Pagsusuri ng mga Bentahe at Solusyon para sa Single-Phase Distribution Transformers Kumpara sa mga Tradisyonal na Transformers

1. Prinsipyong Struktural at mga Kahusayan sa Efisiensiya​

1.1 Mga Diperensyang Struktural na Nakakaapekto sa Efisiensiya​
Ang mga single-phase distribution transformers at three-phase transformers ay nagpapakita ng malaking diperensya sa struktura. Ang mga single-phase transformers ay karaniwang gumagamit ng E-type o ​wound core structure, habang ang mga three-phase transformers naman ay gumagamit ng three-phase core o group structure. Ang pagkakaiba-iba sa struktura na ito ay direktang nakakaapekto sa efisiensiya:

• Ang wound core sa mga single-phase transformers ay optimizes ang magnetic flux distribution, ​nakakabawas ng high-order harmonics​ at ang mga associated losses.
• Nagpapakita ang datos na ang mga single-phase wound-core transformers ay may ​10%–25% mas mababang no-load losses​ at ​~50% mas mababang no-load currents​ kumpara sa mga traditional three-phase laminated-core transformers, kasama ang significantly reduced noise levels.

1.2 Pagsasanay na Nagbabawas ng Mga Pagkawala​

• Ang mga single-phase transformers ay nagproseso lamang ng single-phase AC, simplifying ang disenyo sa pamamagitan ng pagalis ng phase differences at magnetic potential balancing issues na inherent sa three-phase systems.
• Sa mga three-phase transformers, ang unbalanced loads ay nagdudulot ng ​additional losses: ang rotating magnetic fields sa core joints at transverse flux leakage sa lamination seams ay nagdudulot ng pagtaas ng energy dissipation.
• Ang mga single-phase transformers ay nakakaiwas sa mga isyung ito dahil sa ​independent magnetic paths, enhancing ang operational efficiency.

1.3 Paraan ng Power Supply na Nag-ooptimize ng Line Losses​

• Ang mga single-phase transformers ay nagbibigay ng ​​"small capacity, dense distribution, short radius"​​ na modelo ng power supply. Sa pamamagitan ng pag-install sa malapit sa load centers, sila ay nakakapangkat ng low-voltage supply radii, reducing ang line losses.
• Ang praktikal na aplikasyon ay gumagamit ng ​single-pole suspension mounting, nakakatipid sa material costs at improving ang installation efficiency—ideal para sa rural at urban fringe grid upgrades.

2. Pamamahala sa Materyales at Mga Kahusayan sa Cost ng Produksyon​

2.1 Pagbabawas sa Materyales na Nakakabawas ng Cost​

• Ang mga single-phase transformers ay gumagamit ng ​20% mas kaunti na core material​ at ​10% mas kaunti na copper​ kumpara sa equivalent-capacity three-phase units.
• Ito ay nagreresulta sa pagbawas ng manufacturing costs ng ​20%–30%​​.

2.2 Kaso ng Pag-aaral: Renovasyon ng Rural Grid​

• Sa Shexian County, pagkatapos ng pag-adopt ng single-phase transformers:
• Ang construction costs ng low-voltage line ay bumaba ng ​~20%​.
• Ang construction costs ng substation area ay bumaba ng ​~66%​​.
• Kahit na ang initial investment ay medyo mas mataas (halimbawa, ¥5,000 para sa 50kVA single-phase vs. ¥4,500 para sa three-phase), ang ​Life Cycle Cost (LCC)​​ sa loob ng 10 taon ay significantly mas mababa: ¥22,585 (single-phase) vs. ¥57,623 (three-phase).

2.3 Cost-Effective na Mga Paraan ng Power Supply​

• Ang mga single-phase systems ay gumagamit ng ​two-wire high-voltage lines​ (10% savings) at ​two- or three-wire low-voltage lines​ (15% savings), reducing ang engineering costs.
• Ideal para sa mga rural grids na may mahabang lines at dispersed loads.

2.4 Mga Kahusayan sa Produksyon​

• Ang mas simple na struktura ay nagbibigay-daan sa ​mass production, facilitating ang adoption ng advanced technologies tulad ng amorphous alloy cores, further cutting ang costs.

3. Analisis ng Applicability sa Iba't Ibang Scenario​

4. Mga Rekomendasyon para sa Rational Application​

4.1 Capacity Selection​

• ​Core Principle: "Small capacity, dense distribution":
• Rural areas: ≤20kVA; urban areas: ≤100kVA.
• ​Wiring:
• ≤40kVA: 1 circuit; ≥50kVA: 2 circuits; prioritize ​single-phase three-wire system​.
• ​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​ (where kfk_fkf​: load factor; KtK_tKt​: simultaneity factor).

4.2 Installation Methods​

• ​Independent: For scattered villages; ensures proximity to loads.
• ​Branch-Type: For flexible power switching.
• ​Mainline-Type: For three-phase areas with no three-phase loads.
• Prioritize ​single-pole mounting​ for space-saving and easy maintenance.

4.3 Hybrid Power Supply​

• Single-phase loads ≤15% of three-phase loads: direct summation; else, convert to equivalent three-phase loads.
• ​Load Matching:
• Single-phase: residential loads; three-phase: industrial motors.
• Seasonal fluctuations: Use ​on-load capacity-adjustable transformers​.

4.4 Operation and Maintenance​

• ​Smart Monitoring: Remote data collection and metering.
• ​Protection Devices:
• High-voltage side: PRWG or HPRW6 drop-out fuses.
• Lightning protection: gapless composite insulator surge arresters.
• Low-voltage side: ​isolating switches + molded-case circuit breakers​ for safety.

4.5 Economic Considerations​

• ​LCC Advantage: Lower long-term costs despite higher initial investment (e.g., ¥22,585 vs. ¥57,623 over 10 years).

5. Future Trends and Prospects​

• ​Material Innovations:
• Amorphous alloy and wound cores will further reduce no-load losses by ​70%–80%​​ and ​10%–15%​, respectively.
• ​Smart Grid Integration:
• IoT-enabled monitoring and AI-driven optimization enhance real-time management.
• ​Renewable Energy Synergy:
• Facilitate rural distributed PV/wind integration, improving energy absorption.
• ​Standardization:
• Guidelines like Rural Power Grid Upgrade Technical Principles will refine application norms.