光伏并網發電系統中變壓器的選型

在光伏并網發電系統中，升壓變壓器是關鍵設備之一。如何優化選型，降低變壓器自身損耗，提高變壓器的效率，是提高光伏發電系統效率的因素之一。本文通過對不同類型的變壓器進行對比分析，對光伏并網發電系統中的升壓變壓器進行合理選型。

　　一、引言

　　目前，隨著產業政策及發展規劃對大型光伏并網發電系統的支持，中國太陽能光伏發電又迎來了新一輪的快速增長。升壓變壓器作為光伏并網發電系統中的關鍵設備之一，其合理的選型設計、對提高光伏系統的效率、降低運營成本起到了至關重要的作用。本文重點研究了光伏發電系統中升壓變壓器的選型問題。

　　二、變壓器規格型號選型

　　1、變壓器容量選取

　　根據：有功功率/功率因素=視在功率，這個公式來計算所需要變壓器的容量，各地區的供電局所規定的功率都不大一樣，但是基本上施工用電和小工業的功率因素為0.85，大工業用電的功率因素為0.9。因此，假設550kW的施工設備，應該選擇的變壓器大小=550kW/0.85=647kVA，因此應該選擇630kVA的變壓器。負荷功率的總和不可以超過選擇的變壓器功率的百分之八十。

　　2、變壓器電壓選取

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

　　3、變壓器相數選取

　　根據電源，負載，選擇變壓器的相數，單相還是三相。

　　4、變壓器聯結組別選取

　　變壓器三相繞組有星型聯結、三角形聯結與曲折聯結等三種聯結法。

　　據GB/T6451-1999《三相油浸式電力變壓器技術參數和要求》和GB/T10228-1997《干式電力變壓器技術參數和要求》規定，配電變壓器可采用Dyn11聯結。而我國新頒布的規范《民用建筑電氣設計規范》、《工業與民用供配電系統設計規范》、《10KV及以下變電所設計規范》等推薦采用Dyn11聯結變壓器用作配電變壓器。現在國際上大多數的配電變壓器均采用Dyn11聯結，主要是由于采用Dyn11聯結較之采用Yyn0聯結有優點：

　?、?D聯結對抑制高次諧波的惡劣影響有很大作用

　?、?在D聯結繞組中的三次諧波環流能夠在變壓器中產生三次諧波磁動勢，它與低壓繞組的三次諧波磁動勢平衡抵消；

　?、?高壓相繞組的三次諧波電動勢在D聯結回路中環流，三次諧波電流可在D聯結的一次繞組內形成環流，使之不致注入公共的高壓電網中去。

　　④ Dyn11聯結變壓器的零序阻抗比Yyn0聯結變壓器小得多，有利于低壓單相接地短路故障的切除。

　　⑤ Dyn11聯結變壓器允許中性線電流達到相電流的75%以上。因此，其承受不平衡負載的能力遠比Yyn0聯結變壓器大。

　?、?當高壓側一相熔絲熔斷時，Dyn11聯結變壓器另二相負載仍可運行，而Yyn0卻不行。

　　因此，在變壓器聯結組別選擇中，選擇Dyn11聯結變壓器很有必要。

　　5、變壓器負載損耗，空載損耗和阻抗電壓

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

　　6、變壓器工作環境

　　變壓器工作地點干凈、無粉塵容量又不是很大，就可以選擇干式變壓器，否則就應該選擇油浸變壓器。油浸變壓器根據容量的大小自然就會給你決定了是自然冷卻還是風冷。

　　干式變壓器的特點

　?、?安全，防火，無污染，可直接運行于負荷中心；

　　② 采用國內先進技術，機械強度高，抗短路能力強，局部放電小，熱穩定性好，可靠性高，使用壽命長；

　?、?低損耗，低噪音，節能效果明顯，免維護；

　?、?散熱性能好，過負載能力強，強迫風冷時可提高容量運行；

　　④ 防潮性能好，適應高濕度和其他惡劣環境中運行；

　?、?干式變壓器可配備完善的溫度檢測和保護系統。采用智能信號溫控系統，可自動檢測和巡回顯示三相繞組各自的工作溫度，可自動啟動、停止風機，并有報警、跳閘等功能設置；

　　⑦ 體積小，重量輕，占地空間少，安裝費用低。

　　從低噪、節能、防火、節省土建造價、運行維護管理費以及長達30年的壽命等綜合技術經濟性能比較，干式變壓器顯現出其明顯的優越性。

　　油浸式變壓器的特點

　　油浸式變壓器的繞組是浸在變壓器油中的，絕緣介質就是油，冷卻方式有自冷、風冷和強迫油循環冷卻，其優點是冷卻效果好，可以滿足大容量，瓦斯繼電器可以及時反映出繞組的故障，保證系統的穩定運行，不足之處是得經常巡視，關注油位的變化，缺了油是件很危險的事情，變壓器油的作用是冷卻和絕緣。

　　三、關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別在于，在它的低壓繞組中有一個或幾個繞組分裂成額定容量相等的幾個支路，這幾個支路之間沒有電氣聯系，僅有較弱的磁聯系，而且各分支之間有較大的阻抗。應用較多的是雙繞組雙分裂變壓器，它有一個高壓繞組和兩個分裂的低壓繞組，分裂繞組的額定電壓和額定容量都相同。在應用分裂變壓器對兩段母線供電時，當一段母線發生短路時，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，不致影響用戶的運行。

　　光伏升壓變壓器是低壓側分裂成兩個相同容量，聯接組別和電壓等級的繞組，分別接兩個光伏電池。主要是為了限制短路電流，同時減少變壓器臺數。

　　2、隔離變壓器

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

　　四、結束語

　　綜上所述，光伏并網發電系統就地升壓變壓器應按下列原則選擇：

　　① 應優先選用自冷式、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。

　?、?可選用高壓/低壓預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備。對于在沿?；蝻L沙大的光伏發電站，當采用戶外布置時，沿海防護等級應達到IP65，風沙大的光伏發電站防護等級應達到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磁調壓變壓器。