Analisis Keunggulan dan Solusi untuk Trafo Distribusi Fasa Tunggal dibandingkan dengan Trafo Tradisional

1. Prinsip Struktural dan Keunggulan Efisiensi​

1.1 Perbedaan Struktural yang Mempengaruhi Efisiensi​
Trafo distribusi fase tunggal dan trafo tiga fasa menunjukkan perbedaan struktural yang signifikan. Trafo fase tunggal biasanya mengadopsi struktur inti tipe E atau ​struktur inti lilitan, sementara trafo tiga fasa menggunakan inti tiga fasa atau struktur grup. Variasi struktural ini secara langsung mempengaruhi efisiensi:

• Inti lilitan pada trafo fase tunggal mengoptimalkan distribusi fluks magnetik, ​mengurangi harmonisa orde tinggi​ dan kerugian terkait.
• Data menunjukkan bahwa trafo fase tunggal dengan inti lilitan menunjukkan ​kerugian beban kosong 10%–25% lebih rendah​ dan ​arus beban kosong sekitar 50% lebih rendah​ dibandingkan trafo tiga fasa dengan inti laminasi tradisional, dengan penurunan level kebisingan yang signifikan.

1.2 Prinsip Kerja Mengurangi Kerugian​

• Trafo fase tunggal hanya memproses arus AC fase tunggal, menyederhanakan desain dengan menghilangkan perbedaan fase dan masalah keseimbangan potensial magnetik yang inheren dalam sistem tiga fasa.
• Pada trafo tiga fasa, beban tidak seimbang menyebabkan ​kerugian tambahan: medan magnet berputar di sendi inti dan bocoran fluks transversal di celah laminasi meningkatkan disipasi energi.
• Trafo fase tunggal menghindari masalah ini karena ​jalur magnetik independen, meningkatkan efisiensi operasional.

1.3 Mode Pasokan Daya Mengoptimalkan Kerugian Jaringan​

• Trafo fase tunggal memungkinkan model pasokan daya ​kapasitas kecil, distribusi padat, radius pendek. Dengan dipasang dekat pusat beban, mereka memendekkan jari-jari pasokan tegangan rendah, mengurangi kerugian jaringan.
• Aplikasi praktis menggunakan ​penyangga gantung tiang tunggal, menghemat biaya material dan meningkatkan efisiensi pemasangan—ideal untuk pembaruan jaringan pedesaan dan pinggiran kota.

2. Keunggulan Penggunaan Material dan Biaya Manufaktur​

2.1 Penghematan Material Mengurangi Biaya​

• Trafo fase tunggal menggunakan ​20% lebih sedikit material inti​ dan ​10% lebih sedikit tembaga​ dibandingkan unit tiga fasa setara kapasitasnya.
• Ini mengurangi biaya manufaktur sebesar ​20%–30%​​.

2.2 Studi Kasus: Renovasi Jaringan Pedesaan​

• Di Kabupaten Shexian, setelah mengadopsi trafo fase tunggal:
• Biaya konstruksi jaringan tegangan rendah turun sebesar ​sekitar 20%​.
• Biaya konstruksi area substation turun sebesar ​sekitar 66%​​.
• Meskipun investasi awal sedikit lebih tinggi (misalnya, ¥5.000 untuk 50kVA fase tunggal vs. ¥4.500 untuk tiga fasa), ​Biaya Siklus Hidup (LCC)​​ selama 10 tahun jauh lebih rendah: ¥22.585 (fase tunggal) vs. ¥57.623 (tiga fasa).

2.3 Mode Pasokan Daya Hemat Biaya​

• Sistem fase tunggal menggunakan ​jaringan tegangan tinggi dua kawat​ (hemat 10%) dan ​jaringan tegangan rendah dua atau tiga kawat​ (hemat 15%), mengurangi biaya teknik.
• Ideal untuk jaringan pedesaan dengan jaringan panjang dan beban tersebar.

2.4 Keunggulan Produksi​

• Struktur yang lebih sederhana memungkinkan ​produksi massal, memfasilitasi adopsi teknologi canggih seperti inti alloy amorfa, lebih lanjut mengurangi biaya.

3. Analisis Aplikabilitas dalam Berbagai Skenario​

4. Rekomendasi untuk Aplikasi Rasional​

4.1 Pemilihan Kapasitas​

• ​Prinsip Inti: "Kapasitas kecil, distribusi padat":
• Daerah pedesaan: ≤20kVA; daerah perkotaan: ≤100kVA.
• ​Pengkabelan:
• ≤40kVA: 1 sirkuit; ≥50kVA: 2 sirkuit; prioritaskan ​sistem tiga kawat fase tunggal​.
• ​Rumus: 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​ (di mana kfk_fkf​: faktor beban; KtK_tKt​: faktor simultanitas).

4.2 Metode Pemasangan​

• ​Independen: Untuk desa terpencar; memastikan kedekatan dengan beban.
• ​Jenis Cabang: Untuk pengalihan daya yang fleksibel.
• ​Jenis Utama: Untuk area tiga fasa tanpa beban tiga fasa.
• Prioritaskan ​pemasangan tiang tunggal​ untuk penghematan ruang dan perawatan mudah.

4.3 Pasokan Daya Hybrid​

• Beberapa beban fase tunggal ≤15% dari beban tiga fasa: penjumlahan langsung; jika tidak, ubah ke beban tiga fasa setara.
• ​Pencocokan Beban:
• Fase tunggal: beban rumah tangga; tiga fasa: motor industri.
• Fluktuasi musiman: Gunakan ​trafo penyesuaian kapasitas beban​.

4.4 Operasi dan Pemeliharaan​

• ​Pemantauan Cerdas: Pengumpulan dan pengukuran data jarak jauh.
• ​Perangkat Perlindungan:
• Sisi tegangan tinggi: PRWG atau HPRW6 drop-out fuses.
• Perlindungan petir: arrester petir isolator komposit tanpa celah.
• Sisi tegangan rendah: ​switch isolasi + circuit breaker kotak cetak​ untuk keamanan.

4.5 Pertimbangan Ekonomi​

• ​Keunggulan LCC: Biaya jangka panjang lebih rendah meskipun investasi awal lebih tinggi (misalnya, ¥22.585 vs. ¥57.623 selama 10 tahun).

5. Tren dan Prospek Masa Depan​

• ​Inovasi Material:
• Alloy amorfa dan inti lilitan akan lebih lanjut mengurangi kerugian beban kosong sebesar ​70%–80%​​ dan ​10%–15%​, masing-masing.
• ​Integrasi Smart Grid:
• Pemantauan berbasis IoT dan optimisasi berbasis AI meningkatkan manajemen real-time.
• ​Sinergi Energi Terbarukan:
• Mendorong integrasi PV/wind terdistribusi di pedesaan, meningkatkan penyerapan energi.
• ​Standardisasi:
• Pedoman seperti Prinsip Teknis Peningkatan Jaringan Listrik Pedesaan akan menyempurnakan norma aplikasi.