光伏發(fā)電系統(tǒng)升壓變壓器認(rèn)識(shí)及選配方法

1、光伏發(fā)電系統(tǒng)升壓變壓器認(rèn)識(shí)及選配方法常用電力變壓器的種類和容量系列常用電力變壓器的種類 在高、低壓供配電系統(tǒng)中，常用的電力變壓器有如下幾種分類方式。按相數(shù)分類有三相電力變壓器和單相電力變壓器。大多數(shù)場合使用三相電力變壓器， 在一些低壓單相負(fù)載較多的場合，也使用單相變壓器。繞組導(dǎo)電材料分類有銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器，目前一般均采用銅繞組變壓器。絕緣介質(zhì)分類有油浸式變壓器和干式變壓器兩大類。油浸式變壓器由于價(jià)格低廉而 得到廣泛應(yīng)用；干式變壓器有不易燃燒、不易爆炸的特點(diǎn)，適合在防火、防爆要求高的場合 使用，絕緣形式有環(huán)氧澆注式、開啟式、(SF6)充氣式和纏繞式等。繞組連接組別分類有YynO和Dyn

2、ll兩種。由于YynO變壓器一次側(cè)零序電流不能流 通，當(dāng)二次側(cè)三相不平衡負(fù)荷出現(xiàn)時(shí)，由此產(chǎn)生的零序電流用于激磁，使鐵芯發(fā)熱增加，嚴(yán) 重時(shí)會(huì)導(dǎo)致變壓器損壞，其二次側(cè)負(fù)荷三相不平衡度不能大于25%,因此，YynO變壓器一般 只用于三相負(fù)荷平衡的場合，如工業(yè)企業(yè)變電站o Dynll變壓器一次側(cè)為三角形接法，零序 電流可以流通，因此其運(yùn)行不受二次側(cè)負(fù)荷平衡度的影響，可用于單相負(fù)荷較多且不易平衡 的場合，如艮用建筑變電站。常用變壓器的容量系列我國目前常用變壓器產(chǎn)品容量有l(wèi)OOkVA、125kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、 500kVA、 630kVA、 800kVA,10

3、00kVA、 1250kVA、 1600kVA 等。變壓器容量與數(shù)量的選擇原則變壓器損壞及產(chǎn)生過負(fù)荷能力的原因 變壓器損壞及過負(fù)荷能力產(chǎn)生都是由于變壓器額定參數(shù)與運(yùn)行時(shí)實(shí)際參數(shù)的差異導(dǎo)致。電氣設(shè)備的電壓、電流各具有在一定條件下長期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的限額，即所謂的額 定電壓和額定電流。當(dāng)實(shí)際運(yùn)行電壓或?qū)嶋H運(yùn)行電流超過其額定電壓或額定電流時(shí)，電氣設(shè) 備可能被損壞。因此，在排除人為破壞的情況下，變壓器的損壞主要由以下兩個(gè)原因造成。當(dāng)實(shí)際運(yùn)行電壓過高時(shí)，過電壓使絕緣損壞。這是一個(gè)瞬時(shí)過程，因此電氣設(shè)備是 不能在大于其規(guī)定的最高電壓下運(yùn)行。變壓器具有額定壽命參數(shù)，變壓器達(dá)到額定壽命的工作環(huán)境是:最高日平均氣

4、溫30C, 最高年平均氣溫20C,最高氣溫40C,最低溫度-5C （戶內(nèi)變壓器）或-30C （盧外變壓器）， 在額定電壓下以額定電流運(yùn)行。當(dāng)實(shí)際運(yùn)行電流過大時(shí),電氣設(shè)備導(dǎo)體過熱使絕緣老化加劇甚至損壞。這是一個(gè)累積 過程,絕緣逐漸老化到一定程度,絕緣損壞,變壓器壽命終結(jié)。正常運(yùn)行時(shí),絕緣也會(huì)逐漸 老化,但因其過程較緩慢,所以實(shí)際使用壽命會(huì)達(dá)到額定壽命。變壓器的設(shè)計(jì)使用年限一般 為2030年，其實(shí)際壽命主要取決于繞組絕緣的老化速度。變壓器額定容量是指變壓器的額定視在功率（即額定電壓和額定電流的乘積）變壓 器實(shí)際運(yùn)行時(shí)負(fù)荷的視在功率超過其額定容量時(shí),稱為變壓器過負(fù)荷。變壓器有一定的過負(fù) 荷能力,其過

5、負(fù)荷能力的大小主要取決于絕緣老化的速度,由如下因素決定。選擇變壓器時(shí),通常要考慮備用容量,因此變壓器額定容量總是大于實(shí)際負(fù)荷的計(jì) 算視在功率；其次,變壓器的實(shí)際負(fù)荷是變動(dòng)的,且實(shí)際的瞬時(shí)負(fù)荷大多數(shù)情況下小于計(jì)算 負(fù)荷,即小于變壓器的額定容量；此時(shí)實(shí)際運(yùn)行時(shí)絕緣老化速度較變壓器在額定參數(shù)下的老 化速度慢,相當(dāng)于延長了使用壽命,儲(chǔ)備了一定的過負(fù)荷能力。變壓器實(shí)際運(yùn)行環(huán)境不一定等同額定工作環(huán)境,當(dāng)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境較額定工作環(huán)境惡 劣時(shí),會(huì)加速變壓器絕緣的老化速度,超支設(shè)備絕緣壽命；反之,則能節(jié)省絕緣壽命,也儲(chǔ) 備一定的過負(fù)荷能力。由上述分析可知,變壓器不能長期在過負(fù)荷情況下運(yùn)行,但由于正常運(yùn)行時(shí)大都或多

6、 或少地節(jié)省一些壽命,因此,當(dāng)短時(shí)過負(fù)荷導(dǎo)致絕緣老化加劇而加速損耗的壽命可以得到補(bǔ) 償,具有一定的短時(shí)過負(fù)荷能力。變壓器過負(fù)荷能力的大小與變壓器的絕緣介質(zhì)和生產(chǎn)工藝 有較大的關(guān)系,所以變壓器的短時(shí)過負(fù)荷能力的大小不能一概而論。表10-18、表10-19分 別列出的是一般油浸式變壓器和干式變壓器的短時(shí)過負(fù)荷大小及相應(yīng)的允許運(yùn)行時(shí)間。（2）變壓器臺(tái)數(shù)的確定在供配電系統(tǒng)中,變壓器臺(tái)數(shù)與供電范圍內(nèi)用電負(fù)荷大小、性質(zhì)、重要程度有關(guān)。表5-8油浸式變壓器、干式變壓器短時(shí)過負(fù)荷及允許運(yùn)行時(shí)間。表5-8變壓器短時(shí)過負(fù)荷及允許運(yùn)行時(shí)間油浸式變壓器短時(shí)過負(fù)荷/%30406075100200允許運(yùn)行時(shí)間/ min1

7、20804520101.5干式變壓器短時(shí)過負(fù)荷/%102030405060允許運(yùn)行時(shí)間/ min75604532185三級(jí)負(fù)荷一般設(shè)一臺(tái)變壓器，但考慮現(xiàn)有開關(guān)設(shè)備開斷容量的限制，所選單臺(tái)變壓 器的額定容量一般不大于1250kV. A;當(dāng)用電負(fù)荷所需的變壓器容量大于1250kVA時(shí)，通常 應(yīng)采用兩臺(tái)或更多臺(tái)變壓器。當(dāng)季節(jié)性或晝夜性的負(fù)荷較多時(shí)，可將這些負(fù)荷采用單獨(dú)的變壓器供電，以使這些 負(fù)荷不投入使用時(shí)，切除相應(yīng)的供電變壓器，減少空載損耗。當(dāng)有較大的沖擊性負(fù)荷時(shí)，為避免對其他負(fù)荷供電質(zhì)量的影響，可單獨(dú)設(shè)變壓器對 其供電。當(dāng)有大量一、二級(jí)負(fù)荷時(shí)，為保證供電可靠性，應(yīng)設(shè)兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器。以起到相 互

8、備用的作用。變壓器容量的確定單臺(tái)變壓器容量一般不大于1250kVA。若負(fù)荷集中且確有需要，可采用1600kVA或更 大的變壓器。最大負(fù)荷率一般取為B=S/S =75%85%,其中S為正常運(yùn)行時(shí)的計(jì)算負(fù)荷，S為變C rT C rT 壓器的額定容量。這是綜合考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和變壓器一次投資得到的負(fù)荷率。兩臺(tái)變壓器互為備用時(shí)，當(dāng)一臺(tái)變壓器故障或檢修，另一臺(tái)變壓器容量應(yīng)能保證向 所有一、二級(jí)負(fù)荷供電。變壓器容量應(yīng)能保證電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)要求，否則應(yīng)對電動(dòng)機(jī)采取降壓啟動(dòng)措施載提高變 壓器容量。一般來講，直接啟動(dòng)的籠型電動(dòng)機(jī)最大容量不應(yīng)超過變壓器容量的30%。主變壓器選擇方式 光伏系統(tǒng)中常用三相油浸式配電變壓

9、器。按油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求GB/T6451、干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求GB/T10228、三相配電變壓器能效限定值及 節(jié)能評(píng)價(jià)值GB20052、電力變壓器能效限定值及能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GB24790的參數(shù)選擇。光伏發(fā)電站升壓站主變壓器應(yīng)按下列原則選擇：應(yīng)優(yōu)先選用自冷式、低損耗電力變壓器。當(dāng)無勵(lì)磁調(diào)壓電力變壓器不能滿足電力系統(tǒng)調(diào)壓要求時(shí)，應(yīng)采用有載調(diào)壓電力變壓 器。主變壓器容量可按光伏發(fā)電站的最大連續(xù)輸出容量進(jìn)行選取，且宜選用標(biāo)準(zhǔn)容量。光伏方陣內(nèi)就地升壓變壓器選配方法在大型集中并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，通常以 1MW 為的單元進(jìn)行就地升壓，選用的升壓設(shè)備 為升壓箱變，如圖5-24所示。具體選配方法如下。(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最大輸出功率選取?？蛇x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式設(shè)備。對于在沿?；蝻L(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勵(lì)磁調(diào)壓變壓器 。圖 5-24 升壓箱變3.10MW