Analisis Lengkap Teknologi Transformator Distribusi Fasa Tunggal dalam Berbagai Skenario Aplikasi

Perkenalkan laluan 10 kV ke pusat beban. Mengikut "“kapasiti kecil, titik padat, jejari pendek”", gunakan mod pengagihan fasa tunggal yang baru, yang mempunyai ciri-ciri penurunan kerugian voltan rendah yang ketara, kualiti kuasa yang tinggi, dan kebolehpercayaan. Dengan membandingkan ekonomi dan kebolehpercayaan transformator fasa tunggal berbanding tiga fasa dalam pelbagai skenario, makalah ini menganalisis lingkup aplikasi dan cadangan aplikasinya.Transformator fasa tunggal diklasifikasikan mengikut mod pengagihan: sama ada dengan titik neutral sisi 10 kV tidak dikeluarkan (sisi voltan sederhana disambungkan kepada voltan laluan U_AB/U_BC/U_AC, "“fasa-ke-fasa”"), atau dengan laluan neutral sisi 10 kV dikeluarkan (sisi voltan sederhana disambungkan kepada voltan fasa U_AN/U_BN/U_CN, "“fasa-ke-tanah”"), seperti yang ditunjukkan pada Gambaraj 1 dan 2.

1 Analisis Kerugian Sistem Pengagihan Fasa Tunggal

Dalam sistem pengagihan fasa tunggal, kerugian grid utamanya datang dari tiga bahagian: kerugian transformator fasa tunggal, kerugian laluan pengagihan voltan tinggi, dan kerugian laluan pengagihan voltan rendah. Mengambil contoh jenis D11, pengiraan dan analisis kerugian laluan menyeluruh adalah seperti berikut.

1.1 Mod Pengagihan Fasa Tunggal dan Voltan Sambungan Sisi Voltan Tinggi

Sisi voltan tinggi menggunakan mod pengagihan fasa tunggal dan disambungkan antara voltan laluan; sisi voltan rendah menggunakan mod sistem tiga wayar fasa tunggal. Kerugian kuasa kawasan stesen pengagihan dihitung sebagai:

Dalam formula, R_L adalah rintangan laluan, R_dz adalah rintangan setara laluan voltan rendah (unit: Ω); U adalah 10 kV, T adalah 8760 jam (jam operasi tahunan), dan U_pj adalah 0.38 kV (voltan purata pada sisi voltan rendah). ΔP adalah tenaga aktif yang direkodkan oleh pengukuran sekunder (unit: kWh); ΔQ adalah tenaga reaktif yang direkodkan oleh pengukuran sekunder (unit: kWh); K adalah pekali pembetulan berkaitan dengan kurva beban, dengan nilai 1.8.

1.2 Mod Pengagihan Fasa Tunggal (Sisi Voltan Tinggi Disambungkan ke Voltan Fasa)

Sisi voltan tinggi menggunakan mod pengagihan fasa tunggal dan disambungkan antara voltan fasa. Sisi voltan rendah menggunakan sistem tiga wayar fasa tunggal. Formula pengiraan kerugian kuasa kawasan stesen pengagihan adalah seperti berikut:

2 Perbandingan Aplikasi dalam Pelbagai Skenario

Mengambil suatu kawasan sebagai contoh, beberapa skenario aplikasi tipikal dipilih untuk membandingkan ekonomi kaedah pengagihan kuasa fasa tunggal dan tiga fasa dalam pelbagai kawasan stesen. (Mengambil kira siklus hayat 15 tahun dan harga elektrik 0.6083 yuan/kWh)

2.1 Kampung Kecil dengan Beban Terpencar

Kampung #1 mempunyai 37 pengguna perumahan, termasuk 33 pengguna fasa tunggal dan 4 pengguna tiga fasa. Kapasiti transformator pengagihan adalah 100 kVA, laluan 10 kV adalah 838 meter panjang, laluan voltan rendah adalah 2170 meter panjang, beban maksimum adalah 40 kW, dan jam kerugian tahunan adalah 3400 jam.

• Pembekalan tiga fasa: Pelaburan adalah kira-kira 401,000 yuan, dan jumlah kerugian ekonomi sepanjang siklus hidup adalah kira-kira 125,000 yuan.

• Pembekalan hibrid fasa tunggal/tiga fasa: Pelaburan adalah kira-kira 512,000 yuan, dan jumlah kerugian ekonomi adalah kira-kira 38,000 yuan.

Kesimpulan: Jumlah pelaburan sistem hibrid adalah kira-kira 24,000 yuan lebih tinggi daripada sistem tiga fasa.

2.2 Kampung yang Tidak Boleh Dicapai oleh Laluan Voltan Tinggi

Kampung #2 mempunyai 75 pengguna perumahan. Kapasiti transformator pengagihan adalah 150 kVA, laluan 10 kV adalah 752 meter panjang, dan laluan voltan rendah adalah 1583 meter panjang. Terhad oleh koridor laluan, laluan 10 kV tidak dapat membekalkan kuasa berdekatan, mengakibatkan panjang laluan maksimum selepas meter adalah kira-kira 1008 meter dan voltan minimum pada hujung laluan adalah 179 V. Beban maksimum adalah 88 kW, dan jam kerugian tahunan adalah 3400 jam.

• Pembekalan tiga fasa: Pelaburan adalah kira-kira 334,000 yuan, dan jumlah kerugian ekonomi sepanjang siklus hidup adalah kira-kira 195,000 yuan.

• Pembekalan fasa tunggal: Menggunakan transformator fasa tunggal 10 kVA dan 20 kVA, pelaburan adalah kira-kira 468,000 yuan, dan jumlah kerugian ekonomi adalah kira-kira 27,000 yuan.

Kesimpulan: Sistem fasa tunggal menjimatkan kira-kira 34,000 yuan dalam jumlah pelaburan berbanding dengan sistem tiga fasa.

2.3 Kampung Besar dengan Beban Berpusat

Kampung #3 mempunyai 210 pengguna perumahan, termasuk 209 pengguna fasa tunggal dan 1 pengguna tiga fasa. Kapasiti transformator pengagihan adalah 400 kVA, laluan 10 kV adalah 855 meter panjang, laluan voltan rendah adalah 1968 meter panjang, beban maksimum adalah 120 kW, dan jam kerugian tahunan adalah 3400 jam.

• Pembekalan tiga fasa: Pelaburan adalah kira-kira 427,000 yuan, dan jumlah kerugian ekonomi sepanjang siklus hidup adalah kira-kira 226,000 yuan.

• Pembekalan hibrid fasa tunggal/tiga fasa: Menggantikan transformator asal dengan transformator tiga fasa 100 kVA dan menggunakan transformator fasa tunggal 10 kVA/20 kVA untuk beban jauh, pelaburan adalah kira-kira 710,000 yuan, dan jumlah kerugian ekonomi adalah kira-kira 61,000 yuan.

Kesimpulan: Jumlah pelaburan sistem hibrid adalah kira-kira 118,000 yuan lebih tinggi daripada sistem tiga fasa.

2.4 Kawasan Beban Jalan Bandar

Pasar #4 mempunyai 171 pengguna (semua fasa tunggal), dengan beban tersebar di kedua-dua sisi jalan bandar (campuran perumahan dan komersial). Kapasiti transformator pengagihan adalah 500 kVA, laluan 10 kV adalah 385 meter panjang, laluan voltan rendah adalah 748 meter panjang, beban maksimum adalah 375 kW, dan jam kerugian tahunan adalah 3400 jam.

• Pembekalan tiga fasa: Pelaburan adalah kira-kira 250,000 yuan, dan jumlah kerugian ekonomi sepanjang siklus hidup adalah kira-kira 751,000 yuan.

• Pembekalan fasa tunggal: Menggunakan transformator fasa tunggal 10 kVA dan 20 kVA, pelaburan adalah kira-kira 419,000 yuan, dan jumlah kerugian ekonomi adalah kira-kira 291,000 yuan.

Sistem fasa tunggal menjimatkan kira-kira 291,000 yuan dalam jumlah pelaburan berbanding dengan sistem tiga fasa, dan aplikasi kaedah pengagihan kuasa dalam skenario tipikal ini ditunjukkan dalam Jadual 1.

3 Analisis Kebolehgunaan Pengagihan Fasa Tunggal

Dalam kawasan bandar dengan ketumpatan beban yang tinggi, pengagihan fasa tunggal tidak sesuai untuk dua sebab: 1) Kos pelaburan yang lebih tinggi disebabkan kurangnya ekonomi skala transformator; 2) Potensi pengurangan kerugian terhad dalam laluan voltan rendah yang pendek.

Kawasan luar bandar dengan permintaan kuasa tiga fasa (contohnya, penyiraman tanah pertanian) memerlukan sistem pembekalan hibrid fasa tunggal/tiga fasa. Pilih sambungan fasa tunggal fasa-ke-fasa untuk mengelakkan pembaikan laluan pengumpan 10 kV yang mahal.

Ambang Ekonomi

• Kapasiti transformator: 50/100/150/200 kVA

• Panjang laluan: 1–3 km (dalam inkremen 0.5 km)

• Beban maksimum: 50% kapasiti transformator

• Jam kerugian tahunan: 3,400

Analisis kuantitatif menunjukkan bahawa kos efektiviti berbeza mengikut panjang laluan dan beban. Sistem hibrid membantu mengoptimumkan pelaburan dan mengurangkan kerugian.

4 Kesimpulan Utama

Secara ringkas, pelaburan dan kerugian transformator pengagihan menunjukkan ekonomi skala. Penggunaan berskala besar pengagihan kuasa fasa tunggal bukanlah pendekatan yang paling optimal. Kelayakan ekonominya harus dinilai berdasarkan panjang laluan pengagihan dan penggunaan elektrik. Secara umum, apabila kapasiti transformator pengagihan tiga fasa di kawasan stesen mencapai 150 kVA dan panjang laluan voltan rendah melebihi 1.5 kilometer, menukar mod pengagihan kuasa tiga fasa kepada fasa tunggal adalah ekonomis.