Analiza prednosti i rešenja za jednofazne distribucijske transformere u poređenju sa tradicionalnim transformatorima

1. Strukturni principi i prednosti u efikasnosti​

1.1 Strukturne razlike koje utiču na efikasnost​
Jednofazni distribucijski transformatori i trofazi transformatori imaju značajne strukturne razlike. Jednofazi transformatori obično koriste E tip ili ​navijeni jezgrast strukturu, dok trofazi transformatori koriste trofazi jezgro ili grupnu strukturu. Ova strukturna varijacija direktno utiče na efikasnost:

• Navijeno jezgro u jednofaznim transformatorima optimizuje raspodelu magnetnog toka, ​smanjujući viši harmonici​ i povezane gubitke.
• Podaci pokazuju da jednofazi navijeni transformatori imaju ​10%–25% niže gubitke bez opterećenja​ i ​~50% niže struje bez opterećenja​ u odnosu na tradicionalne trofazi laminirane transformatore, sa značajno smanjenim nivoima buke.

1.2 Radni princip koji smanjuje gubitke​

• Jednofazi transformatori obrađuju samo jednofazni AC, pojednostavljujući dizajn eliminacijom razlika faza i problema balansiranja magnetnog potencijala inherentnih u trofaznim sistemima.
• U trofaznim transformatorima, neravnomerna opterećenja dovode do ​dodatnih gubitaka: rotirajuća magnetna polja u spojevima jezgra i transverzalni tokovi curenja na šavovima lamine povećavaju rasipanje energije.
• Jednofazi transformatori izbegavaju ove probleme zbog ​nezavisnih magnetnih putanja, poboljšavajući operativnu efikasnost.

1.3 Način snabdevanja električnom energijom koji optimizuje gubitke na liniji​

• Jednofazi transformatori omogućavaju ​​"malo kapaciteta, gusto raspoređen, kratki radius"​​ model snabdevanja električnom energijom. Instaliranjem blizu centara opterećenja, skraćuju radijuse niskonaponskog snabdevanja, smanjujući gubitke na liniji.
• Praktične primene koriste ​jednopolozno visorazmestan montažu, štedeći materijalne troškove i poboljšavajući efikasnost instalacije—idealno za unapređenje mreže u ruralnim i graničnim urbanim područjima.

2. Korist materijala i prednosti u proizvodnim troškovima​

2.1 Štednja materijala koja smanjuje troškove​

• Jednofazi transformatori koriste ​20% manje materijala za jezgro​ i ​10% manje bakra​ u odnosu na ekvivalentne kapacitete trofaznih jedinica.
• Ovo smanjuje proizvodne troškove za ​20%–30%​​.

2.2 Studija slučaja: Renovacija ruralne mreže​

• U okrugu Shexian, nakon usvajanja jednofaznih transformatora:
• Troškovi konstrukcije niskonaponskih linija su se smanjili za ​~20%​.
• Troškovi konstrukcije područja postaja su se smanjili za ​~66%​​.
• Iako je početno ulaganje malo veće (npr., ¥5,000 za 50kVA jednofazi u odnosu na ¥4,500 za trofazi), troškovi u životnom veku (LCC)​​ za 10 godina su značajno niži: ¥22,585 (jednofazi) u odnosu na ¥57,623 (trofazi).

2.3 Ekonomični načini snabdevanja električnom energijom​

• Jednofazi sistemi koriste ​dvoprovodne visokonaponske linije​ (štednja od 10%) i ​dvo- ili troprovodne niskonaponske linije​ (štednja od 15%), smanjujući inženjerske troškove.
• Idealno za ruralne mreže sa dugim linijama i rasutim opterećenjima.

2.4 Prednosti u proizvodnji​

• Jednostavnija struktura omogućava ​masovnu proizvodnju, olakšavajući usvajanje naprednih tehnologija poput amorfih legira za jezgra, dalje smanjujući troškove.

3. Analiza primenljivosti u različitim scenarijima​

4. Preporuke za racionalnu primenu​

4.1 Izbor kapaciteta​

• ​Osnovni princip: "Mali kapacitet, gusto raspoređen":
• Ruralna područja: ≤20kVA; urbana područja: ≤100kVA.
• ​Veze:
• ≤40kVA: 1 krug; ≥50kVA: 2 kruga; prioritet ​jednofazi trižični sistem​.
• ​Formula: 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​ (gde kfk_fkf​: faktor opterećenja; KtK_tKt​: faktor istovremenosti).

4.2 Metode instalacije​

• ​Nezavisno: Za rasute selo; osigurava blizinu opterećenju.
• ​Grananje: Za fleksibilno prebacivanje snabdevanja.
• ​Glavni trak: Za trofazi područja bez trofaznih opterećenja.
• Prioritet ​jednopolozno visorazmestan montažu​ za uštedu prostora i lakše održavanje.

4.3 Hibridno snabdevanje električnom energijom​

• Jednofazi opterećenja ≤15% trofaznih opterećenja: direktna suma; u suprotnom, pretvaranje u ekvivalentna trofazna opterećenja.
• ​Usklađivanje opterećenja:
• Jednofazi: stambena opterećenja; trofazi: industrijski motori.
• Sezonska fluktuacije: Koristi ​transformatore sa podešivom kapacitetom pod opterećenjem​.

4.4 Rad i održavanje​

• ​Pametno praćenje: Udaljeno sakupljanje podataka i merenje.
• ​Zaštitni uređaji:
• Visokonaponska strana: PRWG ili HPRW6 otpadajući prekidači.
• Zaštita od munje: bezrazmakne kompozitne izolatorske prekidnice.
• Niskonaponska strana: ​odvojnici + oblikovani prekidači​ za sigurnost.

4.5 Ekonomski aspekti​

• ​Pretežnost LCC: Niži dugoročni troškovi, unatoč većem početnom ulaganju (npr., ¥22,585 u odnosu na ¥57,623 za 10 godina).

5. Buduće trendove i perspektive​

• ​Innovacije materijala:
• Amorfni legiri i navijeni jezgri će dalje smanjiti gubitke bez opterećenja za ​70%–80%​​ i ​10%–15%​, redom.
• ​Integracija pametnih mreža:
• IoT omogućeno praćenje i AI upravljano optimizovanje poboljšavaju upravljanje u realnom vremenu.
• ​Sinergetski efekti obnovljivih izvora energije:
• Omogućavaju integraciju raspodeljenih PV/vetrenih sistema u ruralnim područjima, poboljšavajući apsorpciju energije.
• ​Standardizacija:
• Smernice poput Tehnički principi nadogradnje ruralnih mreža će unaprediti norme primene.