Komprehensiv analyse av enefase distribusjonstransformator-teknologier i flere anvendelsesscenarier

Før inn 10 kV linjen til belastningscentret. Følg "liten kapasitet, tett punkt, kort radius", og bruk den nye enefasede distribusjonsmodellen, som har en merkbar reduksjon av lavspenningslinjetap, høy strømkvalitet og pålitelighet. Ved å sammenligne økonomien og påliteligheten til enefase- vs. tre-fasetransformatorer i ulike scenarioer, analyserer denne artikkelen deres anvendelsesområde og anbefalinger for bruk.Enefasetransformatorer er klassifisert etter distribusjonsmodell: enten med neutralpunktet på 10 kV-siden ikke ledet ut (mediumspennings-side koblet til distribusjonsnettverkets linjespenning U_AB/U_BC/U_AC, "fase mot fase"), eller med neutralledningen på 10 kV-siden ledet ut (mediumspennings-side koblet til distribusjonsnettverkets fasenspenning U_AN/U_BN/U_CN, "fase mot jord"), som vist i figur 1 og 2.

1 Tapanalyse av enefased distribusjonssystem

I et enefased distribusjonssystem kommer nettetap hovedsakelig fra tre deler: tap fra enefasetransformatorer, tap fra høyspenningsdistribusjonslinjer, og tap fra lavspenningsdistribusjonslinjer. Med D11-type som eksempel, er beregningen og analysen av samlede linjetap som følger.

1.1 Enefased distribusjonsmodell og høyspennings-side koblingsspennning

Høyspennings-siden bruker enefased distribusjonsmodell og er koblet mellom linjespenninger; lavspennings-siden bruker enefase tretrådssystem. Strømtapet i distribusjonsområdet beregnes som:

I formelen, R_L er linje-resistansen, R_dz er den ekvivalente resistansen av lavspenningslinjen (enhet: Ω); U er 10 kV, T er 8760 timer (årlig driftstid), og U_pj er 0.38 kV (gjennomsnittlig spenning på lavspennings-siden). ΔP er aktiv energi registrert av sekundærmåling (enhet: kWh); ΔQ er reaktiv energi registrert av sekundærmåling (enhet: kWh); K er korreksjonsfaktor relatert til belastningskurven, med en verdi på 1.8.

1.2 Enefased distribusjonsmodell (høyspennings-side koblet til fasenspenning)

Høyspennings-siden bruker enefased distribusjonsmodell og er koblet mellom fasenspenninger. Lavspennings-siden bruker enefase tretrådssystem. Beregningsformelen for strømtap i distribusjonsområdet er som følger:

2 Anvendelsesammenligning i ulike scenarioer

Med et bestemt område som eksempel, ble flere typiske anvendelsesscenarioer valgt for å sammenligne økonomien av enefase- og tre-fasede strømdistribusjonsmetoder i ulike områder. (Med hensyn til en livslengde på 15 år og en strømpris på 0.6083 yuan/kWh)

2.1 Små landsbyer med spredte belastninger

Landsby #1 har 37 boligbrukere, inkludert 33 enefase-brukere og 4 tre-fase-brukere. Distribusjonstransformatorkapasiteten er 100 kVA, 10 kV-linjen er 838 meter lang, lavspenningslinjen er 2170 meter lang, maksimal belastning er 40 kW, og årlige taptimer er 3400 timer.

• Tre-fases strømforsyning: Investeringen er omtrent 401 000 yuan, og det totale økonomiske tapet over livslengden er ca. 125 000 yuan.

• Hybrid enefase/tre-fase strømforsyning: Investeringen er ca. 512 000 yuan, og det totale økonomiske tapet er ca. 38 000 yuan.

Konklusjon: Den totale investeringen i hybrid-systemet er ca. 24 000 yuan høyere enn tre-fasesystemet.

2.2 Landsbyer som ikke kan nås av høyspenningslinjer

Landsby #2 har 75 boligbrukere. Distribusjonstransformatorkapasiteten er 150 kVA, 10 kV-linjen er 752 meter lang, og lavspenningslinjen er 1583 meter lang. Begrenset av linjekorridoren, kan 10 kV-linjen ikke levere strøm nær, noe som fører til at maksimal post-meter-linjelengde er ca. 1008 meter og minimum spenning ved linjens ende er 179 V. Maksimal belastning er 88 kW, og årlige taptimer er 3400 timer.

• Tre-fases strømforsyning: Investeringen er omtrent 334 000 yuan, og det totale økonomiske tapet over livslengden er ca. 195 000 yuan.

• Enefases strømforsyning: Ved bruk av 10 kVA og 20 kVA enefasetransformatorer, er investeringen ca. 468 000 yuan, og det totale økonomiske tapet er ca. 27 000 yuan.

Konklusjon: Enefasesystemet sparer ca. 34 000 yuan i total investering sammenlignet med tre-fasesystemet.

2.3 Store landsbyer med koncentrerte belastninger

Landsby #3 har 210 boligbrukere, inkludert 209 enefase-brukere og 1 tre-fase-bruker. Distribusjonstransformatorkapasiteten er 400 kVA, 10 kV-linjen er 855 meter lang, lavspenningslinjen er 1968 meter lang, maksimal belastning er 120 kW, og årlige taptimer er 3400 timer.

• Tre-fases strømforsyning: Investeringen er omtrent 427 000 yuan, og det totale økonomiske tapet over livslengden er ca. 226 000 yuan.

• Hybrid enefase/tre-fase strømforsyning: Ved å erstatte den opprinnelige transformator med en 100 kVA tre-fasetransformator og bruke 10 kVA/20 kVA enefasetransformatorer for fjerne belastninger, er investeringen ca. 710 000 yuan, og det totale økonomiske tapet er ca. 61 000 yuan.

Konklusjon: Den totale investeringen i hybrid-systemet er ca. 118 000 yuan høyere enn tre-fasesystemet.

2.4 Bygadebelastningsområder

Marked #4 har 171 brukere (alle enefase), med belastninger fordelt langs begge sider av en bygade (blandet bolig- og kommersiell bruk). Distribusjonstransformatorkapasiteten er 500 kVA, 10 kV-linjen er 385 meter lang, lavspenningslinjen er 748 meter lang, maksimal belastning er 375 kW, og årlige taptimer er 3400 timer.

• Tre-fases strømforsyning: Investeringen er omtrent 250 000 yuan, og det totale økonomiske tapet over livslengden er ca. 751 000 yuan.

• Enefases strømforsyning: Ved bruk av 10 kVA og 20 kVA enefasetransformatorer, er investeringen ca. 419 000 yuan, og det totale økonomiske tapet er ca. 291 000 yuan.

Enefasesystemet sparer ca. 291 000 yuan i total investering sammenlignet med tre-fasesystemet, og anvendelsen av strømdistribusjonsmetoder i disse typiske scenarioene vises i tabell 1.

3 Analyse av anvendeligheten av enefased distribusjon

I byområder med høy belastningsdette er enefased distribusjon uaktuelt av to grunner: 1) Høyere investeringskostnader pga. manglende økonomi av skala for transformatorer; 2) Begrenset potensial for tapreduksjon i korte lavspenningslinjer.

Landsbyområder med tre-fase strømbehov (f.eks. akkerdyrkning) krever hybrid enefase/tre-fase strømforsyningssystemer. Velg fase mot fase enefasekoblinger for å unngå kostbare 10 kV matringoppgraderinger.

Økonomiske terskelverdier

• Transformatorkapasiteter: 50/100/150/200 kVA

• Linjelengder: 1–3 km (i 0.5-km inkrementer)

• Maksimal belastning: 50% av transformatorkapasiteten

• Årlige taptimer: 3 400

Kvantitativ analyse viser at kostnadseffektiviteten varierer med linjelengde og belastning. Hybrid-systemer hjelper med å optimere investering og minimere tap.

4 Hovedkonklusjoner

Sammenfattende sett viser investering og tap av distribusjonstransformatorer økonomi av skala. Storskala bruk av enefased strømdistribusjon er ikke den optimale tilnærmingen. Dens økonomiske virksomhet bør vurderes basert på både lengden av distribusjonslinjer og strømforbruk. Generelt sett, når kapasiteten til en tre-fased distribusjonstransformator i et område når 150 kVA og lengden av lavspenningslinjen overstiger 1.5 kilometer, er det økonomisk gunstig å konvertere tre-fased strømdistribusjonsmodellen til enefased modell.