การวิเคราะห์อย่างครอบคลุมเกี่ยวกับเทคโนโลยีหม้อแปลงไฟฟ้าแบบเฟสเดียวในหลายสถานการณ์การใช้งาน

แนะนำการเชื่อมต่อสายไฟแรงสูง 10 กิโลโวลต์ไปยังศูนย์โหลด โดยปฏิบัติตามหลัก "ความจุเล็ก จุดกระจายหนาแน่น รัศมีสั้น" ใช้วิธีการกระจายแบบเฟสเดียวใหม่ ที่มีคุณสมบัติลดการสูญเสียแรงดันต่ำอย่างมาก คุณภาพและความน่าเชื่อถือของพลังงานสูง ผ่านการเปรียบเทียบเศรษฐกิจและความน่าเชื่อถือระหว่างหม้อแปลงเฟสเดียวและเฟสสามในสถานการณ์ต่าง ๆ บทความนี้วิเคราะห์ขอบเขตการใช้งานและข้อเสนอแนะในการประยุกต์ใช้หม้อแปลงเฟสเดียวแบ่งตามวิธีการกระจาย: ไม่นำจุดกลางของด้าน 10 กิโลโวลต์ออก (ด้านแรงดันปานกลางเชื่อมต่อกับแรงดันสาย U_AB/U_BC/U_AC ของระบบจำหน่าย, "เฟสต่อเฟส") หรือนำจุดกลางของด้าน 10 กิโลโวลต์ออก (ด้านแรงดันปานกลางเชื่อมต่อกับแรงดันเฟส U_AN/U_BN/U_CN ของระบบจำหน่าย, "เฟสต่อพื้น") ดังแสดงในรูปที่ 1 และ 2

1 การวิเคราะห์การสูญเสียของระบบจำหน่ายเฟสเดียว

ในระบบจำหน่ายเฟสเดียว การสูญเสียในระบบส่วนใหญ่มาจากสามส่วน: การสูญเสียจากหม้อแปลงเฟสเดียว การสูญเสียจากสายจำหน่ายแรงดันสูง และการสูญเสียจากสายจำหน่ายแรงดันต่ำ ใช้ประเภท D11 เป็นตัวอย่าง การคำนวณและวิเคราะห์การสูญเสียรวมของสายเป็นดังนี้

1.1 วิธีการกระจายเฟสเดียวและการเชื่อมต่อแรงดันด้านแรงดันสูง

ด้านแรงดันสูงใช้วิธีการกระจายเฟสเดียวและเชื่อมต่อระหว่างแรงดันสาย ด้านแรงดันต่ำใช้วิธีการกระจายเฟสเดียวสามสาย การสูญเสียกำลังของพื้นที่สถานีจำหน่ายคำนวณได้ดังนี้

ในสูตร R_L คือ ความต้านทานของสาย R_dz คือ ความต้านทานเทียบเท่าของสายแรงดันต่ำ (หน่วย: Ω); U คือ 10 กิโลโวลต์, T คือ 8760 ชั่วโมง (ชั่วโมงการทำงานประจำปี) และ U_pj คือ 0.38 กิโลโวลต์ (แรงดันเฉลี่ยบนด้านแรงดันต่ำ) ΔP คือ พลังงานไฟฟ้าที่บันทึกโดยมาตรวัดรอง (หน่วย: กิโลวัตต์-ชั่วโมง); ΔQ คือ พลังงานไฟฟ้าไร้ประสิทธิภาพที่บันทึกโดยมาตรวัดรอง (หน่วย: กิโลวัตต์-ชั่วโมง); K คือ สัมประสิทธิ์การแก้ไขที่เกี่ยวข้องกับโค้งโหลด มีค่า 1.8

1.2 วิธีการกระจายเฟสเดียว (ด้านแรงดันสูงเชื่อมต่อแรงดันเฟส)

ด้านแรงดันสูงใช้วิธีการกระจายเฟสเดียวและเชื่อมต่อระหว่างแรงดันเฟส ด้านแรงดันต่ำใช้วิธีการกระจายเฟสเดียวสามสาย สูตรการคำนวณการสูญเสียกำลังของพื้นที่สถานีจำหน่ายเป็นดังนี้

2 การเปรียบเทียบการใช้งานในสถานการณ์ต่าง ๆ

โดยใช้พื้นที่เฉพาะเป็นตัวอย่าง เลือกสถานการณ์การใช้งานที่สำคัญหลายแห่งเพื่อเปรียบเทียบเศรษฐกิจของการกระจายพลังงานเฟสเดียวและเฟสสามในพื้นที่สถานีต่าง ๆ (พิจารณาอายุการใช้งาน 15 ปี และราคาไฟฟ้า 0.6083 หยวน/กิโลวัตต์-ชั่วโมง)

2.1 หมู่บ้านเล็ก ๆ ที่มีโหลดกระจาย

หมู่บ้านหมายเลข 1 มีผู้ใช้ที่อยู่อาศัย 37 ราย รวมถึงผู้ใช้เฟสเดียว 33 ราย และผู้ใช้เฟสสาม 4 ราย ความจุหม้อแปลงจำหน่ายคือ 100 kVA สายไฟแรงสูง 10 กิโลโวลต์ยาว 838 เมตร สายไฟแรงดันต่ำยาว 2170 เมตร โหลดสูงสุดคือ 40 kW และชั่วโมงสูญเสียประจำปีคือ 3400 ชั่วโมง

• การจ่ายไฟเฟสสาม: ลงทุนประมาณ 401,000 หยวน และการสูญเสียทางเศรษฐกิจตลอดวงจรชีวิตประมาณ 125,000 หยวน

• การจ่ายไฟผสมเฟสเดียว/เฟสสาม: ลงทุนประมาณ 512,000 หยวน และการสูญเสียทางเศรษฐกิจประมาณ 38,000 หยวน

สรุป: ระบบผสมมีการลงทุนรวมสูงกว่าระบบเฟสสามประมาณ 24,000 หยวน

2.2 หมู่บ้านที่สายไฟแรงสูงไม่สามารถเข้าถึงได้

หมู่บ้านหมายเลข 2 มีผู้ใช้ที่อยู่อาศัย 75 ราย ความจุหม้อแปลงจำหน่ายคือ 150 kVA สายไฟแรงสูง 10 กิโลโวลต์ยาว 752 เมตร และสายไฟแรงดันต่ำยาว 1583 เมตร เนื่องจากจำกัดด้วยทางเดินสายไฟ สายไฟแรงสูง 10 กิโลโวลต์ไม่สามารถจ่ายไฟใกล้เคียงได้ ทำให้ความยาวสายหลังมิเตอร์สูงสุดประมาณ 1008 เมตร และแรงดันปลายสายต่ำสุดคือ 179 V โหลดสูงสุดคือ 88 kW และชั่วโมงสูญเสียประจำปีคือ 3400 ชั่วโมง

• การจ่ายไฟเฟสสาม: ลงทุนประมาณ 334,000 หยวน และการสูญเสียทางเศรษฐกิจตลอดวงจรชีวิตประมาณ 195,000 หยวน

• การจ่ายไฟเฟสเดียว: ใช้หม้อแปลงเฟสเดียวขนาด 10 kVA และ 20 kVA ลงทุนประมาณ 468,000 หยวน และการสูญเสียทางเศรษฐกิจประมาณ 27,000 หยวน

สรุป: ระบบเฟสเดียวประหยัดการลงทุนรวมประมาณ 34,000 หยวนเมื่อเทียบกับระบบเฟสสาม

2.3 หมู่บ้านใหญ่ที่มีโหลดรวมกัน

หมู่บ้านหมายเลข 3 มีผู้ใช้ที่อยู่อาศัย 210 ราย รวมถึงผู้ใช้เฟสเดียว 209 ราย และผู้ใช้เฟสสาม 1 ราย ความจุหม้อแปลงจำหน่ายคือ 400 kVA สายไฟแรงสูง 10 กิโลโวลต์ยาว 855 เมตร สายไฟแรงดันต่ำยาว 1968 เมตร โหลดสูงสุดคือ 120 kW และชั่วโมงสูญเสียประจำปีคือ 3400 ชั่วโมง

• การจ่ายไฟเฟสสาม: ลงทุนประมาณ 427,000 หยวน และการสูญเสียทางเศรษฐกิจตลอดวงจรชีวิตประมาณ 226,000 หยวน

• การจ่ายไฟผสมเฟสเดียว/เฟสสาม: แทนที่หม้อแปลงเดิมด้วยหม้อแปลงเฟสสามขนาด 100 kVA และใช้หม้อแปลงเฟสเดียวขนาด 10 kVA/20 kVA สำหรับโหลดระยะไกล ลงทุนประมาณ 710,000 หยวน และการสูญเสียทางเศรษฐกิจประมาณ 61,000 หยวน

สรุป: ระบบผสมมีการลงทุนรวมสูงกว่าระบบเฟสสามประมาณ 118,000 หยวน

2.4 พื้นที่โหลดถนนในเมือง

ตลาดหมายเลข 4 มีผู้ใช้ 171 ราย (ทั้งหมดเป็นเฟสเดียว) โหลดกระจายอยู่ทั้งสองฝั่งของถนนในเมือง (ผสมผสานระหว่างที่อยู่อาศัยและพาณิชยกรรม) ความจุหม้อแปลงจำหน่ายคือ 500 kVA สายไฟแรงสูง 10 กิโลโวลต์ยาว 385 เมตร สายไฟแรงดันต่ำยาว 748 เมตร โหลดสูงสุดคือ 375 kW และชั่วโมงสูญเสียประจำปีคือ 3400 ชั่วโมง

• การจ่ายไฟเฟสสาม: ลงทุนประมาณ 250,000 หยวน และการสูญเสียทางเศรษฐกิจตลอดวงจรชีวิตประมาณ 751,000 หยวน

• การจ่ายไฟเฟสเดียว: ใช้หม้อแปลงเฟสเดียวขนาด 10 kVA และ 20 kVA ลงทุนประมาณ 419,000 หยวน และการสูญเสียทางเศรษฐกิจประมาณ 291,000 หยวน

ระบบเฟสเดียวประหยัดการลงทุนรวมประมาณ 291,000 หยวนเมื่อเทียบกับระบบเฟสสาม และการใช้งานวิธีการกระจายพลังงานในสถานการณ์ต่าง ๆ แสดงในตาราง 1

3 การวิเคราะห์ความเหมาะสมของการกระจายเฟสเดียว

ในพื้นที่เมืองที่มีความหนาแน่นของโหลดสูง การกระจายเฟสเดียวไม่เหมาะสมเนื่องจากสองเหตุผล: 1) ค่าใช้จ่ายในการลงทุนสูงเนื่องจากการขาดความประหยัดของขนาดหม้อแปลง; 2) ศักยภาพในการลดการสูญเสียในสายไฟแรงดันต่ำที่สั้นอยู่แล้วจำกัด

ในพื้นที่ชนบทที่มีความต้องการไฟฟ้าเฟสสาม (เช่น การชลประทานพื้นที่เกษตร) จำเป็นต้องใช้ระบบการจ่ายไฟผสมเฟสเดียว/เฟสสาม เลือกวิธีการเชื่อมต่อเฟสเดียวแบบเฟสต่อเฟสเพื่อหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายในการปรับปรุงสายไฟแรงสูง 10 กิโลโวลต์

ขีดจำกัดทางเศรษฐกิจ

• ความจุหม้อแปลง: 50/100/150/200 kVA

• ความยาวสาย: 1-3 กิโลเมตร (ทีละ 0.5 กิโลเมตร)

• โหลดสูงสุด: 50% ของความจุหม้อแปลง

• ชั่วโมงสูญเสียประจำปี: 3,400

การวิเคราะห์เชิงปริมาณพบว่าความคุ้มค่าแปรผันตามความยาวสายและโหลด ระบบผสมช่วยในการปรับแต่งการลงทุนและลดการสูญเสีย

4 สรุปหลัก

สรุปแล้ว การลงทุนและการสูญเสียของหม้อแปลงจำหน่ายมีความประหยัดของขนาด ใช้การกระจายเฟสเดียวในวงกว้างไม่ใช่วิธีที่ดีที่สุด ความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจควรประเมินตามความยาวของสายจำหน่ายและปริมาณการใช้ไฟฟ้า โดยทั่วไป เมื่อความจุของหม้อแปลงจำหน่ายเฟสสามในพื้นที่สถานีถึง 150 kVA และความยาวของสายไฟแรงดันต่ำเกิน 1.5 กิโลเมตร การเปลี่ยนวิธีการกระจายไฟฟ้าจากเฟสสามเป็นเฟสเดียวจะมีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ