山东光伏并网发电系统中变压器的选型

在光伏并网发电系统中，升压变压器是关键设备之一。如何优化选型，降低变压器自身损耗，提高变压器的效率，是提高光伏发电系统效率的因素之一。本文通过对不同类型的变压器进行对比分析，对光伏并网发电系统中的升压变压器进行合理选型。

　　一、引言

　　目前，随着产业政策及发展规划对大型光伏并网发电系统的支持，中国太阳能光伏发电又迎来了新一轮的快速增长。升压变压器作为光伏并网发电系统中的关键设备之一，其合理的选型设计、对提高光伏系统的效率、降低运营成本起到了至关重要的作用。本文重点研究了光伏发电系统中升压变压器的选型问题。

　　二、变压器规格型号选型

　　1、变压器容量选取

　　根据：有功功率/功率因素=视在功率，这个公式来计算所需要变压器的容量，各地区的供电局所规定的功率都不大一样，但是基本上施工用电和小工业的功率因素为0.85，大工业用电的功率因素为0.9。因此，假设550kW的施工设备，应该选择的变压器大小=550kW/0.85=647kVA，因此应该选择630kVA的变压器。负荷功率的总和不可以超过选择的变压器功率的百分之八十。

　　2、变压器电压选取

　　根据线路电源决定变压器的初级线圈电压值，根据用电设备选择次级线圈的电压值，更好选为低压三相四线制供电。例如电压 ， 你一次侧是10KV 、35KV 还是110KV这就决定了变压器的电压等级。

　　3、变压器相数选取

　　根据电源，负载，选择变压器的相数，单相还是三相。

　　4、变压器联结组别选取

　　变压器三相绕组有星型联结、三角形联结与曲折联结等三种联结法。

　　据GB/T6451-1999《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》和GB/T10228-1997《干式电力变压器技术参数和要求》规定，配电变压器可采用Dyn11联结。而我国新颁布的规范《民用建筑电气设计规范》、《工业与民用供配电系统设计规范》、《10KV及以下变电所设计规范》等推荐采用Dyn11联结变压器用作配电变压器。现在国际上大多数的配电变压器均采用Dyn11联结，主要是由于采用Dyn11联结较之采用Yyn0联结有优点：

　　① D联结对抑制高次谐波的恶劣影响有很大作用

　　② 在D联结绕组中的三次谐波环流能够在变压器中产生三次谐波磁动势，它与低压绕组的三次谐波磁动势平衡抵消；

　　③ 高压相绕组的三次谐波电动势在D联结回路中环流，三次谐波电流可在D联结的一次绕组内形成环流，使之不致注入公共的高压电网中去。

　　④ Dyn11联结变压器的零序阻抗比Yyn0联结变压器小得多，有利于低压单相接地短路故障的切除。

　　⑤ Dyn11联结变压器允许中性线电流达到相电流的75%以上。因此，其承受不平衡负载的能力远比Yyn0联结变压器大。

　　⑥ 当高压侧一相熔丝熔断时，Dyn11联结变压器另二相负载仍可运行，而Yyn0却不行。

　　因此，在变压器联结组别选择中，选择Dyn11联结变压器很有必要。

　　5、变压器负载损耗，空载损耗和阻抗电压

　　考虑光伏发电的特殊性即白天发电，不论发电装置是否输出功率，只要变压器接入系统，变压器始终产生空载损耗。要求变压器的负载损耗尽量低，若变压器夜间运行，则要求空载损耗也要低；

　　6、变压器工作环境

　　变压器工作地点干净、无粉尘容量又不是很大，就可以选择干式变压器，否则就应该选择油浸变压器。油浸变压器根据容量的大小自然就会给你决定了是自然冷却还是风冷。

　　干式变压器的特点

　　① 安全，防火，无污染，可直接运行于负荷中心；

　　② 采用国内先进技术，机械强度高，抗短路能力强，局部放电小，热稳定性好，可靠性高，使用寿命长；

　　② 低损耗，低噪音，节能效果明显，免维护；

　　③ 散热性能好，过负载能力强，强迫风冷时可提高容量运行；

　　④ 防潮性能好，适应高湿度和其他恶劣环境中运行；

　　⑥ 干式变压器可配备完善的温度检测和保护系统。采用智能信号温控系统，可自动检测和巡回显示三相绕组各自的工作温度，可自动启动、停止风机，并有报警、跳闸等功能设置；

　　⑦ 体积小，重量轻，占地空间少，安装费用低。

　　从低噪、节能、防火、节省土建造价、运行维护管理费以及长达30年的寿命等综合技术经济性能比较，干式变压器显现出其明显的优越性。

　　油浸式变压器的特点

　　油浸式变压器的绕组是浸在变压器油中的，绝缘介质就是油，冷却方式有自冷、风冷和强迫油循环冷却，其优点是冷却效果好，可以满足大容量，瓦斯继电器可以及时反映出绕组的故障，保证系统的稳定运行，不足之处是得经常巡视，关注油位的变化，缺了油是件很危险的事情，变压器油的作用是冷却和绝缘。

　　三、关于光伏电站用到的特种变压器介绍

　　1、分裂变压器

　　分裂变压器和普通变压器的区别在于，在它的低压绕组中有一个或几个绕组分裂成额定容量相等的几个支路，这几个支路之间没有电气联系，仅有较弱的磁联系，而且各分支之间有较大的阻抗。应用较多的是双绕组双分裂变压器，它有一个高压绕组和两个分裂的低压绕组，分裂绕组的额定电压和额定容量都相同。在应用分裂变压器对两段母线供电时，当一段母线发生短路时，除能有效地限制短路电流外，还能使另一段母线上电压保持一定水平，不致影响用户的运行。

　　光伏升压变压器是低压侧分裂成两个相同容量，联接组别和电压等级的绕组，分别接两个光伏电池。主要是为了限制短路电流，同时减少变压器台数。

　　2、隔离变压器

　　隔离变压器属于安全电源， 其主要作用是：使一次侧与二次侧的电气完全绝缘，也使该回路隔离。 另外， 利用其铁芯的高频损耗大的特点， 从而抑制高频杂波传入控制回路。 用隔离变压器使二次对地悬浮，只能用在供电范围较小、线路较短的场合。此时，系统的对地电容电流小得不足以对人身造成伤害。 还有一个很重要的作用就是保护人身安全！隔离危险电压。

　　四、结束语

　　综上所述，光伏并网发电系统就地升压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 升压变压器容量可按光伏方阵单元模块更大输出功率选取。

　　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。