光伏系统中,原电力降压变压器能否做升压用

光伏系统中，原电力降压变压器能否做升压用

问题点：

在分布式光伏系统中，一般是采用自发自用，余量上网的方式，国家规定，220V系统，最大接入8KW, 380V系统，最大接入400KW, 10KV系统，最大接入6MW；还有一个条件，光伏最大容量不得超过上一级变压器容量的25%。在分布式光伏电站中，大部份光伏发电都是在低电侧消耗了，但在节假日，工厂放假，本身消耗不了，这部分光伏发电能否能过电力降压变压器反过来做升压用，通过这个变压器升到10KV电网系统中。这个问题是很多业主、设计院、供电公司共同关心的问题，由于没有先例，大家的观点也不一样，下面是根据变压器的原理和实际应用，参考了国内几家变压器研发人员的意见，做了一个调查，供各位参考，我的目的是抛砖引玉，希望能得到真正专家的意见。

1、不同意方论点

原则上升压变压器与降压变压器不能反向替代使用的。因为，升压变压器，等于将低压电升成高压电，那么对于系统来讲，其低压侧等于是吸收电能相当于负荷，高压侧送出电能相当于电源，系统的负荷接受的标准的额定电压，而电源侧输出的电压考虑到线路及变压器本身的压降约10％，为了保证送到用户正好是额定电压，那么高压侧输出的电压等于是比额定电压高10％的电压。举例，一台降压变低压侧额定电压为380V，高压侧额定电压为10KV，那么，低压侧受电电压为额定电压就是380V，而高压侧送出的就不能是额定电压了，应当比额定电压高10％即11KV。如果考虑变比的话，低压侧为380匝（打个比方），高压侧不能是10000匝而必须是11000匝了。这台降压变压器如果当作升压变压器来用的话，其低压侧电压要升到420V，高压侧输出的电压才能达到10KV，而低压侧电压升高，会损坏运行设备。

另外，从结构上说，降压变压器的低压绕组在内侧，高压绕组在外侧，分接开关都装在高压绕组上，不仅便于分接头的抽出，还因高压绕组电流小，线细，好焊接分接头。降压变压器调高压侧分接头就可调节低压侧电压。用作升压变压器，则应将分接开关接在低压侧才能满足调压要求，且低压绕组的电流大，导线截面也大，切换时危险明显增加。

再则，降压变压器为了抑制三次谐波对电压波形的影响，一般都采用三角形接线，平时只带少量的站用负载和一些无功补偿设备，特别是三绕组变压器，一般低压侧容量较小，很难胜任升压变压器的工作。

为了限制短路故障电流及低压侧母线恢复电压，电厂用的升压变短路阻抗与一般降压变压器也有区别。

同芯结构的三圈变要考虑功率的传送和变压器绕组之间的耦合问题，一般是将变压器的绕组从铁心向外的排列顺序是：低、中、高；而升压变的排列顺序是：中、低、高。

2、同意方论点

根据一、二次电压大小的关系，可以将变压器分为：降压变压器和升压变压器。一次电压高于二次电压叫作降压变压器，一次电压低于二次电压叫作升压变压器。在相同频率、同等容量的条件下，一台电力变压器可以作为降压变压器使用，逆转过来，也可以作为升压变压器使用。

变压器的基本原理是：电磁感应。简单地说电磁感应就是电能转换为磁能，磁能转换为电能，这符合能的转化和守恒定律。

下面是变压器的基本物理模型：

上图中：运行I1的物理实体是初级绕组，运行I2的物理实体是次级绕组，它们是变压器的电路部分；Φ是磁力线，它所在的物理实体是铁心，它是变压器的磁路。

当变压器的容量P（kVA）及绕组的匝数W一定时，铁心中的磁通量Φ（韦伯(wb）就定下来了，一台电力变压器不管作为降压变压器使用还是作为升压变压器使用，磁路的实体即铁心及物理意义没有发生变化。

变压器是根据生活的需要改变电压的静止电器，其电压比等于匝数比，上图中：U1/U2=W1/W2。W1：初级绕组的匝数，W2：次级绕组的匝数，一台电力变压器，W1及W2是没有变化的（除稳定电压不得已改变一侧绕组匝数除外），所以除了电网电压波动因素外，电压U1与U2也是没有变化的，如将原来的次级绕组W2作为初级绕组W1，那么原来初次绕组W1改变为现在的次级绕组W2，上面公式U1/U2=W1/W2反之U2/U1=W2/W1仍然完全成立。

从上面电力变压器物理模型到理论推导得出结论：在相同频率、同等容量的条件下，一台电力可以作为降压变压器使用，逆转过来，也可以作为升压变压器使用是成立的。

从变压器专业生产厂家实际操作经验也可以得出：升压变压器与降压变压器在设计、工艺、制造、试验等多方面是没有差别的，所以从实践中得出：在相同频率、同等容量的条件下，一台电力可以作为降压变压器使用，逆转过来，也可以作为升压变压器使用是成立的。

3、结论：

从理论上讲，变压器是不分功率流向的，正常是从高压向低压输送电能，非正常时当然可以从低压向高压输送电能。而光伏逆变器输出电压范围较宽，可以在360-440V可调，所以降压变压器可以当升压变压用，但根据实际应用情况，还需要做一些调整和加措施防止逆流发生：

1、原降压变压器压降不是很大，一般（10/0.4KV）油变在5%以下，干变在6.5%以下，35/10KV主变也在8%以内。

2、逆变器和降压变压器尽量放在一起，减少线损。

3、如果是新装的变压器，可以在高压侧或者低压侧多设计一个抽头，当电流潮向改变时，自动切换。

4、装一个防逆流控制器，当检测有电流流向电网时，降低逆变器输出功率。

作者简介：刘继茂，深圳晶福源光伏产品线产品经理，哈尔滨工业大学电力电子研究生，2008年开始从事逆变器研发和光伏系统设计工作。主要研究方向是如何提高光伏系统发电量。