光伏系统中原电力降压变压器能否做升压用?
发布时间:2014-04-22     来源: 深圳晶福源电子技术有限公司
本文摘要: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,10

  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,那么对于光伏系统来讲,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:
 
  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。
 
  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。
 
分享到: