ו-20 kVA חד-פאזיים, ההשקעה היא בערך 419,000 יואן, וההפסד הכללי הוא בערך 291,000 יואן.

המערכת החד-פאזית חוסכת בערך 291,000 יואן בהשקעה כוללת לעומת המערכת שלושה-פאזית, ויישום שיטות הפצה אלו בתרשישיות טיפוסיות מוצגות בטבלה 1.

3 ניתוח התאימות של הפצת גליל אחד

באזורים עירוניים עם צפיפות עומס גבוהה, הפצת גליל אחד אינה מתאימה לשני סיבות: 1) עלויות השקעה גבוהות יותר עקב חוסר כלכלת סקלה בטרנספורמים; 2) פוטנציאל מוגבל להפחתת חסרונות בקווי מתח נמוך קצרים.

באזורים כפריים עם דרישות שלושה-פאזיות (למשל, השקיה חקלאית) נדרשות מערכות ספק חשמל משולבות חד-פאזי/שלושה-פאזי. בחר בחיבורים חד-פאזיים בין פאזה לפאזה כדי למנוע שיפוצים יקרים בקווי מזון של 10 kV.

resholdים כלכליים

• קיבולת טרנספורמים: 50/100/150/200 kVA

• אורך קווים: 1–3 ק"מ (בשכבות של 0.5 ק"מ)

• עומס מקסימלי: 50% מהקיבולת של הטרנספורם

• שעות חסרונות שנתיות: 3,400

ניתוח כמותי מראה כי ההגיון הכלכלי משתנה לאורך הקו ואל העומס. מערכות משולבות עוזרות להפוך את ההשקעה ולהפחית את החסרונות.

4 מסקנות ראשיות

לסיכום, ההשקעה והחסרונות של טרנספורמי הפצה מציגים כלכלת סקלה. שימוש גדול בהפצת גליל אחד אינו השיטה הטובה ביותר. יש להעריך את ההגיון הכלכלי שלו בהתאם לאורך קווי הפצה וצריכת חשמל. באופן כללי, כאשר הקיבולת של טרנספורם הפצה שלושה-פאזי בתחנה מגיעה ל-150 kVA ואורך הקו במתח נמוך עולה על 1.5 ק"מ, המעבר ממשטח שלושה-פאזי למשטח חד-פאזי הוא הכלכלי.