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摘要：文章从理论以及案例分析对单相和三相供电技术的技术经济性、优劣性、使用范围等做详细对比，论述了10kV单相变压器系统在海南电网的应用以及使用前景。
关键词：单相变压器；海南；应用。
引言：海南目前农网存在负荷较为分散，用电量小、供电半径过长等问题，单相柱上配电变压器单相两线制供电按照“小容量、密布点、短半径”的原则，为海南农网供电建设开辟了一条新思路。
1 单相与三相供电方案的比较
1.1方案的提出
以海南某农场无电自然村低压供电为例。该农场共有无电村6个，居民110户，人口486人，基本都是三五户零散居住，居民主要从事热带经济作物种植。
因该无电村聚居程度低，且村与村之间较分散，根据负荷预测结果，供电方案以每户远景负荷0.5kW选择配电变压器和线路截面，低压台区平均功率因数取0.8，各低压线路的长度如图所示，本工程采用6台S11-20/10型三相变压器与6台D12-20/10型单相变压器的供电方案做技术经济比较。
三相供电方案：选用6台S11-20/10型三相变压器深入负荷中心供电，110户负荷形状系数取0.55，按三相四线制通过6个低压配电箱分别送至用户的电表箱。10kV线路采用LGJ-25导线，低压主干线采用BLV-25导线。
单相供电方案：选用6台D12-20/10型单相配电变压器深入负荷中心供电，按单相两线制通过6个低压配电箱分别送至用户的电表箱。10kV线路采用LGJ-25导线，低压主干线采用BLV-25导线。为使负荷平衡，将六个无电村平衡的接到三相上。
2 方案的技术经济比较
参数列表：为负荷形状系数（即平均负荷率），一般取0.55；
K为低压用户负荷分布系数，一般取0.6； 为线路长度；
为线路电阻；功率损耗； 为电流；
村之间的同时率取0.6；
（1）高压线线损
三相供电方案：因
经计算，每年损耗为19.15kwh/年。
单相变压器方案: 因单相供电导线为2根。故
经计算，每年损耗为35.72 kwh/年。
（2）配变损耗
三相变压器：20kVA的三相变压器的空载损耗为75W，负载损耗为460 W，故6台变压器的年总损耗为：年空载损耗+年负载损耗=3888+7630=11518(kWh/年)。
单相变压器：20kVA的单相变压器的空载损耗为40W，负载损耗为380W，故6台变压器的年总损耗为：年空载损耗+年负载损耗=2073.6+6303.74=8377.34(kWh/年)。
（3）用电量
年总的用电量：P*0.6*0.5*720*12=142560(kWh/年)
（4）低压线和接户线部分的损耗
为简化，三相变压器和单相变压器方案的低压线和接户线部分的线损率均按1%计，则接户线线损约为1425.6kWh/年
三相变压器与单相变压器供电方案设计线损比较（kWh/年）
从表可见，采用单相变压器供电方式变压器损耗要偏小，并且综合线损率比三相变压器方式下降约2.1%。
2）投资（经济）比较：
（1）经济效益计算
节约电费部分：每年节电量为(12962.75-9838.66) =3124.90（kWh/年），年节电费用=3124.90×0.62=1937.46（元/年）。
（2）工程投资：
三相供电：S11型三相20kVA变压器每台售价为8000元，6台总投资约4.8万元；三相架空线路6.5万/km，则本工程假设架设10kV线路6.5km投资42.25万元，总投资为47.05万元。
单相供电方案：20kVA单相变压器每台售价为6000元，6台总投资约3.6万元；因单相供电的高压线路投资约比三相供电投资省一相导线和相应绝缘子，故取5.9万元/km，则6.5公里线路节省约3.9万，本工程架设高压架空线路造价为38.35万元，则单相供电方案总投资费用为41.95元。因此，单相供电方案比三相要少投资5.1万元。
3）综合分析
由上可知，单相供电方案比三相要少投资5.1万元，年损耗费用也少0.19万元，因此单相供电不仅在投资占有一定优势，线损也大大降低，电压合格率提高，综合比较分析，推荐农场无电村供电采用单相供电方案。
3 单相变压器供电的特点
1）单相变压器的优越性
①变压器损耗得到了降低。单相变压器的空载损耗负载损耗都比原有的S9型三相变压器下降30％，空载电流下降70％～80％，大幅度降低了变损。
②提高电压合格率。由于10kV高压直接到用户，低压线路较短，到用户的实际电压与额定电压接近，欠压时间和超压时问基本为零，不存在末端用户电压过低的现象，电压合格率接近100％。
③提高了供电可靠率。由于农村采用几户一变，个别设备发生故障时，停电检修的影响面不大。同时，单相变压器便于安装．缩短事故处理时间，提高了供电可靠性。单相变压器低压线路缩短，高压线路采用绝缘(或部分绝缘)导线，变压器采用全绝缘全密封，大大减少了故障的机率； 从变压器本身结构而言，卷铁心单相变压器比叠片式三相变压器要高，这样相对的减少了变压器本身的故障。
2)单相变压器的局限性
①单相负荷的不均衡性，在实际运行中很容易造成三相负荷不平衡，从而导致上一级电网线损增加，制约其输送容量。
②相对较轻的农村用户，由于居民较分散，用电量較小，低压线损下降幅度不大，并且不能满足三相用户的用电需要。
③根据《农村低压电力技术规程》（DL/T 499-2001）的规定，结合海南的情况，安装单相变压器的低压系统应采用TN-C或者TT系统都是安全、可行的。
单相变压器在海南电网的使用范围
1)对于城乡结合部居民生活用电，可视情况采用1户或几户共用1台单相变压器的方式供电；
2)对于郊区及集镇小工业等较为发达地区，可采用单相变压器和三相变压器共存的方式，单相变压器用于供居民生活用电三相变压器供工业用电；
3)对于路灯、大型广告牌等不需要三相供电的负荷，采用单相变压器供电；
4)对于经济相对落后，但今后有一定空间发展三相供电的农村，目前可以考虑按三相供电设计，按单相供电，预留今后提供三相供电的空间；
5)县城郊区拆迁安置房基本为一户一楼，采用单相变压器，施工方便布置合理；
6)对于农村零散单相用户，采用就地安装单相变压器方式．可解决电压质量低的问题；
7)对于无电地区，只要求照明用电，负荷几年内无明显发展空间的，采用单相变压器供电，可以节省投资。
4 单相变压器在海南使用的注意事项
1)海南电网变压器的接线方式都均为“△”接线，在采用单相变压器供电时一定要充分考虑接入整个系统的方式。
5)海南是雷暴多发日，应当充分考虑单相变压器在海南应用时的防雷措施，经过经济技术比较可采用防雷变压器。
7)单相变压器对农村抽水、脱粒、基建等三相电器的使用有制约。在农村有许多抽水、脱粒等三相电器设备，仍必须安装一部分小容量的三相变压器。因此，在农村，单相变压器的应用必须根据当地的实际用电情况与三相变压器一起进行以“小容量、密布点、短半径”为原则的合理规划，才能充分发挥单相变压器在农村应用的经济效益。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：单相变压器；海南；应用。
引言：海南目前农网存在负荷较为分散，用电量小、供电半径过长等问题，单相柱上配电变压器单相两线制供电按照“小容量、密布点、短半径”的原则，为海南农网供电建设开辟了一条新思路。
1 单相与三相供电方案的比较
1.1方案的提出
以海南某农场无电自然村低压供电为例。该农场共有无电村6个，居民110户，人口486人，基本都是三五户零散居住，居民主要从事热带经济作物种植。
因该无电村聚居程度低，且村与村之间较分散，根据负荷预测结果，供电方案以每户远景负荷0.5kW选择配电变压器和线路截面，低压台区平均功率因数取0.8，各低压线路的长度如图所示，本工程采用6台S11-20/10型三相变压器与6台D12-20/10型单相变压器的供电方案做技术经济比较。
三相供电方案：选用6台S11-20/10型三相变压器深入负荷中心供电，110户负荷形状系数取0.55，按三相四线制通过6个低压配电箱分别送至用户的电表箱。10kV线路采用LGJ-25导线，低压主干线采用BLV-25导线。
单相供电方案：选用6台D12-20/10型单相配电变压器深入负荷中心供电，按单相两线制通过6个低压配电箱分别送至用户的电表箱。10kV线路采用LGJ-25导线，低压主干线采用BLV-25导线。为使负荷平衡，将六个无电村平衡的接到三相上。
2 方案的技术经济比较
参数列表：为负荷形状系数（即平均负荷率），一般取0.55；
K为低压用户负荷分布系数，一般取0.6； 为线路长度；
为线路电阻；功率损耗； 为电流；
村之间的同时率取0.6；
（1）高压线线损
三相供电方案：因
经计算，每年损耗为19.15kwh/年。
单相变压器方案: 因单相供电导线为2根。故
经计算，每年损耗为35.72 kwh/年。
（2）配变损耗
三相变压器：20kVA的三相变压器的空载损耗为75W，负载损耗为460 W，故6台变压器的年总损耗为：年空载损耗+年负载损耗=3888+7630=11518(kWh/年)。
单相变压器：20kVA的单相变压器的空载损耗为40W，负载损耗为380W，故6台变压器的年总损耗为：年空载损耗+年负载损耗=2073.6+6303.74=8377.34(kWh/年)。
（3）用电量
年总的用电量：P*0.6*0.5*720*12=142560(kWh/年)
（4）低压线和接户线部分的损耗
为简化，三相变压器和单相变压器方案的低压线和接户线部分的线损率均按1%计，则接户线线损约为1425.6kWh/年
三相变压器与单相变压器供电方案设计线损比较（kWh/年）
从表可见，采用单相变压器供电方式变压器损耗要偏小，并且综合线损率比三相变压器方式下降约2.1%。
2）投资（经济）比较：
（1）经济效益计算
节约电费部分：每年节电量为(12962.75-9838.66) =3124.90（kWh/年），年节电费用=3124.90×0.62=1937.46（元/年）。
（2）工程投资：
三相供电：S11型三相20kVA变压器每台售价为8000元，6台总投资约4.8万元；三相架空线路6.5万/km，则本工程假设架设10kV线路6.5km投资42.25万元，总投资为47.05万元。
单相供电方案：20kVA单相变压器每台售价为6000元，6台总投资约3.6万元；因单相供电的高压线路投资约比三相供电投资省一相导线和相应绝缘子，故取5.9万元/km，则6.5公里线路节省约3.9万，本工程架设高压架空线路造价为38.35万元，则单相供电方案总投资费用为41.95元。因此，单相供电方案比三相要少投资5.1万元。
3）综合分析
由上可知，单相供电方案比三相要少投资5.1万元，年损耗费用也少0.19万元，因此单相供电不仅在投资占有一定优势，线损也大大降低，电压合格率提高，综合比较分析，推荐农场无电村供电采用单相供电方案。
3 单相变压器供电的特点
1）单相变压器的优越性
①变压器损耗得到了降低。单相变压器的空载损耗负载损耗都比原有的S9型三相变压器下降30％，空载电流下降70％～80％，大幅度降低了变损。
②提高电压合格率。由于10kV高压直接到用户，低压线路较短，到用户的实际电压与额定电压接近，欠压时间和超压时问基本为零，不存在末端用户电压过低的现象，电压合格率接近100％。
③提高了供电可靠率。由于农村采用几户一变，个别设备发生故障时，停电检修的影响面不大。同时，单相变压器便于安装．缩短事故处理时间，提高了供电可靠性。单相变压器低压线路缩短，高压线路采用绝缘(或部分绝缘)导线，变压器采用全绝缘全密封，大大减少了故障的机率； 从变压器本身结构而言，卷铁心单相变压器比叠片式三相变压器要高，这样相对的减少了变压器本身的故障。
2)单相变压器的局限性
①单相负荷的不均衡性，在实际运行中很容易造成三相负荷不平衡，从而导致上一级电网线损增加，制约其输送容量。
②相对较轻的农村用户，由于居民较分散，用电量較小，低压线损下降幅度不大，并且不能满足三相用户的用电需要。
③根据《农村低压电力技术规程》（DL/T 499-2001）的规定，结合海南的情况，安装单相变压器的低压系统应采用TN-C或者TT系统都是安全、可行的。
单相变压器在海南电网的使用范围
1)对于城乡结合部居民生活用电，可视情况采用1户或几户共用1台单相变压器的方式供电；
2)对于郊区及集镇小工业等较为发达地区，可采用单相变压器和三相变压器共存的方式，单相变压器用于供居民生活用电三相变压器供工业用电；
3)对于路灯、大型广告牌等不需要三相供电的负荷，采用单相变压器供电；
4)对于经济相对落后，但今后有一定空间发展三相供电的农村，目前可以考虑按三相供电设计，按单相供电，预留今后提供三相供电的空间；
5)县城郊区拆迁安置房基本为一户一楼，采用单相变压器，施工方便布置合理；
6)对于农村零散单相用户，采用就地安装单相变压器方式．可解决电压质量低的问题；
7)对于无电地区，只要求照明用电，负荷几年内无明显发展空间的，采用单相变压器供电，可以节省投资。
4 单相变压器在海南使用的注意事项
1)海南电网变压器的接线方式都均为“△”接线，在采用单相变压器供电时一定要充分考虑接入整个系统的方式。
5)海南是雷暴多发日，应当充分考虑单相变压器在海南应用时的防雷措施，经过经济技术比较可采用防雷变压器。
7)单相变压器对农村抽水、脱粒、基建等三相电器的使用有制约。在农村有许多抽水、脱粒等三相电器设备，仍必须安装一部分小容量的三相变压器。因此，在农村，单相变压器的应用必须根据当地的实际用电情况与三相变压器一起进行以“小容量、密布点、短半径”为原则的合理规划，才能充分发挥单相变压器在农村应用的经济效益。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。