單相變壓器是常見的變壓器類型之一。它由一個(gè)主要繞組和一個(gè)次級(jí)繞組組成。主要繞組通常與供電系統(tǒng)連接,并負(fù)責(zé)接收輸入電流。次級(jí)繞組則提供輸出電壓。單相變壓器通過電磁感應(yīng)的原理工作。當(dāng)主要繞組中的交流電流發(fā)生變化時(shí),會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。這個(gè)交變磁場(chǎng)穿過次級(jí)繞組,誘導(dǎo)出輸出電壓。
變壓器小容量化的代價(jià)輕負(fù)荷地區(qū)進(jìn)行單相供電制建設(shè),可減少建設(shè)投資。大負(fù)荷地區(qū)進(jìn)行單相供電制的改造,必須有較大的經(jīng)濟(jì)投入。筆者看到,有的單相變壓器在居民小區(qū)的試點(diǎn),實(shí)行的是將大變壓器化成多個(gè)小變壓器,臨近負(fù)荷安裝,縮短低壓主干線距離,由于電源點(diǎn)到負(fù)載的距離是一定的,縮短低壓供電距離,必然要延長(zhǎng)高壓輸電距離,此種改造需要大量的投資,例如原來3個(gè)單元30戶人家使用160 kVA三相變壓器1臺(tái),改用3臺(tái)50 kVA單相變壓器供電,表2列出兩種改造方案的用料及損耗變化,很明顯的增加了建設(shè)投入。其一,為了減少低壓主干線的線損,要將高壓線路引入負(fù)荷中心,增加高壓線路建設(shè)投資。其二,采用多臺(tái)小容量變壓器后的空載損耗和負(fù)荷損耗,都比原先單臺(tái)大容量變壓器多。其三,多臺(tái)小容量變壓器的購置資金也大于單臺(tái)大容量變壓器的購置資金。國外由于居民用電多,幾家或者每家使用一臺(tái)單相變壓器,是因?yàn)閲腋辉#娏Σ块T大量資金投入的結(jié)果。雖然投資較大,對(duì)于他們總的來說還是合算的。
單相變壓器應(yīng)用的局限性首先,單相變壓器由于電壓?jiǎn)我?,只能?yīng)用于照明或小型電機(jī),應(yīng)用范圍具有局限性。而我國農(nóng)村因有副業(yè)和作坊,不能廣泛推廣,即使用,也只是作為三相供電制度的補(bǔ)充使用。單相變壓器得到應(yīng)用,一是應(yīng)用于深山區(qū),居民分散,用電負(fù)荷小,基本沒有動(dòng)力應(yīng)用,可大大減少線路投資;二是應(yīng)用于路燈。其次,是單相變壓器所引起的引高壓進(jìn)負(fù)荷中心容易受到人們的抵制。人們法制觀念提高,對(duì)于居住環(huán)境的關(guān)心也非常重視,沒有哪個(gè)業(yè)主愿意電業(yè)部門在門前樹根“旗桿”,上面掛有變壓器,帶有高壓電,并且還發(fā)出噪音。同時(shí),房地產(chǎn)商人只要求電力方便,他們卻不愿意自己的藍(lán)圖里出現(xiàn)電力設(shè)施的影子。一是怕電磁輻射,二是怕危險(xiǎn),三是怕影響景觀。電力部門收費(fèi)到戶,線路損失是電力部門的事情,業(yè)主與開發(fā)商沒有義務(wù)為電力部門提供方便。
確定單相變壓器容量就是確定單相變壓器供電范圍的過程,在確定其供電范圍時(shí)應(yīng)該要遵循“小容量、分布緊密”的基本原則,單相變壓器的供電范圍不能太大,盡量減少供電密度。同時(shí),單相變壓器的容量也與安裝方式有很大關(guān)系,單相變壓器的安裝方式一般為單桿柱安裝,由于單相變壓器只有兩個(gè)低壓繞組,在相同容量下,變壓器的低壓額定電流比三相變壓器多50%,因此可以確定出單相變壓器的具體容量大小。例如容量 80k VA 單相變壓器低壓側(cè)的額定電流與 125kVA 三相變壓器低壓側(cè)的額定電流接近。在傳統(tǒng)的配網(wǎng)設(shè)計(jì)中,構(gòu)架式三相配電變壓器的容量一般不大于 500kVA,這是綜合考慮了多方面因素之后得到的結(jié)果,在具體的配網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中,通過單桿構(gòu)架式安裝方式安裝的單相變壓器的總?cè)萘繎?yīng)不大于 100k VA。