在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，升壓變壓器是關(guān)鍵設(shè)備之一。如何優(yōu)化選型，降低變壓器自身?yè)p耗，提高變壓器的效率，是提高光伏發(fā)電系統(tǒng)效率的因素之一。本文通過(guò)對(duì)不同類型的變壓器進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的升壓變壓器進(jìn)行合理選型。

　　一、引言

　　目前，隨著產(chǎn)業(yè)政策及發(fā)展規(guī)劃對(duì)大型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的支持，中國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電又迎來(lái)了新一輪的快速增長(zhǎng)。升壓變壓器作為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，其合理的選型設(shè)計(jì)、對(duì)提高光伏系統(tǒng)的效率、降低運(yùn)營(yíng)成本起到了至關(guān)重要的作用。本文重點(diǎn)研究了光伏發(fā)電系統(tǒng)中升壓變壓器的選型問(wèn)題。

　　二、變壓器規(guī)格型號(hào)選型

　　1、變壓器容量選取

　　根據(jù)：有功功率/功率因素=視在功率，這個(gè)公式來(lái)計(jì)算所需要變壓器的容量，各地區(qū)的供電局所規(guī)定的功率都不大一樣，但是基本上施工用電和小工業(yè)的功率因素為0.85，大工業(yè)用電的功率因素為0.9。因此，假設(shè)550kW的施工設(shè)備，應(yīng)該選擇的變壓器大小=550kW/0.85=647kVA，因此應(yīng)該選擇630kVA的變壓器。負(fù)荷功率的總和不可以超過(guò)選擇的變壓器功率的百分之八十。

　　2、變壓器電壓選取

　　根據(jù)線路電源決定變壓器的初級(jí)線圈電壓值，根據(jù)用電設(shè)備選擇次級(jí)線圈的電壓值，更好選為低壓三相四線制供電。例如電壓 ， 你一次側(cè)是10KV 、35KV 還是110KV這就決定了變壓器的電壓等級(jí)。

　　3、變壓器相數(shù)選取

　　根據(jù)電源，負(fù)載，選擇變壓器的相數(shù)，單相還是三相。

　　4、變壓器聯(lián)結(jié)組別選取

　　變壓器三相繞組有星型聯(lián)結(jié)、三角形聯(lián)結(jié)與曲折聯(lián)結(jié)等三種聯(lián)結(jié)法。

　　據(jù)GB/T6451-1999《三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》和GB/T10228-1997《干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》規(guī)定，配電變壓器可采用Dyn11聯(lián)結(jié)。而我國(guó)新頒布的規(guī)范《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》、《工業(yè)與民用供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《10KV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》等推薦采用Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器用作配電變壓器?，F(xiàn)在國(guó)際上大多數(shù)的配電變壓器均采用Dyn11聯(lián)結(jié)，主要是由于采用Dyn11聯(lián)結(jié)較之采用Yyn0聯(lián)結(jié)有優(yōu)點(diǎn)：

　?、?D聯(lián)結(jié)對(duì)抑制高次諧波的惡劣影響有很大作用

　?、?在D聯(lián)結(jié)繞組中的三次諧波環(huán)流能夠在變壓器中產(chǎn)生三次諧波磁動(dòng)勢(shì)，它與低壓繞組的三次諧波磁動(dòng)勢(shì)平衡抵消；

　?、?高壓相繞組的三次諧波電動(dòng)勢(shì)在D聯(lián)結(jié)回路中環(huán)流，三次諧波電流可在D聯(lián)結(jié)的一次繞組內(nèi)形成環(huán)流，使之不致注入公共的高壓電網(wǎng)中去。

　?、?Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗比Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器小得多，有利于低壓?jiǎn)蜗嘟拥囟搪饭收系那谐?/p>

　?、?Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器允許中性線電流達(dá)到相電流的75%以上。因此，其承受不平衡負(fù)載的能力遠(yuǎn)比Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器大。

　?、?當(dāng)高壓側(cè)一相熔絲熔斷時(shí)，Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器另二相負(fù)載仍可運(yùn)行，而Yyn0卻不行。

　　因此，在變壓器聯(lián)結(jié)組別選擇中，選擇Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器很有必要。

　　5、變壓器負(fù)載損耗，空載損耗和阻抗電壓

　　考慮光伏發(fā)電的特殊性即白天發(fā)電，不論發(fā)電裝置是否輸出功率，只要變壓器接入系統(tǒng)，變壓器始終產(chǎn)生空載損耗。要求變壓器的負(fù)載損耗盡量低，若變壓器夜間運(yùn)行，則要求空載損耗也要低；

　　6、變壓器工作環(huán)境

　　變壓器工作地點(diǎn)干凈、無(wú)粉塵容量又不是很大，就可以選擇干式變壓器，否則就應(yīng)該選擇油浸變壓器。油浸變壓器根據(jù)容量的大小自然就會(huì)給你決定了是自然冷卻還是風(fēng)冷。

　　干式變壓器的特點(diǎn)

　　① 安全，防火，無(wú)污染，可直接運(yùn)行于負(fù)荷中心；

　?、?采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)，機(jī)械強(qiáng)度高，抗短路能力強(qiáng)，局部放電小，熱穩(wěn)定性好，可靠性高，使用壽命長(zhǎng)；

　?、?低損耗，低噪音，節(jié)能效果明顯，免維護(hù)；

　?、?散熱性能好，過(guò)負(fù)載能力強(qiáng)，強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí)可提高容量運(yùn)行；

　?、?防潮性能好，適應(yīng)高濕度和其他惡劣環(huán)境中運(yùn)行；

　　⑥ 干式變壓器可配備完善的溫度檢測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)。采用智能信號(hào)溫控系統(tǒng)，可自動(dòng)檢測(cè)和巡回顯示三相繞組各自的工作溫度，可自動(dòng)啟動(dòng)、停止風(fēng)機(jī)，并有報(bào)警、跳閘等功能設(shè)置；

　?、?體積小，重量輕，占地空間少，安裝費(fèi)用低。

　　從低噪、節(jié)能、防火、節(jié)省土建造價(jià)、運(yùn)行維護(hù)管理費(fèi)以及長(zhǎng)達(dá)30年的壽命等綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能比較，干式變壓器顯現(xiàn)出其明顯的優(yōu)越性。

　　油浸式變壓器的特點(diǎn)

　　油浸式變壓器的繞組是浸在變壓器油中的，絕緣介質(zhì)就是油，冷卻方式有自冷、風(fēng)冷和強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻，其優(yōu)點(diǎn)是冷卻效果好，可以滿足大容量，瓦斯繼電器可以及時(shí)反映出繞組的故障，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，不足之處是得經(jīng)常巡視，關(guān)注油位的變化，缺了油是件很危險(xiǎn)的事情，變壓器油的作用是冷卻和絕緣。

　　三、關(guān)于光伏電站用到的特種變壓器介紹

　　1、分裂變壓器

　　分裂變壓器和普通變壓器的區(qū)別在于，在它的低壓繞組中有一個(gè)或幾個(gè)繞組分裂成額定容量相等的幾個(gè)支路，這幾個(gè)支路之間沒(méi)有電氣聯(lián)系，僅有較弱的磁聯(lián)系，而且各分支之間有較大的阻抗。應(yīng)用較多的是雙繞組雙分裂變壓器，它有一個(gè)高壓繞組和兩個(gè)分裂的低壓繞組，分裂繞組的額定電壓和額定容量都相同。在應(yīng)用分裂變壓器對(duì)兩段母線供電時(shí)，當(dāng)一段母線發(fā)生短路時(shí)，除能有效地限制短路電流外，還能使另一段母線上電壓保持一定水平，不致影響用戶的運(yùn)行。

　　光伏升壓變壓器是低壓側(cè)分裂成兩個(gè)相同容量，聯(lián)接組別和電壓等級(jí)的繞組，分別接兩個(gè)光伏電池。主要是為了限制短路電流，同時(shí)減少變壓器臺(tái)數(shù)。

　　2、隔離變壓器

　　隔離變壓器屬于安全電源， 其主要作用是：使一次側(cè)與二次側(cè)的電氣完全絕緣，也使該回路隔離。 另外， 利用其鐵芯的高頻損耗大的特點(diǎn)， 從而抑制高頻雜波傳入控制回路。 用隔離變壓器使二次對(duì)地懸浮，只能用在供電范圍較小、線路較短的場(chǎng)合。此時(shí)，系統(tǒng)的對(duì)地電容電流小得不足以對(duì)人身造成傷害。 還有一個(gè)很重要的作用就是保護(hù)人身安全！隔離危險(xiǎn)電壓。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　綜上所述，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)就地升壓變壓器應(yīng)按下列原則選擇：

　　① 應(yīng)優(yōu)先選用自冷式、低損耗電力變壓器。

　　② 升壓變壓器容量可按光伏方陣單元模塊更大輸出功率選取。

　　③ 可選用高壓/低壓預(yù)裝式箱式變電站或由變壓器與高低壓電氣元件等組成的敞開(kāi)式設(shè)備。對(duì)于在沿海或風(fēng)沙大的光伏發(fā)電站，當(dāng)采用戶外布置時(shí)，沿海防護(hù)等級(jí)應(yīng)達(dá)到IP65，風(fēng)沙大的光伏發(fā)電站防護(hù)等級(jí)應(yīng)達(dá)到IP54。

　?、?就地升壓變壓器可采用雙繞組變壓器或分裂變壓器。

　?、?就地升壓變壓器宜選用無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器。