太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)專用隔離變壓器參考模板

1、 光伏發(fā)電系統(tǒng)專用隔離變壓器 上海英施丹電器設(shè)備制造有限公司一 光伏隔離變壓器的作用(1)該系列隔離變壓器具有抗干擾、防火、防潮、安全可靠、節(jié)約電能及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。 太陽能以其無污染、無噪音、分布廣泛等優(yōu)勢(shì)越來越受到人們的關(guān)注。目前大多數(shù)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)都含有隔離變壓器，無隔離變壓器光伏發(fā)電系統(tǒng)存在著漏電電流問題。電氣隔離：隔離變壓器初級(jí)和次級(jí)是靠磁路來傳遞能量，組件和電網(wǎng)電氣隔離，可以阻止直流分量和漏電流進(jìn)入電網(wǎng)，保護(hù)設(shè)備和電網(wǎng)。(2)在抑制組件PID解決方案中，逆變器后面接入隔離變壓器，再提升N極對(duì)地的電位，間接提升組件負(fù)極對(duì)的電位，達(dá)到抑制組件PID的目的。(3)匹配電壓：

2、有些國(guó)家的電網(wǎng)電壓和我國(guó)不一樣，如美國(guó)是單相110V，三相220V，可以在逆變器后面加一個(gè)變壓器，匹配接入國(guó)家的電壓。(4)消除三次諧波：采用采用Dyn11聯(lián)結(jié)的變壓器，在D聯(lián)結(jié)繞組中的三次諧波環(huán)流能夠在變壓器中產(chǎn)生三次諧波磁動(dòng)勢(shì)，它與低壓繞組的三次諧波磁動(dòng)勢(shì)平衡抵消。(5)電網(wǎng)適應(yīng)能力更強(qiáng)：在一些有大型電動(dòng)機(jī)或者電焊機(jī)的工廠，電網(wǎng)電壓波動(dòng)很大，諧波電流很大，三相電壓極不平衡，常規(guī)的組串式逆這器往往力不從心，隔離變壓器一次側(cè)與二次側(cè)的電感可以防止電流突變，Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器允許中性線電流達(dá)到相電流的75%以上，可以承受三相不平衡。二 光伏升壓變壓器的容量設(shè)計(jì)分布式光伏余量上網(wǎng)，有使用公共變壓

3、器和光伏專用變壓器兩種方案，如果周邊的負(fù)載都用不完，就必須通過變壓器送到更高的電壓等級(jí)上去，使用原公共的降壓變壓器上網(wǎng)，根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定4.3.1要求：小型光伏電站總?cè)萘坎灰顺^上一級(jí)變壓器供電區(qū)域內(nèi)的最大負(fù)荷的25%，有興趣的朋友可以在關(guān)注“泓達(dá)光伏”微信公眾號(hào)，這主要是從電網(wǎng)安全角度上來考慮的，受天氣和環(huán)境影響，光伏輸出功率不穩(wěn)定，需要電網(wǎng)提供強(qiáng)大的平衡能量，而這些能量需要變壓器原邊和副邊電磁交換來提供，25%這個(gè)比例就是經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)得出來的經(jīng)驗(yàn)值。使用光伏專用變壓器上網(wǎng)，變壓器沒有別的負(fù)載，主要考慮的因素就是逆變器的最大輸出功率不能超過變壓器的容量，而逆變器最大輸

4、出功率和光伏組件的容量、安裝方位角和傾角，以及天氣條件，逆變器安裝場(chǎng)地等多種因素有關(guān)，光伏逆變器最大輸出功率一般是組件是0.9左右，變壓器的功率因素一般在0.9左右，所以一般要求光伏組件和變壓器按1：1配置，或者變壓器容量稍大于組件容量。2 / 9三 光伏隔離變壓器之干式和油浸變壓器工作地點(diǎn)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(yīng)該選擇油浸變壓器。油浸變壓器根據(jù)容量的大小自然就會(huì)給你決定了是自然冷卻還是風(fēng)冷。干式變壓器的特點(diǎn)安全，防火，無污染，可直接運(yùn)行于負(fù)荷中心;采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)，機(jī)械強(qiáng)度高，抗短路能力強(qiáng)，局部放電小，熱穩(wěn)定性好，可靠性高，使用壽命長(zhǎng);低損耗，低噪音，節(jié)能效

5、果明顯，免維護(hù);散熱性能好，過負(fù)載能力強(qiáng)，強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí)可提高容量運(yùn)行;防潮性能好，適應(yīng)高濕度和其他惡劣環(huán)境中運(yùn)行;干式變壓器可配備完善的溫度檢測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)。采用智能信號(hào)溫控系統(tǒng)，可自動(dòng)檢測(cè)和巡回顯示三相繞組各自的工作溫度，可自動(dòng)啟動(dòng)、停止風(fēng)機(jī)，并有報(bào)警、跳閘等功能設(shè)置;體積小，重量輕，占地空間少，安裝費(fèi)用低。從低噪、節(jié)能、防火、節(jié)省土建造價(jià)、運(yùn)行維護(hù)管理費(fèi)以及長(zhǎng)達(dá)30年的壽命等綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能比較，干式變壓器顯現(xiàn)出其明顯的優(yōu)越性。油浸式變壓器的特點(diǎn)油浸式變壓器的繞組是浸在變壓器油中的，絕緣介質(zhì)就是油，冷卻方式有自冷、風(fēng)冷和強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻，其優(yōu)點(diǎn)是冷卻效果好，可以滿足大容量，瓦斯繼電器可以及時(shí)反映

6、出繞組的故障，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，不足之處是得經(jīng)常巡視，關(guān)注油位的變化，缺了油是件很危險(xiǎn)的事情，變壓器油的作用是冷卻和絕緣。四 如何降低變壓器的空載損耗考慮光伏發(fā)電的特殊性，即白天有太陽時(shí)發(fā)電，晚上或者陰雨天不發(fā)電，不論發(fā)電裝置是否輸出功率，只要變壓器接入系統(tǒng)，變壓器始終產(chǎn)生空載損耗。一臺(tái)1000kVA的變壓器，如果白天工作10小時(shí)，還有14小時(shí)不工作，每天會(huì)產(chǎn)生30-40度的空載損耗，一個(gè)月約有1000度電，深圳市泓達(dá)光伏工程有限公司，發(fā)明一個(gè)專利技術(shù)，根據(jù)光照條件變化，早上有太陽時(shí)，比逆變器稍超前自動(dòng)啟動(dòng)變壓器，晚上無太陽時(shí)，比逆變器稍滯后自動(dòng)關(guān)閉變壓器，可以把變壓器的空載損耗降低99%，

7、同時(shí)可以提高變壓器的壽命。   光伏隔離變壓器低壓干                         2、產(chǎn)品特點(diǎn)：      （1）我公司采用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的工藝技術(shù)，專業(yè)生產(chǎn)的SG、DG系列三相及單相干式隔離變壓器，該系列變壓器在電網(wǎng)中不僅具有變壓功能，還

8、可隔離電網(wǎng)對(duì)設(shè)備的三次諧波，保護(hù)機(jī)器產(chǎn)生的發(fā)熱和絕緣材料的壽命減少。特別適合進(jìn)口設(shè)備使用(270V進(jìn)380V出、315V進(jìn)-輸出380V）規(guī)格1KVA-1000KVA之間，用于光伏逆變電源旁路。  （2）由于光伏發(fā)電的特殊性，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)大規(guī)模的投入勢(shì)必會(huì)給電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性帶來隱患，如：諧波、閃變、直流偏磁、過電壓等。因此，有必要研究合適的方案來解決上述問題。最好的方法是在電網(wǎng)和并網(wǎng)逆變器之間加入隔離變壓器，起隔離逆變器和電網(wǎng)的作用。由于有了隔離變壓器，逆變器功率器件開關(guān)導(dǎo)致的電位浮動(dòng)所產(chǎn)生的漏電流，以及逆變器在控制中產(chǎn)生的微小直流電流均被有效地隔離抑制。從而不會(huì)對(duì)電網(wǎng)

9、產(chǎn)生不良的影響。  3、隔離變壓器的作用：      隔離變壓器在單級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中非常重要，其性能好壞不僅關(guān)系到變壓器本身的效率、發(fā)熱等問題，而且決定著整個(gè)變換器的技術(shù)性能，甚至導(dǎo)致功率管的損壞和逆變失敗。此時(shí)，隔離變壓器變換電壓已不再是隔離變壓器的唯一功能，它還有許多其他重要的作用。 （1）電氣隔離：使用變壓器來實(shí)現(xiàn)光伏電源與電網(wǎng)之間的電氣隔離。 （2）阻止電流的直流分量注入電網(wǎng)：由于直流電不會(huì)導(dǎo)致磁通量的變化，因此光伏逆變系統(tǒng)的直流分量將不會(huì)通過隔離變壓器流入電網(wǎng)。 （3）

10、抗干擾的作用：一定聯(lián)接方式的隔離變壓器可以消除3次及3的整數(shù)倍次諧波，降低高次諧波、電壓波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的影響。 （4）穩(wěn)定電壓的作用：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可以有效地抑制光伏逆變系統(tǒng)的諧振過電壓和穩(wěn)態(tài)過電壓。  隔離變壓器接線選擇：（/Yn與 Yn/）    （1）從諧波的角度選擇：/Yn與 Yn/兩種解法都能夠有效地減小進(jìn)網(wǎng)電流的諧波含量。    （2）從抑制直流分量的角度比較：/Yn與 Yn/2種接法都能起到對(duì)直流分量的抑制作用，使其輸出電流直流分量含量較低，

11、但/Yn接法略微優(yōu)于 Yn/接法。    （3）/Yn接法方式輸出電壓波形質(zhì)量要好于采用 Yn/的接法。從諧波總畸變率也可以說明/Yn聯(lián)接方式優(yōu)于 Yn/的聯(lián)接方式。    （4）綜合以上比較/Yn聯(lián)接方式優(yōu)于 Yn/的聯(lián)接方式，所以在光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中，隔離變壓器的聯(lián)接方式選擇/Yn是最佳選擇。  使用范圍： 該系列隔離變壓器廣泛用于光伏發(fā)電、風(fēng)能、UPS不間斷電源、EPS消防應(yīng)急電源、變頻電源、逆變電源。 技術(shù)參數(shù)： 電壓

12、變動(dòng)率：±1% 輸出波形失真：無失真（與輸入波形比較） 絕緣等級(jí)：F級(jí)、H級(jí)（常規(guī)為H級(jí)）耐溫180° 工作效率：98% 適用頻率：50/60Hz 聯(lián)接方式： /Yn 過載能力：允許超過1.5倍額定負(fù)載工作1小時(shí)（可長(zhǎng)期滿載） 噪      聲：35dB（一公尺內(nèi)） 溫      升：60 絕緣電阻：150M 抗電強(qiáng)度：3000VAC/1min&#

13、160;設(shè)計(jì)壽命：20年 工作環(huán)境：溫度：-20+50濕度：95%RH不結(jié)露 工作場(chǎng)所：無腐蝕性氣體及導(dǎo)電粉塵 安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)：產(chǎn)品符合VDE0550， IEC439、JB5555、GB226等國(guó)際國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 冷卻方式：干式風(fēng)冷 正常使用條件 1、局部放電量小，絕緣水平高，產(chǎn)品使用壽命長(zhǎng)； 2、電壓波形穩(wěn)定、過載保護(hù)并機(jī)環(huán)流??； 3、過載能力強(qiáng)，120%負(fù)載下可長(zhǎng)期安全運(yùn)行； 4、采用美國(guó)杜邦絕緣材料、耐壓等級(jí)高，阻燃、防爆、無污染、防火等級(jí)高，整機(jī)可達(dá)F級(jí)或H級(jí)。 備注 輸入輸出電

14、壓可根據(jù)客戶需求定制。 由于光伏發(fā)電的特殊性,光伏并網(wǎng)系統(tǒng)大規(guī)模的投入勢(shì)必會(huì)給電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性帶來隱患,如:諧波、閃變、直流偏磁、過電壓等。因此,有必要研究合適的方案來解決上述問題。一種簡(jiǎn)單有效的方法是在電網(wǎng)和并網(wǎng)逆變器之間加入英施丹隔離變壓器,起隔離逆變器和電網(wǎng)的作用。  英施丹三相隔離變壓器常用的聯(lián)接方式主要有星形/星形接線（Y/Y）、星形/三角形接線（Y/）、三角形/星形接線（/Y）3種。采用不同聯(lián)接方式的隔離變壓器對(duì)抑制諧波、直流偏磁等問題，在效果上存在一定的差異。因此有必要對(duì)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中隔離變壓器的聯(lián)接方式進(jìn)行深入研究，確定一種較合適的工頻變壓器聯(lián)接方式，促

15、進(jìn)大容量光伏并網(wǎng)電站的發(fā)展。/Y聯(lián)接方式，中采用的是Y/Y聯(lián)接方式?；谏鲜霰尘埃疚膶?duì)隔離變壓器的3種聯(lián)接方式進(jìn)行了應(yīng)用研究，通過Matlab仿真與實(shí)驗(yàn)測(cè)試確定了一種較合適的工頻變壓器聯(lián)接方式。1 隔離變壓器的作用隔離變壓器在單級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中非常重要，其性能好壞不僅關(guān)系到變壓器本身的效率、發(fā)熱等問題，而且決定著整個(gè)變換器的技術(shù)性能，甚至導(dǎo)致功率管的損壞和逆變失敗。此時(shí)，變換電壓已不再是隔離變壓器的唯一功能，它還有許多其他重要的作用 7-9 。1）電氣隔離：使用變壓器來實(shí)現(xiàn)光伏電源與電網(wǎng)之間的電氣隔離。2）阻止電流的直流分量注入電網(wǎng)：由于直流電不會(huì)導(dǎo)致磁通量的變化，因此光伏逆變系統(tǒng)的直

16、流分量將不會(huì)通過隔離變壓器流入電網(wǎng)。3）抗干擾作用：一定聯(lián)接方式的變壓器可以消除3次及3的整數(shù)倍次諧波，降低高次諧波、電壓波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的影響。4）穩(wěn)定電壓作用：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可以有效地抑制光伏逆變系統(tǒng)的諧振過電壓和穩(wěn)態(tài)過電壓。2 隔離變壓器聯(lián)接方式的選擇2.1 諧振和過電壓?jiǎn)栴}當(dāng)電網(wǎng)側(cè)的某條輸電線路因故障或各種情況需要退出運(yùn)行時(shí)，一般會(huì)將供電電源線切除。此后，若光伏系統(tǒng)沒有檢測(cè)出異常情況并繼續(xù)向線路供電，則此時(shí)輸電線路中仍存在電壓，可能會(huì)出現(xiàn)諧振和過電壓?jiǎn)栴}。圖1為隔離變壓器采用星形/三角形聯(lián)接方式的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)示意圖，其中二次線圈采用三角形接法，沒有接地系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，圖1中兩

17、非故障相的照明設(shè)備將承受線電壓，超過了照明設(shè)備的額定電壓。一般光伏系統(tǒng)的負(fù)荷比較小，若繼續(xù)向其他輸電線路的用戶供電，將會(huì)引起非常嚴(yán)重的后繼事故，最終可能危及到光伏系統(tǒng)的安全運(yùn)行。此外，輸電線路中的殘留電壓也會(huì)對(duì)維修人員的生命安全造成威脅。即使光伏系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置能夠檢測(cè)出異常狀態(tài)，電氣設(shè)備亦會(huì)經(jīng)歷一個(gè)短暫的過電壓狀態(tài)。通過上述分析可以得出：如果隔離變壓器的二次繞組采用非接地聯(lián)接方式，那么將會(huì)導(dǎo)致諧振過電壓和穩(wěn)態(tài)過電壓，危害電氣設(shè)備及光伏系統(tǒng)等。因此，在選擇隔離變壓器的聯(lián)接方式時(shí)，一定要確保電網(wǎng)側(cè)繞組有效接地。2.2 電網(wǎng)系統(tǒng)故障的檢測(cè)問題光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的輸出端聯(lián)接有隔離變壓器時(shí)，變壓器的聯(lián)

18、接方式對(duì)于電網(wǎng)異常狀態(tài)的檢測(cè)有一定的影響，其聯(lián)接方式的選擇必須遵循利于故障檢測(cè)這一原則。否則，當(dāng)電網(wǎng)因故障或維修而停止供電時(shí)，用戶端的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)若不能及時(shí)檢測(cè)出停電狀態(tài)而繼續(xù)供電，那么就會(huì)形成一個(gè)由光伏發(fā)電系統(tǒng)和周圍負(fù)載組成的電網(wǎng)無法掌控的自給供電孤島。在各種故障類型中，單相接地故障是最常見的，其短路電流的大小與零序阻抗有關(guān)。如果隔離變壓器的二次電網(wǎng)側(cè)沒有接地源，零序阻抗將會(huì)非常大，將無法計(jì)算零序電流，進(jìn)而增大了光伏發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)單相接地故障的難度，致使一些電氣設(shè)備承受過電壓的危害面分析一下隔離變壓器采用/Yn（D，y11）聯(lián)接方式，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路故障時(shí)的電流分布情況。（2）因

19、此，不管三相中的哪一相發(fā)生單相接地短路故障，映射到光伏發(fā)電系統(tǒng)側(cè)總會(huì)有兩個(gè)電流來表85征電網(wǎng)系統(tǒng)的這一故障。這樣，過電流保護(hù)裝置就能夠可靠地檢測(cè)出系統(tǒng)故障。所以，隔離變壓器網(wǎng)側(cè)繞組的可靠接地不僅能夠抑制光伏發(fā)電系統(tǒng)的過電壓?jiǎn)栴}，而且還有利于光伏發(fā)電系統(tǒng)有效地檢測(cè)出電網(wǎng)系統(tǒng)故障。但是，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的低壓配電網(wǎng)運(yùn)行過程中中性點(diǎn)是不接地的，所以在低壓配電網(wǎng)并網(wǎng)的工頻變壓器網(wǎng)側(cè)繞組應(yīng)該根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度的要求合理配置接地情況。2.3 系統(tǒng)諧波問題大量理論和實(shí)驗(yàn)研究表明，基于傳統(tǒng)線性整流的大功率電力電子器件和轉(zhuǎn)換裝置將產(chǎn)生大量的諧波。如果這些諧波注入到電網(wǎng)中，就會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成污染，這是絕對(duì)允許的。因此，有必要采

20、取措施抑制諧波。選擇合理的隔離變壓器聯(lián)接方式可以達(dá)到降低3的整數(shù)倍次諧波的目的。在基波頻率下，三相交流電，是彼此落后120°的三個(gè)交流電勢(shì)；三相交流電的三次諧波，是彼此落后360°的三個(gè)交流電勢(shì)，即同相位。這樣當(dāng)三相交流電路采用星形接法時(shí)，三次諧波在零線上相加；當(dāng)三相交流電路采用三角形接法時(shí)，三次諧波在三角形閉合回路上相加形成環(huán)流而消耗在繞組內(nèi)。故采用Yn/接法和/Yn接法的工頻變壓器，在對(duì)三相交流電變壓的同時(shí)，對(duì)三次諧波起到阻斷能耗的作用，阻止其流入電網(wǎng)。綜上所述，可以得出選擇隔離變壓器聯(lián)接方式的3個(gè)基本原則：1）能夠減小進(jìn)網(wǎng)電流的諧波含量；2）能夠完成電網(wǎng)接地故障的檢測(cè)；3）確保電網(wǎng)側(cè)繞組有效接地。3 仿真和實(shí)驗(yàn)研究在實(shí)際工程中，有些逆變器廠家采用Yn/接法，而有些廠家采用/Yn接法，本文針對(duì)這2種情況進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究。3.1 仿真研究仿真系統(tǒng)參數(shù)如下：光伏電池模型最大額定輸出功率900 W，最大功率點(diǎn)電壓為306 V，開關(guān)頻率為9 600 Hz，占空比為0.65，三相全橋逆變器，三相隔離變壓器變比為120/380，額定功率為1 500 W。文中對(duì)隔離變壓器Yn/接法和/Yn接法進(jìn)行了仿真研究，仿真結(jié)果如圖2和圖3所示。圖2給出了2種聯(lián)接方式下的隔離變壓