Tek Fazlı Dağıtım Traforlarının Geleneksel Traforlara Göre Avantajları ve Çözümlerin Analizi

1. Yapısal İlkeler ve Verimlilik Avantajları​

1.1 Verimliliği Etkileyen Yapısal Farklılıklar​
Tek fazlı dağıtım transformatörleri ve üç fazlı transformatörler arasında önemli yapısal farklılıklar bulunmaktadır. 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 eder, ​yüksek mertebeden harmonikleri azaltır​ ve bu ile ilgili kayıpları düşürür.
• Verilere göre, tek fazlı sarmal çekirdek transformatörler, geleneksel üç fazlı levha çekirdek transformatörlere kıyasla ​%10-25 daha düşük boş yük kayıplarına​ ve ​~%50 daha düşük boş yük akımlarına​ sahiptir, ayrıca 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 ​ek kayıplara neden olur: çekirdek bağlantılarında dönen manyetik alanlar ve lamine parçalar arasındaki yatay manyetik akı sızıntıları enerji disipasyonunu artırır.
• Tek fazlı transformatörler, ​bağımsız manyetik yollar sayesinde bu sorunlardan kaçınır ve işletme verimliliğini artırır.

1.3 Hat Kayıplarını Optimizasyonu Sağlayan Güç Tedarik Modu​

• Tek fazlı transformatörler, ​​"küçük kapasite, yoğun dağıtım, kısa yarıçap"​​ güç tedarik modelini mümkün kılar. Yük merkezlerine yakın kurulum yaparak düşük voltaj tedarik yarıçapını kısaltırlar ve hat kayıplarını azaltırlar.
• Pratik uygulamalarda, ​tek direk asılı montaj kullanılır, malzeme maliyetlerini azaltır ve montaj verimliliğini artırır—kırsal ve kentsel çevre ağ yenilemeleri için idealdir.

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​​ oranında düşürür.

2.2 Vaka Çalışması: Kırsal Ağ Yenilemesi​

• Shexian İlçesinde, tek fazlı transformatörlerin benimsenmesinden sonra:
• Düşük voltaj hat inşaat maliyetleri ​~%20​ düşmüştür.
• Alt istasyon alanı inşaat maliyetleri ​~%66​​ düşmüştür.
• 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 düşüktür: tek fazlı ¥22.585, üç fazlı ¥57.623.

2.3 Maliyet Etkin Güç Tedarik Modları​

• Tek fazlı sistemler, ​iki tel yüksek voltaj hattı (yüzde 10 tasarruf) ve ​iki veya üç tel düşük voltaj hattı (yüzde 15 tasarruf) kullanarak mühendislik maliyetlerini azaltır.
• Uzun hatlar ve dağılmış yüklerle karakterize olan kırsal ağlar için idealdir.

2.4 Üretim Avantajları​

• Daha basit yapı, ​toplu üretim imkanı sunar, amorf alaşım çekirdekler gibi gelişmiş teknolojilerin benimsenmesini kolaylaştırır ve maliyetleri daha da düşürür.

3. Farklı Senaryolardaki Uygulanabilirlik Analizi​

4. Mantıklı Uygulama İçin Öneriler​

4.1 Kapasite Seçimi​

• ​Ana Prensip: "Küçük kapasite, yoğun dağıtım":
• Kırsal alanlar: ≤20kVA; şehirsel alanlar: ≤100kVA.
• ​Kablolama:
• ≤40kVA: 1 devre; ≥50kVA: 2 devre; ​tek fazlı üç tel sistemi önceliklidir.
• ​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​: eş zamanlılık faktörü).

4.2 Kurulum Yöntemleri​

• ​Bağımsız: Dağınık köyler için; yüklerin yakınlığını sağlar.
• ​Şube Tipi: Esnek güç geçişleri için.
• ​Ana Hatta Bağlı Tip: Üç fazlı yükler olmayan üç fazlı bölgeler için.
• Alan tasarrufu ve kolay bakım için ​tek direk montajı önceliklidir.

4.3 Karışık Güç Tedariki​

• Tek fazlı yükler, üç fazlı yüklerin %15'i veya daha azı: doğrudan toplama; aksi halde, eşdeğer üç fazlı yüklerine dönüştürme.
• ​Yük Eşleme:
• Tek fazlı: konut yükleri; üç fazlı: endüstriyel motorlar.
• Mevsimsel dalgalanmalar: ​yük kapasitesi ayarlanabilir transformatörler kullanın.

4.4 İşletme ve Bakım​

• ​Akıllı İzleme: Uzaktan veri toplama ve ölçüm.
• ​Koruma Cihazları:
• Yüksek voltaj tarafı: PRWG veya HPRW6 düşme füze.
• Yıldırım koruması: boşluksız kompozit yalıtıcı şimşek tutucu.
• Düşük voltaj tarafı: ​ayrıttırıcı anahtarlar + formda dökülmüş devre kesiciler güvenlik için.

4.5 Ekonomik Göz önünde Bulunanlar​

• ​LCC Avantajı: Başlangıçtaki yüksek yatırımına rağmen uzun vadede daha düşük maliyetler (örneğin, 10 yıl boyunca ¥22.585 ve ¥57.623).

5. Gelecek Trendler ve Beklentiler​

• ​Malzeme İnovasyonları:
• Amorf alaşım ve sarmal çekirdekler, sırasıyla ​%70-80​ ve ​%10-15​ kadar boş yük kayıplarını daha da azaltacaktır.
• ​Akıllı Ağ Entegrasyonu:
• IoT destekli izleme ve AI tabanlı optimizasyon, gerçek zamanlı yönetim yeteneklerini artıracaktır.
• ​Yenilenebilir Enerji Sinergisi:
• Kırsal dağıtılmış güneş ve rüzgar entegrasyonunu kolaylaştırarak enerji emilimini iyileştirecektir.
• ​Standartlaştırma:
• Gibi rehberler, Kırsal Elektrik Ağı Güncellemesi Teknik Prensipleri, uygulama normlarını geliştirecektir.