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[讨论] 光伏系统中,原电力降压变压器能否做升压用

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发表于 2014-4-18 16:52:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
碳交易培训 7月期
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       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:
QQ图片20140419134019.jpg

       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。

       来自:阳光工匠光伏网 作者:刘继茂

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发表于 2014-4-19 08:21:51 | 显示全部楼层
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纠正楼主分布式光伏概念:依据国网公司《关于促进分布式电源并网管理工作的意见(修订版)》(国家电网办〔2013〕1781号)《分布式电源并网服务管理规则(修订版)》(国家电网营〔2014〕174号)最新分布式电源规定:第一类10千伏及以下电压等级接入,且单个并网点总装机容量不超过6兆瓦的分布式电源;第二类:35千伏电压等级接入,年自发自用电量大于50%的分布式电源;第三类10千伏电压等级接入且单个并网点总装机容量超过6兆瓦,年自发自用电量大于50%的分布式电源。另外新规定没有表述光伏最大容量不得超过上一级变压器容量的25%,而是表述为:分布式电源接入容量超过本台区配变额定容量25%时,配变低压侧刀熔总开关应改造为低压总开关,并在配变低压母线处装设反孤岛装置;低压总开关应与反孤岛装置间具备操作闭锁功能,母线间有联络时,联络开关也应与反孤岛装置间具备操作闭锁功能。
另外就是实际操作中,降压变可以作为升压变使用。

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发表于 2014-4-18 17:48:45 | 显示全部楼层
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学习了。。。谢谢分享。。
发表于 2014-4-19 10:06:22 | 显示全部楼层
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漂亮支持一下
发表于 2014-4-19 15:31:06 | 显示全部楼层
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如上所述:分布式电源接入容量超过本台区配变额定容量25%时,配变低压侧刀熔总开关应改造为低压总开关,并在配变低压母线处装设反孤岛装置;低压总开关应与反孤岛装置间具备操作闭锁功能“。配变低压母线处的反孤岛装置,有定型产品吗,是个什么产品呢。

另外,接入配电网相关技术规范(修改稿),第十二条,第1款中要求:专用开关应具备失压跳闸及检有压合闸功能,还明确了整定值。目前小机型市场上几乎没有人单台销售三相自复式欠压断路器或控制器。现成的三相欠压脱扣都是规格比较大的。没有办法按规范来处理。
发表于 2014-4-19 18:43:05 | 显示全部楼层
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回复楼上:该开关和反孤岛装置都是定型产品,电站设计单位在出图时会给出明确的产品型号和预算。
发表于 2014-4-20 21:49:01 | 显示全部楼层
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1、不同意方论点中,高压侧电压高出11KV是为了考虑输电损耗的,如果不考虑输电距离,那么也就不用考虑输电损耗了,一般逆流了也会被附近企业消耗。这是个人观点,希望大家互相讨论,自己也想过这个问题好久了,多谢楼主提出。
发表于 2014-4-20 21:52:39 | 显示全部楼层
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ceeg 发表于 2014-4-19 18:43
回复楼上:该开关和反孤岛装置都是定型产品,电站设计单位在出图时会给出明确的产品型号和预算。


您好,有相关案例吗?
发表于 2014-4-21 09:23:10 | 显示全部楼层
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相关保护是必须要做的一些工作,因此在此不予以再多阐述。
鉴于很多电站采用原厂房的业主的变压器,尤其是分布式电站,对于变压器会导致变压器寿命缩短现象将会很严重,这是一个隐藏的投资风险。对于业主来讲是极力不愿意在此投资从供电局购置的。所以呢,角度不同看问题方式也不一样。
发表于 2014-4-22 10:58:30 | 显示全部楼层
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这方面的知识学习了,谢谢楼主的分享
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