三相單相網絡

在農業中，電能分佈在三相網絡中，電壓通常為 10 kV，帶有變壓器消耗點。採用這種配電系統時，公用事業向小城鎮和低層建築郊區供電的做法沒有發生重大變化。然而，在農村條件下，電力負荷的密度遠低於城市，因此現代配電系統在許多情況下導致電線金屬的顯著超支。

它的嚴重缺點是電壓為 380 V 的重型網絡。由於變電站的容量相對較大（平均 63 — 100 kVA），每個變壓器服務於相當大的區域，這需要使用大交叉的電線- 電壓為 380 V 的網絡中的部分。除此之外，金屬線的消耗量通常是 10 kV 網絡中的 2 - 3 倍。

低壓電網的線耗可以通過增加變電站數量、降低平均功率和服務半徑來降低。然而，三相變電站是一種相對昂貴的建築，其成本隨著所安裝變壓器功率的降低而略有下降。因此，將三相網絡中變電站的平均功率降低到 40 或 63 kVA 以下會導致變電站總成本的過度增加。因此，這種減少低壓網絡中電線消耗的方法並不總是經濟的。

另一方面，在三相配電中，往往需要為小用戶提供3根10kV的網絡導線。在這種情況下，根據條件，導線的橫截面大於必要的橫截面 電壓損失，因為它們被選為機械強度方面的最小允許值。結果，在高壓網絡中消耗了多餘的金屬。

為克服現有配電系統的不足，採用單相混合三相配電系統。

混合配電系統的本質如下。

1、採用電壓為10kV的三相單相混合線路，主線路為三相，所有大線路，包括電力，用電都接在上面。小型用戶，主要是照明和家庭負載，由單相 10 kV 支線供電。

2. 小功率單相變電站用於向單相用戶供電。

按三相單相混合系統組成的變電站網絡近似圖如圖1所示。

米。 1. 三相單相混合網絡示意圖示例

從這個圖表可以看出，大用戶大多 電力負荷 有三相電源，小型用戶，主要是住宅樓，由單相變電站供電。 單相變壓器 包括相間電壓。

對比計算表明，採用混合系統與傳統的三相繫統相比，高低壓電線中金屬的消耗量可減少25-35%。通過使用混合系統，可以將現有價格和設備類型的網絡初始成本降低至僅 5-10%。

在混合系統中構成的高壓網絡中，單相變壓器採用三角形連接，用於 6 或 10 kV 的網絡電壓，如圖 1 所示。

已經證明，在負載不均勻的三相網絡中，無論相間負載分佈如何，這些負載處的線性電壓損耗之和保持不變，即dUab + dUbc + dUca = 常量。

實際上，總是有大量的單相負載連接到網絡。可以分配這些負載，使端點的相間電壓損失彼此大致相等：dUab ≈ dUbc ≈ dUca

在這種情況下，非均勻負載線路的性能與具有相同參數的三相均勻負載線路的性能相同。在所有其他情況下，性能較低。

顯然，在為混合系統設計網絡時，需要通過相應地分配負荷，以達到相間電壓損失相等的條件。在這種情況下，三相線路中的電壓損耗由對稱負載的公式確定，並且它們具有可能的最低值。這種情況下的計算大大簡化了。

來自 10 kV 網絡的單相支路的帶寬比具有相同橫截面的三相支路的帶寬低 2-6 倍。然而，對於小功率變電站，由於機械原因，支線的橫截面通常由最小允許值決定。在這種情況下，它們是單相的，分支有兩根相同截面的電線而不是三根，金屬線的經濟性為33%。

根據混合系統的單相低壓網絡由具有平均導體的三線構成。中線和尾線之間的電壓為220V（圖2），尾線之間的電壓為440V。中線的接地方式與380V系統中的零線相同，中性點接地，並且設備的金屬部分也連接到它。照明在中線和外線之間接通，電源在外線之間接通。小型 2 kVA 變壓器有兩個低壓輸出 — 220 或 127 V。

單相變電站按圖2所示示意圖實施。

米。 2、單相變電站方案

變壓器懸掛在一個簡單的 10 kV 中間網絡支架上。它們通過安裝在相鄰支架上的隔離開關連接到高壓網絡。變壓器通過高壓熔斷器防止短路。

在低壓側，斷路器和保險絲安裝在一個小盒子裡。

電壓高達 1 kV 的混合系統線路與傳統網絡一樣運行。如果線路重合，建議用高壓線掛在同一個支架上。

在大多數混合系統情況下，通常使用由三相線路供電的三相感應電動機。小功率單相電動機用於只能提供單相電源的地方，例如，田間磨坊中便攜式爐床上的風扇電動機，鐵路樞紐處的水泵電動機等。通常，此類電機的功率為 1 — 2 kW，很少有 3 — 4 kW。

在單相網絡中最好使用帶有啟動電容器的特殊異步電動機。在沒有特殊電機的情況下，您可以使用電壓為 380/220 V 的標準三相電動機，其啟動裝置採用電容器甚至有源電阻的形式。

有源啟動電阻的電機在440V電壓下的啟動轉矩約為三相電機額定轉矩的0.4倍，相當於單相額定轉矩的0.65-1.0倍。

工作機起動轉矩大於0.5Mn時，選用功率較大的電機或按容性電路接法。啟動容量開啟時，電機轉矩約等於三相模式下的額定轉矩。

當從 10 kVA 變壓器供電時，可以​​啟動額定功率在三相模式下高達 4.5 kW 的電機。

由三相電機改裝而成的特殊結構的單相電機，價格比同功率的三相電機貴1.5-2倍。然而，與使用混合配電系統構建和運行網絡所節省的成本相比，電機成本的增加微不足道。

高壓網絡中單相和三相功率之間的比率取決於負載的性質及其放置條件。

對於大多數農村地區，電壓為10kV的單相高壓線路主要有兩種情況：

1) 在以住宅建築為主的大村莊的郊區，

2）作為在不久的將來無法預見電力發展的小型定居點的分離分支。

當在不增加網絡成本的情況下顯著節省金屬線時，應認為使用單相電源在經濟上是可行的。通常，在使用單相電路不會導致高壓網絡長度顯著增加的情況下，這種情況是可行的。

I.A.布茲科