Повний аналіз технологій однофазних розподільчих трансформаторів у різних сценаріях застосування
Введіть лінію на 10 кВ до центру навантаження. Відповідно до принципу «мала потужність, густа мережа, короткий радіус», використовуйте новий однофазний розподільчий режим, який має значне зниження втрат напруги, високу якість електроенергії та надійність. Порівнюючи економічність та надійність однофазних та трифазних трансформаторів у різних сценаріях, ця стаття аналізує їхню область застосування та рекомендації щодо застосування.Однофазні трансформатори класифікуються за способом розподілу: або з невиведеною нейтральною точкою на стороні 10 кВ (середньовольтна сторона підключена до лінійного напруги UAB/UBC/UAC, «фаза-до-фази»), або з виведеною нейтральною лінією на стороні 10 кВ (середньовольтна сторона підключена до фазового напруги UAN/UBN/UCN, «фаза-до-землі»), як показано на рисунках 1 і 2.
1 Аналіз втрат у однофазній системі розподілу
У однофазній системі розподілу основні втрати в мережі походять з трьох джерел: втрати однофазних трансформаторів, втрати високовольтних розподільних ліній та втрати низьковольтних розподільних ліній. На прикладі типу D11, обчислення та аналіз загальних втрат лінії виглядають наступним чином.
1.1 Однофазний режим розподілу та напруга з'єднання високовольтної сторони
На високовольтній стороні використовується однофазний режим розподілу та з'єднання між лінійними напругами; на низьковольтній стороні використовується система однофазного тридротового розподілу. Втрати енергії в районі розподілу обчислюються так:
У формулі RL — опір лінії, Rdz — еквівалентний опір низьковольтної лінії (одиниця: Ω); U — 10 кВ, T — 8760 год (години роботи на рік), а Upj — 0,38 кВ (середня напруга на низьковольтній стороні). ΔP — активна енергія, зареєстрована вторинним вимірюванням (одиниця: кВт·год); ΔQ — реактивна енергія, зареєстрована вторинним вимірюванням (одиниця: кВт·год); K — коефіцієнт корекції, пов'язаний з кривою навантаження, зі значенням 1,8.
1.2 Однофазний режим розподілу (високовольтна сторона підключена до фазового напруги)
На високовольтній стороні використовується однофазний режим розподілу та з'єднання між фазовими напругами. На низьковольтній стороні використовується система однофазного тридротового розподілу. Формула обчислення втрат енергії в районі розподілу виглядає так:
2 Порівняння застосування в різних сценаріях
На прикладі певного регіону було вибрано кілька типових сценаріїв застосування для порівняння економічності однофазного та трифазного методів розподілу електроенергії в різних районах. (З урахуванням 15-річного терміну служби та ціни на електроенергію 0,6083 юанів/кВт·год)
2.1 Малих сіл з розкиданими навантаженнями
Село №1 має 37 житлових користувачів, з яких 33 однофазних та 4 трифазних. Потужність розподільного трансформатора становить 100 кВА, довжина лінії 10 кВ — 838 метрів, довжина низьковольтної лінії — 2170 метрів, максимальне навантаження — 40 кВт, години втрат на рік — 3400 годин.
Висновок: загальні інвестиції в гібридну систему на 24 000 юанів вищі, ніж в трифазну систему.
2.2 Села, недоступні для високовольтних ліній
Село №2 має 75 житлових користувачів. Потужність розподільного трансформатора становить 150 кВА, довжина лінії 10 кВ — 752 метри, довжина низьковольтної лінії — 1583 метри. Через обмеження коридору лінії, лінія 10 кВ не може забезпечити живлення поблизу, що призводить до максимальної довжини лінії після лічильника приблизно 1008 метрів та мінімальному напрузі на кінці лінії 179 В. Максимальне навантаження становить 88 кВт, години втрат на рік — 3400 годин.
Висновок: однофазна система економить приблизно 34 000 юанів загальних інвестицій у порівнянні з трифазною системою.
2.3 Великі села з концентрованими навантаженнями
Село №3 має 210 житлових користувачів, з яких 209 однофазних та 1 трифазний. Потужність розподільного трансформатора становить 400 кВА, довжина лінії 10 кВ — 855 метрів, довжина низьковольтної лінії — 1968 метрів, максимальне навантаження — 120 кВт, години втрат на рік — 3400 годин.
Висновок: загальні інвестиції в гібридну систему на 118 000 юанів вищі, ніж в трифазну систему.
2.4 Навантаження в міських кварталах
Ринок №4 має 171 користувачів (усі однофазні), з навантаженням, розподіленим по обох сторонах міської вулиці (житлові та комерційні об'єкти). Потужність розподільного трансформатора становить 500 кВА, довжина лінії 10 кВ — 385 метрів, довжина низьковольтної лінії — 748 метрів, максимальне навантаження — 375 кВт, години втрат на рік — 3400 годин.
Однофазна система економить приблизно 291 000 юанів загальних інвестицій у порівнянні з трифазною системою, а застосування методів розподілу електроенергії в цих типових сценаріях показано в таблиці 1.
3 Аналіз придатності однофазного розподілу
У міських районах з високою щільністю навантаження однофазний розподіл не підходить з двох причин: 1) більші витрати на інвестиції через відсутність економії масштабу трансформаторів; 2) обмежений потенціал зниження втрат на коротких низьковольтних лініях.
У сільських районах з потребою у трифазному живленні (наприклад, поливальна система) потрібні гібридні однофазні/трифазні системи живлення. Виберіть однофазні з'єднання фаза-до-фази, щоб уникнути дорогих ремонтів лінії 10 кВ.
Економічні пороги
Кількісний аналіз показує, що ефективність витрат змінюється з довжиною лінії та навантаженням. Гібридні системи допомагають оптимізувати інвестиції та зменшити втрати.
4 Основні висновки
Загалом, інвестиції та втрати розподільних трансформаторів демонструють економію масштабу. Широке використання однофазного розподілу електроенергії не є оптимальним підходом. Його економічна придатність повинна оцінюватися на основі довжини розподільних ліній та споживання електроенергії. Загалом, коли потужність трифазного розподільного трансформатора в районі досягає 150 кВА, а довжина низьковольтної лінії перевищує 1,5 км, перетворення трифазного режиму розподілу на однофазний є економічно вигідним.
