Komprehensivna analiza tehnologija jednofaznih distribucijskih transformatora u više scenarija primene
Uvodite 10 kV liniju u centar opterećenja. Sledi "mala kapacitet, gusto raspoređene tačke, kratki poluprečnik", usvojite novi jednofazni način raspodele, koji se karakteriše značajnim smanjenjem gubitaka niske napona, visokom kvalitetom struje i pouzdanosti. Uspoređivanjem ekonomije i pouzdanosti jednofaznih i trofaznih transformatora u različitim scenarijima, ovaj rad analizira njihovu primenljivu oblast i predloge za primenu.Jednofazni transformatori su klasifikovani prema načinu raspodele: ili sa neutralnom tačkom strane 10 kV nevedenom (srednji napon povezan sa fazonaponskim naponom mreže UAB/UBC/UAC, "faza-faza"), ili sa neutralnom linijom strane 10 kV vedenom (srednji napon povezan sa faznim naponom mreže UAN/UBN/UCN, "faza-zemlja"), kao što je prikazano na slici 1 i 2.
1 Analiza gubitaka jednofaznog sistema raspodele
U jednofaznom sistemu raspodele, gubitci mreže uglavnom potiču iz tri dela: gubitci jednofaznih transformatora, gubitci visokonaponskih distribucijskih linija i gubitci niskonaponskih distribucijskih linija. Kao primer, uzimajući tip D11, izračunavanje i analiza ukupnih gubitaka su sledeći.
1.1 Jednofazni način raspodele i naponska veza visokonaponske strane
Visokonaponska strana koristi jednofazni način raspodele i povezuje se između fazonaponskih napona; niskonaponska strana koristi jednofazni trižični sistem. Gubitak snage područja distribucije se izračunava na sledeći način:
U formuli, RL je otpornost linije, Rdz je ekvivalentna otpornost niskonaponske linije (jedinica: Ω); U jeste 10 kV, T jeste 8760 časova (godišnji broj radnih sati), a Upj jeste 0.38 kV (prosečan napon na niskonaponskoj strani). ΔP je aktivna energija zabeležena sekundarnim merenjem (jedinica: kWh); ΔQ jeste reaktivna energija zabeležena sekundarnim merenjem (jedinica: kWh); K jeste korekcijski koeficijent vezan za krivu opterećenja, sa vrednošću 1.8.
1.2 Jednofazni način raspodele (visokonaponska strana povezana sa faznim naponom)
Visokonaponska strana koristi jednofazni način raspodele i povezuje se između faznih napona. Niskonaponska strana koristi jednofazni trižični sistem. Formula za izračunavanje gubitka snage područja distribucije je sledeća:
2 Uporedna analiza u različitim scenarijima
Kao primer, uzet je određeni region, gde su selektirani nekoliko tipičnih scenarija primene kako bi se uporedila ekonomija jednofaznih i trofaznih metoda distribucije struje u različitim područjima. (Uzimanje u obzir životnog ciklusa od 15 godina i cene struje od 0.6083 yuana/kWh)
2.1 Mali selo sa rasutim opterećenjima
Selo #1 ima 37 stanovničkih korisnika, uključujući 33 jednofazna korisnika i 4 trofazna korisnika. Kapacitet distribucijskog transformatora je 100 kVA, 10 kV linija je dugacka 838 metara, niskonaponska linija je dugacka 2170 metara, maksimalno opterećenje je 40 kW, a godišnji broj sati gubitka je 3400 sati.
Zaključak: Ukupno ulaganje hibridnog sistema je otprilike 24.000 yuana više od trofaznog sistema.
2.2 Sela nedosegna visokonaponskim linijama
Selo #2 ima 75 stanovničkih korisnika. Kapacitet distribucijskog transformatora je 150 kVA, 10 kV linija je dugacka 752 metara, a niskonaponska linija je dugacka 1583 metara. Ograničeno je koridorom linije, 10 kV linija ne može snabdevati blizu, što rezultira maksimalnom dužinom linije posle brojila od otprilike 1008 metara i minimalnim naponom na kraju linije od 179 V. Maksimalno opterećenje je 88 kW, a godišnji broj sati gubitka je 3400 sati.
Zaključak: Jednofazni sistem štedi otprilike 34.000 yuana u ukupnom ulaganju u odnosu na trofazni sistem.
2.3 Velika sela sa koncentrisanim opterećenjima
Selo #3 ima 210 stanovničkih korisnika, uključujući 209 jednofaznih korisnika i 1 trofaznog korisnika. Kapacitet distribucijskog transformatora je 400 kVA, 10 kV linija je dugacka 855 metara, niskonaponska linija je dugacka 1968 metara, maksimalno opterećenje je 120 kW, a godišnji broj sati gubitka je 3400 sati.
Zaključak: Ukupno ulaganje hibridnog sistema je otprilike 118.000 yuana više od trofaznog sistema.
2.4 Gradsko ulično područje opterećenja
Tržnica #4 ima 171 korisnika (sve jednofazne), sa opterećenjima raspoređenim na obe strane gradske ulice (mesoviti stanovnički i komercijalni mix). Kapacitet distribucijskog transformatora je 500 kVA, 10 kV linija je dugacka 385 metara, niskonaponska linija je dugacka 748 metara, maksimalno opterećenje je 375 kW, a godišnji broj sati gubitka je 3400 sati.
Jednofazni sistem štedi otprilike 291.000 yuana u ukupnom ulaganju u odnosu na trofazni sistem, a primena metoda distribucije struje u ovim tipičnim scenarijima je prikazana u Tabeli 1.
3 Analiza primenjivosti jednofazne distribucije
U gradskim područjima sa visokom gustinom opterećenja, jednofazna distribucija nije pogodna iz dva razloga: 1) Viša investiciona troškova zbog nedostatka ekonomija ljestvice transformatora; 2) Ograničeni potencijal za smanjenje gubitaka u kratkim niskonaponskim linijama.
U ruralnim područjima sa potrebom za trofaznom strujom (npr. navodnjavanje poljoprivrede) potrebni su hibridni jednofazni/trofazni sistemi snabdevanja. Izaberite jednofazne vezee "faza-faza" kako biste izbegli skupove remontiranja feeder-a 10 kV.
Ekonomski pragovi
Kvantitativna analiza pokazuje da se ekonomičnost menja u zavisnosti od dužine linije i opterećenja. Hibridni sistemi pomažu u optimizaciji ulaganja i minimizaciji gubitaka.
4 Glavni zaključci
Ukratko, ulaganja i gubitci distribucijskih transformatora pokazuju ekonomije ljestvice. Velika upotreba jednofazne distribucije struje nije optimalan pristup. Njegova ekonomičnost treba da se proceni na osnovu dužine distribucijskih linija i potrošnje struje. Opšte govoreći, kada kapacitet trofaznog distribucijskog transformatora u području stane dosegne 150 kVA i dužina niskonaponske linije premaši 1.5 kilometra, prelazak sa trofaznog načina distribucije na jednofazni postaje ekonomski povoljan.
