Tek Fazlı Dağıtım Traforlarının Geleneksel Traforlara Göre Avantajları ve Çözümlerin Analizi

1. Yapısal Prensipler ve Verimlilik Avantajları​

1.1 Verimliliği Etkileyen Yapısal Farklılıklar​
Tek fazlı dağıtım transformatörleri ve üç fazlı transformatörler arasında önemli yapısal farklılıklar vardır. Tek fazlı transformatörler genellikle E tipi veya ​sarmal çekirdek yapısını benimserken, üç fazlı transformatörler üç fazlı çekirdek veya grup yapısını kullanır. Bu yapısal değişiklik doğrudan verimliliği etkiler:

• Tek fazlı transformatörlerdeki sarmal çekirdek, manyetik akı dağılımını optimize ederek, ​yüksek mertebeden harmonikleri azaltır ve buyle ilgili kayıpları düşürür.
• Verilere göre, tek fazlı sarmal çekirdekli transformatörler, geleneksel üç fazlı levha çekirdekli transformatörlere kıyasla, ​%10-25 daha düşük boş yük kayıplarına ve ​~%50 daha düşük boş yük akımlarına sahiptir ve gürültü seviyeleri çok daha düşüktür.

1.2 Kayıpları Azaltan Çalışma Prensibi​

• Tek fazlı transformatörler sadece tek fazlı AC'yi işler, bu da üç fazlı sistemlerdeki faz farkları ve manyetik potansiyel dengesi sorunlarını ortadan kaldırarak tasarımın basitleştirilmesini sağlar.
• Üç fazlı transformatörlerde, dengesiz yükler, çekirdek bağlantılarında dönen manyetik alanlar ve lamine tabakalar arasındaki enine akı sızıntıları nedeniyle ​ek kayıplara neden olur.
• Tek fazlı transformatörler, ​bağımsız manyetik yollar sayesinde bu sorunlardan kaçınarak operasyonel verimliliği artırır.

1.3 Hat Kayıplarını Optimize Eden Güç Tedarik Modu​

• Tek fazlı transformaörler, ​​"küçük kapasiteli, yoğun dağılımlı, kısa yarıçaplı"​ bir güç tedarik modelini mümkün kılar. Yük merkezlerine yakın kurulum yaparak, düşük gerilim tedarik yarıçaplarını kısaltarak hat kayıplarını azaltırlar.
• Pratik uygulamalarda, ​tek direk asılı montaj kullanılır, bu da malzeme maliyetlerini azaltır ve kurulum verimliliğini artırır—ideal olarak kırsal ve şehir kenarındaki ağ yükseltmeleri için.

2. Malzeme Kullanımı ve Üretim Maliyeti Avantajları​

2.1 Maliyeti Azaltan Malzeme Tasarrufu​

• Tek fazlı transformatörler, eşit kapasiteli üç fazlı ünitelere kıyasla ​%20 daha az çekirdek malzemesi ve ​%10 daha az bakır kullanır.
• Bu, üretim maliyetlerini ​%20-%30​ azaltır.

2.2 Vaka Çalışması: Kırsal Ağ Yenilenmesi​

• Shexian İlçesinde, tek fazlı transformatörlerin kabulünden sonra:
• Düşük gerilim hat inşaat maliyetleri ​~%20​ düştü.
• Alt trafiğe dönüştürülen alanların inşaat maliyetleri ​~%66​ düştü.
• İlk yatırım biraz daha yüksek olsa da (örneğin, 50kVA tek fazlı için ¥5.000, üç fazlı için ¥4.500), 10 yıllık ​Hayat Döngüsü Maliyeti (LCC)​ çok daha düşük: ¥22.585 (tek fazlı) vs. ¥57.623 (üç fazlı).

2.3 Maliyet Etkin Güç Tedarik Modları​

• Tek fazlı sistemler, ​iki tel yüksek gerilim hatları (10% tasarruf) ve ​iki veya üç tel düşük gerilim hatları (15% tasarruf) kullanarak mühendislik maliyetlerini azaltır.
• Uzun hatlar ve dağılmış yükler ile karakterize olan kırsal ağlar için idealdir.

2.4 Üretim Avantajları​

• Daha basit yapı, ​toplu üretim imkanı sağlar, bu da amorfe alaşım çekirdekler gibi gelişmiş teknolojilerin benimsenmesini kolaylaştırarak maliyetleri daha da azaltır.

3. Farklı Senaryolardaki Uygulanabilirlik Analizi​

4. Mantıklı Uygulama İçin Öneriler​

4.1 Kapasite Seçimi​

• ​Temel Prensip: "Küçük kapasiteli, yoğun dağılımlı":
• Kırsal alanlar: ≤20kVA; şehir alanları: ≤100kVA.
• ​Kablolama:
• ≤40kVA: 1 devre; ≥50kVA: 2 devre; öncelikli olarak ​tek fazlı üç tel sistemi tercih edilir.
• ​Formül: 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​ (burada kfk_fkf​: yük faktörü; KtK_tKt​: eşzamanlılık faktörü).

4.2 Kurulum Yöntemleri​

• ​Bağımsız: Dağınık köyler için; yüklerin yakınlığını sağlar.
• ​Şube Tipi: Esnek güç anahtarlama için.
• ​Ana Hattı Tipi: Üç fazlı yükler olmayan üç fazlı alanlar için.
• Alan tasarrufu ve kolay bakım için ​tek direk montajı önceliklidir.

4.3 Karma Güç Tedarik​

• Tek fazlı yükler, üç fazlı yüklerin %15'inden az: doğrudan toplama; aksi halde, eşdeğer üç fazlı yüklerine dönüştürün.
• ​Yük Eşleme:
• Tek fazlı: konut yükleri; üç fazlı: endüstriyel motorlar.
• Mevsimsel dalgalanmalar: ​yük altında kapasite ayarlanabilir transformatörler kullanın.

4.4 İşletme ve Bakım​

• ​Akıllı İzleme: Uzaktan veri toplama ve ölçüm.
• ​Koruma Cihazları:
• Yüksek gerilim tarafı: PRWG veya HPRW6 düşme kavramaları.
• Gök gürültüsü koruması: boşluksız kompozit yalıtım şimşek arresterleri.
• Düşük gerilim tarafı: ​ayrılmış anahtarlar + formlanmış kasa devre kesicileri güvenlik için.

4.5 Ekonomik Göz önünde bulundurulacaklar​

• ​LCC Avantajı: İlk yatırımın yüksek olmasına rağmen, uzun vadede daha düşük maliyetler (örneğin, 10 yıl boyunca ¥22.585 vs. ¥57.623).

5. Gelecek Trendler ve Beklentiler​

• ​Malzeme İnovasyonları:
• Amorfe alaşım ve sarmal çekirdekler, sırasıyla ​%70-80​ ve ​%10-15​ daha düşük boş yük kayıpları sağlayacak.
• ​Akıllı Ağ Entegrasyonu:
• IoT destekli izleme ve AI destekli optimizasyon, gerçek zamanlı yönetim yeteneklerini artıracak.
• ​Yenilenebilir Enerji Sinerjisi:
• Rural dağıtılmış güneş/pruz eklemeyi kolaylaştırarak enerji emilimini iyileştirecek.
• ​Standartlaştırma:
• Rural Power Grid Upgrade Technical Principles gibi rehberler, uygulama normlarını geliştirecektir.