光伏发电系统升压变压器认识及选配方法

光伏发电系统升压变压器认识及选配方法
1.常用电力变压器的种类和容量系列
(1)常用电力变压器的种类
在高、低压供配电系统中，常用的电力变压器有如下几种分类方式。

①按相数分类有三相电力变压器和单相电力变压器。

大多数场合使用三相电力变压器，在一些低压单相负载较多的场合，也使用单相变压器。

②绕组导电材料分类有铜绕组变压器和铝绕组变压器，目前一般均采用铜绕组变压器。

③绝缘介质分类有油浸式变压器和干式变压器两大类。

油浸式变压器由于价格低廉而得到广泛应用；干式变压器有不易燃烧、不易爆炸的特点，适合在防火、防爆要求高的场合使用，绝缘形式有环氧浇注式、开启式、(SF6)充气式和缠绕式等。

④绕组连接组别分类有Yyn0和Dynll两种。

由于Yyn0变压器一次侧零序电流不能流通，当二次侧三相不平衡负荷出现时，由此产生的零序电流用于激磁，使铁芯发热增加，严重时会导致变压器损坏，其二次侧负荷三相不平衡度不能大于25%，因此，Yyn0变压器一般只用于三相负荷平衡的场合，如工业企业变电站。

Dynll变压器一次侧为三角形接法，零序电流可以流通，因此其运行不受二次侧负荷平衡度的影响，可用于单相负荷较多且不易平衡的场合，如艮用建筑变电站。

(2)常用变压器的容量系列
我国目前常用变压器产品容量有100kVA、125kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、500kVA、630kVA、800kV A,1000kVA、1250kVA、1600kVA等。

2.变压器容量与数量的选择原则
(1)变压器损坏及产生过负荷能力的原因
变压器损坏及过负荷能力产生都是由于变压器额定参数与运行时实际参数的差异导致。

①电气设备的电压、电流各具有在一定条件下长期安全经济运行的限额，即所谓的额定电压和额定电流。

当实际运行电压或实际运行电流超过其额定电压或额定电流时，电气设备可能被损坏。

因此，在排除人为破坏的情况下，变压器的损坏主要由以下两个原因造成。

★当实际运行电压过高时，过电压使绝缘损坏。

这是一个瞬时过程，因此电气设备是不能在大于其规定的最高电压下运行。

★变压器具有额定寿命参数，变压器达到额定寿命的工作环境是：最高日平均气温30℃，
最高年平均气温20℃，最高气温40℃，最低温度-5℃（户内变压器）或-30℃（卢外变压器），在额定电压下以额定电流运行。

当实际运行电流过大时，电气设备导体过热使绝缘老化加剧甚至损坏。

这是一个累积过程，绝缘逐渐老化到一定程度，绝缘损坏，变压器寿命终结。

正常运行时，绝缘也会逐渐老化，但因其过程较缓慢，所以实际使用寿命会达到额定寿命。

变压器的设计使用年限一般为20～30年，其实际寿命主要取决于绕组绝缘的老化速度。

②变压器额定容量是指变压器的额定视在功率（即额定电压和额定电流的乘积）。

变压器实际运行时负荷的视在功率超过其额定容量时，称为变压器过负荷。

变压器有一定的过负荷能力，其过负荷能力的大小主要取决于绝缘老化的速度，由如下因素决定。

★选择变压器时，通常要考虑备用容量，因此变压器额定容量总是大于实际负荷的计算视在功率；其次，变压器的实际负荷是变动的，且实际的瞬时负荷大多数情况下小于计算负荷，即小于变压器的额定容量；此时实际运行时绝缘老化速度较变压器在额定参数下的老化速度慢，相当于延长了使用寿命，储备了一定的过负荷能力。

★变压器实际运行环境不一定等同额定工作环境，当实际运行环境较额定工作环境恶劣时，会加速变压器绝缘的老化速度，超支设备绝缘寿命；反之，则能节省绝缘寿命，也储备一定的过负荷能力。

由上述分析可知，变压器不能长期在过负荷情况下运行，但由于正常运行时大都或多或少地节省一些寿命，因此，当短时过负荷导致绝缘老化加剧而加速损耗的寿命可以得到补偿，具有一定的短时过负荷能力。

变压器过负荷能力的大小与变压器的绝缘介质和生产工艺有较大的关系，所以变压器的短时过负荷能力的大小不能一概而论。

表10-18、表10-19分别列出的是一般油浸式变压器和干式变压器的短时过负荷大小及相应的允许运行时间。

(2)变压器台数的确定
在供配电系统中，变压器台数与供电范围内用电负荷大小、性质、重要程度有关。

表5-8油浸式变压器、干式变压器短时过负荷及允许运行时间。

表5-8 变压器短时过负荷及允许运行时间
①三级负荷一般设一台变压器，但考虑现有开关设备开断容量的限制，所选单台变压器的额定容量一般不大于1250kV．A;当用电负荷所需的变压器容量大于1250kVA时，通常应采用两台或更多台变压器。

②当季节性或昼夜性的负荷较多时，可将这些负荷采用单独的变压器供电，以使这些负荷不投入使用时，切除相应的供电变压器，减少空载损耗。

③当有较大的冲击性负荷时，为避免对其他负荷供电质量的影响，可单独设变压器对其供电。

④当有大量一、二级负荷时，为保证供电可靠性，应设两台或多台变压器。

以起到相互备用的作用。

(3)变压器容量的确定
①单台变压器容量一般不大于1250kVA。

若负荷集中且确有需要，可采用1600kVA或更大的变压器。

②最大负荷率一般取为β=S C/S rT=75%～85%，其中S C为正常运行时的计算负荷，S rT为变压器的额定容量。

这是综合考虑变压器的经济运行和变压器一次投资得到的负荷率。

③两台变压器互为备用时，当一台变压器故障或检修，另一台变压器容量应能保证向所有一、二级负荷供电。

④变压器容量应能保证电动机启动要求，否则应对电动机采取降压启动措施载提高变压器容量。

一般来讲，直接启动的笼型电动机最大容量不应超过变压器容量的30%。

3.主变压器选择方式
光伏系统中常用三相油浸式配电变压器。

按《油浸式电力变压器技术参数和要求》GB/T6451、《干式电力变压器技术参数和要求》GB/T10228、《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》GB20052、《电力变压器能效限定值及能效等级标准》GB24790的参数选择。

光伏发电站升压站主变压器应按下列原则选择：
(1)应优先选用自冷式、低损耗电力变压器。

(2)当无励磁调压电力变压器不能满足电力系统调压要求时，应采用有载调压电力变压器。

(3)主变压器容量可按光伏发电站的最大连续输出容量进行选取，且宜选用标准容量。

4.光伏方阵内就地升压变压器选配方法
在大型集中并网光伏发电系统，通常以1MW为的单元进行就地升压，选用的升压设备为升压箱变，如图5-24所示。

具体选配方法如下。

(1)应优先选用自冷式、低损耗电力变压器。

(2)升压变压器容量可按光伏方阵单元模块最大输出功率选取。

(3)可选用高压/低压预装式箱式变电站或由变压器与高低压电气元件等组成的敞开式设备。

对于在沿海或风沙大的光伏发电站，当采用户外布置时，沿海防护等级应达到IP65，风沙大的光伏发电站防护等级应达到IP54。

(4)就地升压变压器可采用双绕组变压器或分裂变压器。

(5)就地升压变压器宜选用无励磁调压变压器。

图5-24 升压箱变
3.10MW并网光伏电站变压器选择
在上述方案中，10KV变压器选用三相油浸式配电变压器。

型号S11-1250/10,额定容量为1250KVA。

电压比（10.5±2）×2.5%/0.27kv，接线组别DYN11，短路阻抗Ud=4.5%，如10MW光伏电站，需要10台。

下图5-25室外变压器。

图5-25 变压器。