单相变压器是常见的变压器类型之一。它由一个主要绕组和一个次级绕组组成。主要绕组通常与供电系统连接,并负责接收输入电流。次级绕组则提供输出电压。单相变压器通过电磁感应的原理工作。当主要绕组中的交流电流发生变化时,会产生交变磁场。这个交变磁场穿过次级绕组,诱导出输出电压。
变压器小容量化的代价轻负荷地区进行单相供电制建设,可减少建设投资。大负荷地区进行单相供电制的改造,必须有较大的经济投入。笔者看到,有的单相变压器在居民小区的试点,实行的是将大变压器化成多个小变压器,临近负荷安装,缩短低压主干线距离,由于电源点到负载的距离是一定的,缩短低压供电距离,必然要延长高压输电距离,此种改造需要大量的投资,例如原来3个单元30户人家使用160 kVA三相变压器1台,改用3台50 kVA单相变压器供电,表2列出两种改造方案的用料及损耗变化,很明显的增加了建设投入。其一,为了减少低压主干线的线损,要将高压线路引入负荷中心,增加高压线路建设投资。其二,采用多台小容量变压器后的空载损耗和负荷损耗,都比原先单台大容量变压器多。其三,多台小容量变压器的购置资金也大于单台大容量变压器的购置资金。国外由于居民用电多,几家或者每家使用一台单相变压器,是因为国家富裕,电力部门大量资金投入的结果。虽然投资较大,对于他们总的来说还是合算的。
单相变压器应用的局限性首先,单相变压器由于电压单一,只能应用于照明或小型电机,应用范围具有局限性。而我国农村因有副业和作坊,不能广泛推广,即使用,也只是作为三相供电制度的补充使用。单相变压器得到应用,一是应用于深山区,居民分散,用电负荷小,基本没有动力应用,可大大减少线路投资;二是应用于路灯。其次,是单相变压器所引起的引高压进负荷中心容易受到人们的抵制。人们法制观念提高,对于居住环境的关心也非常重视,没有哪个业主愿意电业部门在门前树根“旗杆”,上面挂有变压器,带有高压电,并且还发出噪音。同时,房地产商人只要求电力方便,他们却不愿意自己的蓝图里出现电力设施的影子。一是怕电磁辐射,二是怕危险,三是怕影响景观。电力部门收费到户,线路损失是电力部门的事情,业主与开发商没有义务为电力部门提供方便。
确定单相变压器容量就是确定单相变压器供电范围的过程,在确定其供电范围时应该要遵循“小容量、分布紧密”的基本原则,单相变压器的供电范围不能太大,尽量减少供电密度。同时,单相变压器的容量也与安装方式有很大关系,单相变压器的安装方式一般为单杆柱安装,由于单相变压器只有两个低压绕组,在相同容量下,变压器的低压额定电流比三相变压器多50%,因此可以确定出单相变压器的具体容量大小。例如容量 80k VA 单相变压器低压侧的额定电流与 125kVA 三相变压器低压侧的额定电流接近。在传统的配网设计中,构架式三相配电变压器的容量一般不大于 500kVA,这是综合考虑了多方面因素之后得到的结果,在具体的配网设计过程中,通过单杆构架式安装方式安装的单相变压器的总容量应不大于 100k VA。