Комплексна анализа на технологии за еднофазни дистрибутивни трансформатори во многу апликација сценарија

Воведете 10 кВ линија до центарот на напонот. Следејќи „мала капацитет, густо распределени точки, краток радиус“, прифатете новата еднофазна дистрибутивна метода, која се карактеризира со значително намалување на загубите при ниски напон, висока квалитет на енергијата и надежност. Со споредување на економијата и надежноста на еднофазните и трифазните трансформатори во различни сценарија, овој труд анализира нивната примена и препораки за употреба.Еднофазните трансформатори се класифицираат според начинот на дистрибуција: или со неизведена нулта точка од страната на 10 кВ (среден напон конечен на линискиот напон U_AB/U_BC/U_AC, „фаза-до-фаза“), или со изведена нулта линија од страната на 10 кВ (среден напон конечен на фазискиот напон U_AN/U_BN/U_CN, „фаза-до-земја“), како што е прикажано на слики 1 и 2.

1 Анализа на загубите во еднофазен дистрибутивен систем

Во еднофазен дистрибутивен систем, загубите во мрежата главно доаѓаат од три делови: загуби на еднофазните трансформатори, загуби на високонапонските дистрибутивни линии и загуби на нисконапонските дистрибутивни линии. Како пример, за тип D11, пресметката и анализа на целосните линиски загуби е следна.

1.1 Еднофазен дистрибутивен модел и поврзан напон на високонапонска страна

Високонапонската страна користи еднофазен дистрибутивен модел и е поврзана помеѓу линиски напони; нисконапонската страна користи еднофазен третрећен систем. Загубата на моќ во дистрибутивната област се пресметува како:

Во формулата, R_L е отпорот на линијата, R_dz е еквивалентниот отпор на нисконапонската линија (единица: Ω); U е 10 кВ, T е 8760 ч (годишни работни часови), а U_pj е 0.38 кВ (просечен напон на нисконапонската страна). ΔP е активната енергија запишана од вторичното мерење (единица: кВх); ΔQ е реактивната енергија запишана од вторичното мерење (единица: кВх); K е поправен коефициент поврзан со кривата на оптоварување, со вредност 1.8.

1.2 Еднофазен дистрибутивен модел (високонапонска страна поврзана на фазиски напон)

Високонапонската страна користи еднофазен дистрибутивен модел и е поврзана помеѓу фазиски напони. Нисконапонската страна користи еднофазен третрећен систем. Формулата за пресметка на загубата на моќ во дистрибутивната област е следна:

2 Споредба на примената во различни сценарија

Како пример, за определена област, беа избрани неколку типични сценарија за споредба на економијата на еднофазната и трифазната дистрибутивна метода во различни области (со разгледување на временски период од 15 години и цена на електричеството од 0.6083 јуан/кВх).

2.1 Мали села со расфрлани оптоварувања

Село #1 има 37 домашни корисници, вклучувајќи 33 еднофазни корисника и 4 трифазни корисника. Капацитетот на дистрибутивниот трансформатор е 100 кВА, 10 кВ линијата е долга 838 метри, нисконапонската линија е долга 2170 метри, максималното оптоварување е 40 кВ, а годишните часови на загуба се 3400 часа.

• Трифазно снабдување: Инвестицијата е околу 401.000 јуани, а целосната економска загуба во временскиот период е околу 125.000 јуани.

• Хибридно еднофазно/трифазно снабдување: Инвестицијата е околу 512.000 јуани, а целосната економска загуба е околу 38.000 јуани.

Заклучок: Целосната инвестиција на хибридниот систем е околу 24.000 јуани повеќе од трифазниот систем.

2.2 Села недостапни за високонапонски линии

Село #2 има 75 домашни корисници. Капацитетот на дистрибутивниот трансформатор е 150 кВА, 10 кВ линијата е долга 752 метри, а нисконапонската линија е долга 1583 метри. Ограничен со коридорот на линијата, 10 кВ линијата не може да достави енергија близу, што резултира со максимална должина на линијата по мерењето од околу 1008 метри и минимален напон на крајот на линијата од 179 В. Максималното оптоварување е 88 кВ, а годишните часови на загуба се 3400 часа.

• Трифазно снабдување: Инвестицијата е околу 334.000 јуани, а целосната економска загуба во временскиот период е околу 195.000 јуани.

• Еднофазно снабдување: Користејќи 10 кВА и 20 кВА еднофазни трансформатори, инвестицијата е околу 468.000 јуани, а целосната економска загуба е околу 27.000 јуани.

Заклучок: Еднофазниот систем ја спестува околу 34.000 јуани целосната инвестиција во споредба со трифазниот систем.

2.3 Големи села со концентрирани оптоварувања

Село #3 има 210 домашни корисници, вклучувајќи 209 еднофазни корисници и 1 трифазен корисник. Капацитетот на дистрибутивниот трансформатор е 400 кВА, 10 кВ линијата е долга 855 метри, нисконапонската линија е долга 1968 метри, максималното оптоварување е 120 кВ, а годишните часови на загуба се 3400 часа.

• Трифазно снабдување: Инвестицијата е околу 427.000 јуани, а целосната економска загуба во временскиот период е околу 226.000 јуани.

• Хибридно еднофазно/трифазно снабдување: Заменувајќи оригиналниот трансформатор со 100 кВА трифазен трансформатор и користејќи 10 кВА/20 кВА еднофазни трансформатори за далечни оптоварувања, инвестицијата е околу 710.000 јуани, а целосната економска загуба е околу 61.000 јуани.

Заклучок: Целосната инвестиција на хибридниот систем е околу 118.000 јуани повеќе од трифазниот систем.

2.4 Урбански улични области на оптоварување

Пазар #4 има 171 корисници (сите еднофазни), со оптоварувања распределени по двата страни на урбанска улица (месинг на жилишни и комерцијални корисници). Капацитетот на дистрибутивниот трансформатор е 500 кВА, 10 кВ линијата е долга 385 метри, нисконапонската линија е долга 748 метри, максималното оптоварување е 375 кВ, а годишните часови на загуба се 3400 часа.

• Трифазно снабдување: Инвестицијата е околу 250.000 јуани, а целосната економска загуба во временскиот период е околу 751.000 јуани.

• Еднофазно снабдување: Користејќи 10 кВА и 20 кВА еднофазни трансформатори, инвестицијата е околу 419.000 јуани, а целосната економска загуба е околу 291.000 јуани.

Еднофазниот систем ја спестува околу 291.000 јуани целосната инвестиција во споредба со трифазниот систем, а примената на методите за дистрибуција на енергија во овие типични сценарија е прикажана во Табела 1.

3 Анализа на применивоста на еднофазната дистрибуција

Во урбански области со висока густина на оптоварување, еднофазната дистрибуција не е прифатлива поради две причини: 1) Повисени инвестициони трошоци поради недостиг на економија на скала на трансформаторите; 2) Ограничен потенцијал за намалување на загубите во кратки нисконапонски линии.

Руралните области со потреба за трифазна енергија (на пример, за земјоделско насивање) бараат хибридни еднофазни/трифазни системи за снабдување. Изберете еднофазни врски „фаза-до-фаза“ за да се избегнат скапи реконструкции на 10 кВ линијата.

Економски прагови

• Капацитети на трансформаторите: 50/100/150/200 кВА

• Должини на линиите: 1–3 км (во инкременти од 0.5 км)

• Максимално оптоварување: 50% од капацитетот на трансформаторот

• Годишни часови на загуба: 3.400

Квантитативната анализа покажува дека ефикасната стойност варира со должината на линијата и оптоварувањето. Хибридните системи помагаат да се оптимизираат инвестициите и да се минимизираат загубите.

4 Главни заклучоци

Заклучувајќи, инвестициите и загубите на дистрибутивните трансформатори покажуваат економија на скала. Широко користење на еднофазна дистрибуција на енергија не е оптимален пристап. Нејзината економска жизнеспособност треба да се оцени на основа на должината на дистрибутивните линии и консумацијата на електричество. Воопшто, кога капацитетот на трифазниот дистрибутивен трансформатор во областа достигне 150 кВА и должината на нисконапонската линија надмине 1.5 километри, превртувањето на трифазната дистрибутивна метода во еднофазна е економски предвидливо.