Analisis Kelebihan dan Penyelesaian untuk Transformator Pengagihan Fasa Tunggal Berbanding Transformator Tradisional

1. Prinsip Struktur dan Kelebihan Efisiensi​

1.1 Perbezaan Struktur yang Mempengaruhi Efisiensi​
Pengubah suai tegangan fasa tunggal dan pengubah suai tegangan tiga fasa menunjukkan perbezaan struktur yang signifikan. Pengubah suai fasa tunggal biasanya menggunakan struktur inti E atau ​struktur inti melilit, manakala pengubah suai tiga fasa menggunakan struktur inti tiga fasa atau struktur kumpulan. Variasi struktur ini memberi kesan langsung kepada efisiensi:

• Inti melilit dalam pengubah suai fasa tunggal mengoptimumkan pengedaran fluks magnet, ​mengurangkan harmonik tingkat tinggi​ dan kerugian berkaitan.
• Data menunjukkan bahawa pengubah suai fasa tunggal dengan inti melilit mempunyai ​kerugian beban kosong 10%–25% lebih rendah​ dan ​arus beban kosong ~50% lebih rendah​ berbanding pengubah suai tiga fasa tradisional dengan inti pelapis, dengan tahap bunyi yang berkurang secara signifikan.

1.2 Prinsip Kerja Mengurangkan Kerugian​

• Pengubah suai fasa tunggal hanya memproses arus ulang-alik fasa tunggal, menyederhanakan reka bentuk dengan menghapuskan perbezaan fasa dan isu penyeimbangan potensial magnetik yang inheren dalam sistem tiga fasa.
• Dalam pengubah suai tiga fasa, beban tidak seimbang menyebabkan ​kerugian tambahan: medan magnet berputar di sambungan inti dan kebocoran fluks melintang di jahitan pelapis meningkatkan pemudaran tenaga.
• Pengubah suai fasa tunggal mengelakkan masalah ini berkat ​laluan magnetik yang bebas, meningkatkan kecekapan operasi.

1.3 Mod Pembebekan Kuasa Mengoptimumkan Kerugian Garis​

• Pengubah suai fasa tunggal membolehkan mod pembebekan kuasa ​​"kapasiti kecil, taburan padat, jejari pendek"​​. Dengan dipasang berhampiran pusat beban, ia memendekkan jejari bekalan tekanan rendah, mengurangkan kerugian garis.
• Aplikasi praktikal menggunakan ​penggantungan tiang tunggal, menghemat kos bahan dan meningkatkan kecekapan pemasangan—sangat sesuai untuk peningkatan grid luar bandar dan sempadan bandar.

2. Kelebihan Penggunaan Bahan dan Kos Pembuatan​

2.1 Penjimatan Bahan Mengurangkan Kos​

• Pengubah suai fasa tunggal menggunakan ​20% bahan inti kurang​ dan ​10% tembaga kurang​ daripada unit tiga fasa setara kapasiti.
• Ini mengurangkan kos pembuatan sebanyak ​20%–30%​​.

2.2 Kajian Kes: Penambahbaikan Grid Luar Bandar​

• Dalam Daerah Shexian, selepas menerima pengubah suai fasa tunggal:
• Kos pembinaan garis tekanan rendah berkurang sebanyak ​~20%​.
• Kos pembinaan kawasan substesen berkurang sebanyak ​~66%​​.
• Walaupun pelaburan awal sedikit lebih tinggi (contohnya, ¥5,000 untuk 50kVA fasa tunggal vs. ¥4,500 untuk tiga fasa), ​Life Cycle Cost (LCC)​​ selama 10 tahun jauh lebih rendah: ¥22,585 (fasa tunggal) vs. ¥57,623 (tiga fasa).

2.3 Mod Pembebekan Kuasa Berkesan Kos​

• Sistem fasa tunggal menggunakan ​dua wayar garis tekanan tinggi​ (penjimatan 10%) dan ​dua atau tiga wayar garis tekanan rendah​ (penjimatan 15%), mengurangkan kos kejuruteraan.
• Ideal untuk grid luar bandar dengan garis panjang dan beban tersebar.

2.4 Kelebihan Pembuatan​

• Struktur yang lebih mudah membolehkan ​pembuatan berskala besar, memudahkan penerimaan teknologi canggih seperti inti aloi amorf, mengurangkan kos lebih lanjut.

3. Analisis Kepatuhan dalam Skenario Berbeza​

4. Cadangan untuk Aplikasi Rasional​

4.1 Pilihan Kapasiti​

• ​Prinsip Utama: "Kapasiti kecil, taburan padat":
• Kawasan luar bandar: ≤20kVA; kawasan bandar: ≤100kVA.
• ​Laluan Bekalan:
• ≤40kVA: 1 litar; ≥50kVA: 2 litar; utamakan ​sistem tiga wayar fasa 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 serentak).

4.2 Kaedah Pemasangan​

• ​Bebas: Untuk kampung tersebar; memastikan kedekatan dengan beban.
• ​Jenis Cabang: Untuk penukaran kuasa yang fleksibel.
• ​Jenis Utama: Untuk kawasan tiga fasa tanpa beban tiga fasa.
• Utamakan ​pemasangan tiang tunggal​ untuk penghematan ruang dan pemeliharaan mudah.

4.3 Bekalan Kuasa Hibrid​

• Beban fasa tunggal ≤15% daripada beban tiga fasa: jumlah langsung; jika tidak, tukar kepada beban tiga fasa setara.
• ​Penjodohan Beban:
• Fasa tunggal: beban perumahan; tiga fasa: motor industri.
• Fluktuasi musiman: Gunakan ​pengubah suai kapasiti boleh disesuaikan semasa beban​.

4.4 Operasi dan Pemeliharaan​

• ​Pemantauan Pintar: Pengumpulan data dan pengukuran jarak jauh.
• ​Peranti Perlindungan:
• Sisi tekanan tinggi: PRWG atau HPRW6 fusel putus.
• Perlindungan petir: penghalang kilat insulator komposit tanpa jurang.
• Sisi tekanan rendah: ​skop isolasi + pemutus litar jenis cetak​ untuk keselamatan.

4.5 Pertimbangan Ekonomi​

• ​Kelebihan LCC: Kos jangka panjang lebih rendah walaupun pelaburan awal lebih tinggi (contohnya, ¥22,585 vs. ¥57,623 selama 10 tahun).

5. Trend dan Prospek Masa Depan​

• ​Inovasi Bahan:
• Aloi amorf dan inti melilit akan mengurangkan kerugian beban kosong sebanyak ​70%–80%​​ dan ​10%–15%​, masing-masing.
• ​Integrasi Grid Pintar:
• Pemantauan berdayakan IoT dan pengoptimuman berdasarkan AI meningkatkan pengurusan masa nyata.
• ​Simbiosis Tenaga Baharu:
• Membantu integrasi PV/wind luar bandar, meningkatkan penyerapan tenaga.
• ​Standardisasi:
• Panduan seperti Prinsip Teknikal Penambahbaikan Grid Kuasa Luar Bandar akan memperhalusi norma aplikasi.