Analyse von Vorteilen und Lösungen für Einphasen-Verteilungstransformatoren im Vergleich zu herkömmlichen Transformatoren

1. Strukturelle Prinzipien und Effizienzvorteile​

1.1 Strukturelle Unterschiede, die die Effizienz beeinflussen​
Einspeisetransformatoren für Einphasen-Netze und Dreiphasen-Transformator haben erhebliche strukturelle Unterschiede. Einspeisetransformatoren für Einphasen-Netze verwenden in der Regel eine E-Form oder eine gewickelte Kernstruktur, während Dreiphasen-Transformator einen dreiphasigen Kern oder Gruppenbau verwenden. Diese strukturelle Variation wirkt sich direkt auf die Effizienz aus:

• Der gewickelte Kern in Einspeisetransformatoren für Einphasen-Netze optimiert die Verteilung des magnetischen Flusses, ​reduziert höhere Harmonische​ und damit verbundene Verluste.
• Daten zeigen, dass einspeisende Transformator mit gewickeltem Kern ​10%–25% geringere Leerlaufverluste​ und ​~50% geringere Leerlaufströme​ im Vergleich zu traditionellen dreiphasigen Transformator mit geschichteten Kernen aufweisen, wobei die Geräuschpegel erheblich reduziert werden.

1.2 Arbeitsprinzip zur Reduzierung von Verlusten​

• Einspeisetransformatoren für Einphasen-Netze verarbeiten nur einphasigen Wechselstrom, was das Design durch die Beseitigung von Phasendifferenzen und dem Problem der Ausgleichung des magnetischen Potentials in Dreiphasensystemen vereinfacht.
• In Dreiphasen-Transformator führen ungleichmäßige Lasten zu ​zusätzlichen Verlusten: Drehende magnetische Felder in Kernverbindungen und Querflusslecks an Laminatnähten erhöhen die Energieabgabe.
• Einspeisetransformatoren für Einphasen-Netze vermeiden diese Probleme aufgrund ​unabhängiger magnetischer Pfade, was die Betriebseffizienz verbessert.

1.3 Versorgungsmodus zur Optimierung von Leitungsspannungsverlusten​

• Einspeisetransformatoren für Einphasen-Netze ermöglichen ein ​"kleine Kapazität, dichte Verteilung, kurzer Radius"​​ Versorgungsmodell. Durch die Installation in der Nähe von Lastzentren werden die Versorgungsradien für Niederspannung verkürzt, was die Leitungsspannungsverluste reduziert.
• Praktische Anwendungen nutzen ​einfache Pfahlschwingmontage, was Materialkosten spart und die Montageeffizienz verbessert — ideal für den Ausbau von Stromnetzen in ländlichen und städtischen Randgebieten.

2. Vorteile bei der Materialnutzung und Fertigungskosten​

2.1 Kosteneinsparungen durch Materialsparende Maßnahmen​

• Einspeisetransformatoren für Einphasen-Netze verwenden ​20% weniger Kernmaterial​ und ​10% weniger Kupfer​ als gleichwertige dreiphasige Einheiten.
• Dies reduziert die Fertigungskosten um ​20%–30%​​.

2.2 Fallstudie: Modernisierung des ländlichen Stromnetzes​

• In Shexian County, nach der Einführung von Einspeisetransformatoren für Einphasen-Netze:
• Die Baukosten für Niederspannungsleitungen sanken um ​~20%​.
• Die Baukosten für Umspannwerksbereiche fielen um ​~66%​​.
• Obwohl die anfänglichen Investitionen leicht höher sind (z.B. ¥5.000 für 50kVA Einphasen-Transformator vs. ¥4.500 für Dreiphasen-Transformator), ist die ​Gesamtbetriebskosten (LCC)​​ über 10 Jahre signifikant niedriger: ¥22.585 (Einphasen) vs. ¥57.623 (Dreiphasen).

2.3 Kostenwirksame Versorgungsmodi​

• Einspeisesysteme für Einphasen-Netze verwenden ​zweiadriges Hochspannungsleitungssystem​ (10% Kosteneinsparung) und ​zwei- oder dreiadriges Niederspannungsleitungssystem​ (15% Kosteneinsparung), was die Baukosten reduziert.
• Ideal für ländliche Stromnetze mit langen Leitungen und verstreuten Lasten.

2.4 Produktionsvorteile​

• Die einfachere Struktur ermöglicht die ​Serienproduktion, was die Einführung fortschrittlicher Technologien wie amorphen Legierungskerne erleichtert und die Kosten weiter senkt.

3. Anwendbarkeitsanalyse in verschiedenen Szenarien​

4. Empfehlungen für eine rationale Anwendung​

4.1 Kapazitätsauswahl​

• ​Kernprinzip: "Kleine Kapazität, dichte Verteilung":
• Ländliche Gebiete: ≤20kVA; städtische Gebiete: ≤100kVA.
• ​Verkabelung:
• ≤40kVA: 1 Schaltung; ≥50kVA: 2 Schaltungen; bevorzugen Sie ​einphasiges dreidriges System​.
• ​Formel: P=kf⋅Kt⋅∑PN=Kx⋅∑PNP = k_f \cdot K_t \cdot \sum P_N = K_x \cdot \sum P_NP=kf​⋅Kt​⋅∑PN​=Kx​⋅∑PN​ (wobei kfk_fkf​: Lastfaktor; KtK_tKt​: Gleichzeitigkeitfaktor).

4.2 Installationsmethoden​

• ​Unabhängig: Für zerstreute Dörfer; sicherstellt Nähe zur Last.
• ​Verzweigungsartig: Für flexible Stromversorgung.
• ​Hauptleitungsartig: Für dreiphasige Bereiche ohne dreiphasige Lasten.
• Bevorzugen Sie ​einfache Pfahlmontage​ zum Platzsparen und einfacher Wartung.

4.3 Gemischte Versorgung​

• Einphasenlasten ≤15% der dreiphasigen Lasten: direkte Summierung; andernfalls, Konvertierung in äquivalente dreiphasige Lasten.
• ​Lastanpassung:
• Einphasen: Wohnlasten; dreiphasig: Industriemotoren.
• Saisonale Schwankungen: Verwenden Sie ​belastbare Transformator mit kapazitätsverstellbarer Belastung​.

4.4 Betrieb und Wartung​

• ​Intelligente Überwachung: Fernübertragung von Daten und Messwerten.
• ​Schutzgeräte:
• Hochspannungsseite: PRWG oder HPRW6-Fallabschalter.
• Blitzschutz: luftdichter Verbundisolator Blitzableiter.
• Niederspannungsseite: ​Trennschalter + Formteil-Leistungsschalter​ für Sicherheit.

4.5 Wirtschaftliche Erwägungen​

• ​Vorteile der Gesamtbetriebskosten (LCC): Niedrigere langfristige Kosten trotz höherer anfänglicher Investitionen (z.B. ¥22.585 vs. ¥57.623 über 10 Jahre).

5. Zukünftige Trends und Aussichten​

• ​Materialinnovationen:
• Amorphe Legierungen und gewickelte Kerne werden die Leerlaufverluste jeweils um ​70%–80%​​ und ​10%–15%​​ reduzieren.
• ​Integration in Smart Grids:
• IoT-gestützte Überwachung und künstliche Intelligenz zur Optimierung verbessern die Echtzeitverwaltung.
• ​Synergien mit erneuerbaren Energien:
• Fördern die Integration von dezentralen PV- und Windenergieanlagen in ländlichen Gebieten, verbessern die Energieaufnahme.
• ​Standardisierung:
• Richtlinien wie Technische Prinzipien für die Modernisierung ländlicher Stromnetze werden die Anwendungsnormen verfeinern.