Komprehensibong Pagsusuri ng Teknolohiya ng Single-Phase Distribution Transformer sa Maraming Sitwasyon ng Paggamit

Ipakilala ang linya ng 10 kV sa sentro ng load. Sumunod sa "“small capacity, dense points, short radius”", tanggapin ang bagong pamamahagi ng single-phase na may napakalaking pagbawas ng low-voltage line loss, mataas na kalidad ng power, at reliabilidad. Sa pamamagitan ng pagsusuri ng ekonomiya at reliabilidad ng single-phase at three-phase transformers sa iba't ibang mga scenario, pinag-aaralan ng papel na ito ang kanilang saklaw ng aplikasyon at mungkahing paraan ng paggamit.Ang mga single-phase transformer ay nakaklasipika ayon sa mode ng pamamahagi: kasama ang neutral point ng 10 kV-side na hindi nai-lead out (medium-voltage side na konektado sa line voltage U_AB/U_BC/U_AC ng distribution network, "“phase-to-phase”"), o kasama ang neutral line ng 10 kV-side na nai-lead out (medium-voltage side na konektado sa phase voltage U_AN/U_BN/U_CN ng distribution network, "“phase-to-ground”"), tulad ng ipinapakita sa Figure 1 at 2.

1 Pagsusuri ng Pagkawala sa Single-phase Distribution System

Sa isang single-phase distribution system, ang mga grid losses ay pangunahing nagmumula sa tatlong bahagi: losses ng single-phase transformers, losses ng high-voltage distribution lines, at losses ng low-voltage distribution lines. Bilang halimbawa, ang D11 type, ang pagsusuri at pagkalkula ng comprehensive line loss ay kasunod.

1.1 Mode ng Pamamahagi ng Single-phase at Koneksyon Voltage ng High-voltage Side

Ang high-voltage side ay gumagamit ng single-phase distribution mode at konektado sa pagitan ng line voltages; ang low-voltage side ay gumagamit ng single-phase three-wire system mode. Ang power loss ng distribution station area ay inaasahan bilang:

Sa formula, R_L ay ang line resistance, R_dz ay ang equivalent resistance ng low-voltage line (unit: Ω); U ay 10 kV, T ay 8760 h (annual operating hours), at U_pj ay 0.38 kV (average voltage sa low-voltage side). ΔP ay ang active energy na na-record ng secondary metering (unit: kWh); ΔQ ay ang reactive energy na na-record ng secondary metering (unit: kWh); K ay ang correction coefficient na may kaugnayan sa load curve, na may halaga ng 1.8.

1.2 Mode ng Pamamahagi ng Single-phase (High-voltage Side na Konektado sa Phase Voltage)

Ang high-voltage side ay gumagamit ng single-phase distribution mode at konektado sa pagitan ng phase voltages. Ang low-voltage side ay gumagamit ng single-phase three-wire system. Ang formula ng power loss calculation ng distribution station area ay kasunod:

2 Pagpaparingkat ng Aplikasyon sa Iba't Ibang Mga Scenario

Bilang halimbawa, ang isang rehiyon, ang ilang typical application scenarios ay napili upang ikumpara ang ekonomiya ng single-phase at three-phase power distribution methods sa iba't ibang station areas. (Kinonsidera ang 15-year lifecycle at electricity price na 0.6083 yuan/kWh)

2.1 Maliliit na Barangay na May Scattered Loads

Barangay #1 ay may 37 residential users, kasama ang 33 single-phase users at 4 three-phase users. Ang distribution transformer capacity ay 100 kVA, ang 10 kV line ay 838 meters long, ang low-voltage line ay 2170 meters long, ang maximum load ay 40 kW, at ang annual loss hours ay 3400 hours.

• Three-phase power supply: Ang investment ay humigit-kumulang 401,000 yuan, at ang total economic loss sa loob ng lifecycle ay humigit-kumulang 125,000 yuan.

• Hybrid single-phase/three-phase power supply: Ang investment ay humigit-kumulang 512,000 yuan, at ang total economic loss ay humigit-kumulang 38,000 yuan.

Kasimpulan: Ang total investment ng hybrid system ay humigit-kumulang 24,000 yuan mas mataas kaysa sa three-phase system.

2.2 Barangay na Hindi Abotan ng High-voltage Lines

Barangay #2 ay may 75 residential users. Ang distribution transformer capacity ay 150 kVA, ang 10 kV line ay 752 meters long, at ang low-voltage line ay 1583 meters long. Dahil sa limitasyon ng line corridor, ang 10 kV line ay hindi maaaring magbigay ng power malapit, na nagresulta sa maximum post-meter line length na humigit-kumulang 1008 meters at minimum voltage na 179 V sa dulo ng line. Ang maximum load ay 88 kW, at ang annual loss hours ay 3400 hours.

• Three-phase power supply: Ang investment ay humigit-kumulang 334,000 yuan, at ang total economic loss sa loob ng lifecycle ay humigit-kumulang 195,000 yuan.

• Single-phase power supply: Gumagamit ng 10 kVA at 20 kVA single-phase transformers, ang investment ay humigit-kumulang 468,000 yuan, at ang total economic loss ay humigit-kumulang 27,000 yuan.

Kasimpulan: Ang single-phase system ay nagbabawas ng humigit-kumulang 34,000 yuan sa total investment kumpara sa three-phase system.

2.3 Malalaking Barangay na May Concentrated Loads

Barangay #3 ay may 210 residential users, kasama ang 209 single-phase users at 1 three-phase user. Ang distribution transformer capacity ay 400 kVA, ang 10 kV line ay 855 meters long, ang low-voltage line ay 1968 meters long, ang maximum load ay 120 kW, at ang annual loss hours ay 3400 hours.

• Three-phase power supply: Ang investment ay humigit-kumulang 427,000 yuan, at ang total economic loss sa loob ng lifecycle ay humigit-kumulang 226,000 yuan.

• Hybrid single-phase/three-phase power supply: Pinapalitan ang orihinal na transformer ng 100 kVA three-phase transformer at gumagamit ng 10 kVA/20 kVA single-phase transformers para sa remote loads, ang investment ay humigit-kumulang 710,000 yuan, at ang total economic loss ay humigit-kumulang 61,000 yuan.

Kasimpulan: Ang total investment ng hybrid system ay humigit-kumulang 118,000 yuan mas mataas kaysa sa three-phase system.

2.4 Urban Street Load Areas

Market #4 ay may 171 users (lahat single-phase), na may loads na nakadistributo sa parehong gilid ng isang urban street (residential at commercial mix). Ang distribution transformer capacity ay 500 kVA, ang 10 kV line ay 385 meters long, ang low-voltage line ay 748 meters long, ang maximum load ay 375 kW, at ang annual loss hours ay 3400 hours.

• Three-phase power supply: Ang investment ay humigit-kumulang 250,000 yuan, at ang total economic loss sa loob ng lifecycle ay humigit-kumulang 751,000 yuan.

• Single-phase power supply: Gumagamit ng 10 kVA at 20 kVA single-phase transformers, ang investment ay humigit-kumulang 419,000 yuan, at ang total economic loss ay humigit-kumulang 291,000 yuan.

Ang single-phase system ay nagbabawas ng humigit-kumulang 291,000 yuan sa total investment kumpara sa three-phase system, at ang application ng mga paraan ng power distribution sa mga typical scenarios na ito ay ipinapakita sa Table 1.

3 Pagsusuri ng Applicability ng Single-phase Distribution

Sa urban areas na may mataas na load density, ang single-phase distribution ay hindi angkop sa dalawang dahilan: 1) Mas mataas na investment costs dahil sa kakulangan ng economies of scale ng transformer; 2) Limitado ang potensyal para sa pagbawas ng loss sa maikling low-voltage lines.

Sa rural areas na may three-phase power demands (halimbawa, farmland irrigation) kinakailangan ang hybrid single/three-phase power supply systems. Piliin ang phase-to-phase single-phase connections upang iwasan ang mahal na 10 kV feeder renovation.

Economic Thresholds

• Transformer capacities: 50/100/150/200 kVA

• Line lengths: 1–3 km (sa 0.5-km increments)

• Max load: 50% ng transformer capacity

• Annual loss hours: 3,400

Ang quantitative analysis ay nagpapakita na ang cost-effectiveness ay nag-iiba depende sa haba ng line at load. Ang mga hybrid systems ay tumutulong na optimize ang investment at minimize ang losses.

4 Pangunahing Kasimpulan

Sa kabuuan, ang investment at losses ng distribution transformers ay nagpapakita ng economies of scale. Ang malaking paggamit ng single-phase power distribution ay hindi ang optimal na paraan. Ang economic viability nito ay dapat na ialamin batay sa haba ng distribution lines at electricity consumption. Sa pangkalahatan, kapag ang capacity ng three-phase distribution transformer sa isang station area ay umabot sa 150 kVA at ang haba ng low-voltage line ay lumampas sa 1.5 kilometers, ang pag-convert ng three-phase power distribution mode sa single-phase ay ekonomiko.