摘要：光伏升压变压器作为光伏电站的重要设备，它将逆变器中输送的交流电进行适当升压后输送给相应的电网。本文就对分裂式光伏升压变压器的设计进行分析和了解。
关键词：光伏电站；变压器；设计
一、引言
光伏升压变压器的设计，使其具备一定的低电压穿越能力和良好的阻抗经济运行特性，满足光伏发电所具有的波动性、间歇性要求，保证大型并网光伏电站能够安全稳定的运行，具有十分重要的经济意义。作为低碳清洁、可再生的环保光伏新能源发电工程正在世界范围内呈现大规模的建设、发展趋势。加快促进以光伏发电为代表的新能源工程的开发建设和应用不但可以解决当前能源短缺危机及缓解环保压力，同时还可以加快调整目前世界各国所用能源结构。
二、变压器的基本结构
变压器的基本结构主要由铁芯、绕组、绝缘装配、引线装配和调压分接开关、油箱及冷却装置等几大部分组成。铁芯和绕组是变压器进行电磁感应的基本核心主体，通常称为器身。油箱是油浸变压器的外壳，起机械支撑、冷却散热和保护作用；变压器油既是绝缘介质，也是冷却介质，具有绝缘和冷却散热的两种作用；变压器套管主要用于把变压器引线从内部引到油箱外部，使带电的导线与接地的油箱能够绝缘起来，以便与线路或负载进行相连接。
1.三相心式变压器铁芯结构
三相心式变压器铁芯按芯柱数量可分为三相三柱式铁芯，三相五柱式铁芯等结构形式。三相三柱式铁芯是应用最多的一种三相变压器铁芯，它具有叠装工艺简单，单位重量损耗小等特点。由于三相在同一个平面内，三相磁路的长度不相等，三相的空载损耗和空载电流均不对称相等但它们相对变压器的容量而言是很小的，因此对电网和变压器的运行基本没影响；三相五柱式铁芯主要是考虑大型变压器采用三相三柱式铁芯时不能满足运输高度限制，为了降低铁轭高度而采用的铁芯结构。这种铁芯在中间的三个铁柱上分别套装变压器的三相绕组，两边不套绕组的芯柱为旁轭，而上、下两部分铁轭称为横轭。旁轭与横轭截面相同，并与铁芯柱具有相同的磁密。
2.三相壳式变压器铁芯结构
三相壳式变压器铁芯按照叠片方式分为两种结构，一种是普通三相铁芯，类似于心式变压器的三相三柱式铁芯，主要适用于小容量的壳式结构特种变压器，另一种是三相五柱式铁芯，主要适用于高电压或特高电压大容量的壳式铁芯结构的电力变压器。普通三相变压器铁芯的铁芯柱在三个相内是串联的，而三相五柱式铁芯的铁芯柱在三个相内是并排的。由于壳式变压器铁芯是水平的，其高度小于同容量和相同电压等级的心式变压器的铁芯高度，且铁芯的叠片宽度也小于心式变压器的铁芯直径，这样有利于变压器的铁芯散热，壳式变压器铁芯叠片之间没有冷却油道，仅在铁芯叠片累积到一定高度时，在铁芯叠片间放置绝缘纸作为叠片间的绝缘，从而使壳式变压器铁芯叠片间的绝缘得到更好的加强和固化，增大其机械强度。
3.三相卷铁芯变压器铁芯结构
三相卷铁芯主要有三相双框式卷铁芯、三相四框式卷铁芯、三相Ｒ形卷铁芯、立体三角形卷铁芯等几种结构形式。其中三相双框式卷铁芯是由三个不相同的框组成，它的特点是三个框的磁路联系紧密，工作磁通分布较好，空载损耗和噪声比较低；三相四框式卷铁芯是由四个相同的框组成，其磁路相当于三相五柱式铁芯，由于铁轭和旁柱的铁芯截面大，空载损耗和空载电流小，但耗用铁芯材料多；三相Ｒ形卷铁芯是依靠把电工硅钢片裁剪成一条两头窄、中间宽的长带，采用特制的绕制机连续绕成一个封闭式的整体。
三、分裂式光伏升压变压器
光伏发电作为一种低碳环保、可再生的新能源正在世界范围内得到愈来愈广泛地应用，光伏发电按其与电网的连接方式，可以分为离网型和并网型两种供电方式。离网型供电是指中小型光伏发电系统向一些分散的用户进行独立供电模式，其中单相或三相系统的功率等级分别为2~8KW，及10~300KW；并网型供电是指大中型光伏发电系统接入现有供电系统，以便更好地利用光伏电站发出的电能。其三相系统功率等级可达ＭＷ级，甚至数百ＭＷ级，一般由100~500KW及以上的并网光伏发电单元所组成。它具有较高的发电经济效能，主要用于总功率为ＭＷ级，或者数百ＭＷ级大型并网光伏电站的建设。
光伏发电是一种随着季节、时差变化的波动性、间歇性的电源，特别是大功率并网光伏电站的运行会对局部电网的安全、稳定性造成一定的影响。因此研究开发使用合理的光伏升压变压器结构来满足、适应光伏发电这一随机变化的特性要求，不仅可以提高光伏电站并网运行的安全稳定性，而且还能减少光伏升压变压器的占地使用空间，降低变压器二次侧继电保护装置的开断容量使用，节省光伏电站的建设费用，具有十分显著的社会经济意义。
四、大型并网光伏电站接入系统
并网光伏发电项目的建设是加快世界能源结构调整，发展低碳经济，开创未来全球科技经济发展方向的重要举措。而大功率光伏电站建设是实现并网光伏发电的重要条件，它能充分发挥光伏电站的发电效能，把发出的电能通过现有电力网源源不断地向远距离的用电地区输送，并且可以大幅降低光伏发电系统的单位运行成本，具有明显的技术经济性能和发电运行成本优势。
五、分裂式光伏电站升压变压器
光伏升压变压器是将光伏电站发出的直流电能通过大型光伏逆变器输出送至的数百伏级交流电能进行适当的升压，然后根据并网光伏电站的容量大小和电网匹配能力将变压器输入电压升至10~35kV级后输出送入相应的电网系统。目前大型并网光伏电站中大型光伏逆变器向光伏升压变皮器输送交流电能的方式主要有单回路或双回路两种形式，因此光伏升压变压器就要选取相应的结构方式来满足这些要求，使并网光伏电站能够更加安全稳定可靠的运行。
六、分裂式光伏升压变压器
为了充分利用光伏电站发出的电能，实现与现有电网的接入，降低输送线路损耗，提高并网光伏电站工作运行的安全稳定性，在光伏逆变器的输出端通常安装有分裂式光伏升压变压器。此光伏升压变压器的两个低压输入端分别连接来自光伏电站的两个光伏逆变器所输送的数百伏级交流电能，经过此光伏升压变压器升压至10~35kV级后输出送入相应的电网，或者输送给上一级更高电压等级的大型主变压器升压至110KV或220KV后送入超高压电网。
结束语：
分裂式光伏升压变压器不仅具有良好的阻抗运行特性和一定的低电压穿越能力，而且还能节省材料和成本，减少变压器占地使用空间等优点。因此，分裂式光伏升压变压器在大型并网光伏电站中的设计应用必然成为一种技术发展趋势。
参考文献：
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[3]催容强，赵春江等．并网型太阳能光伏发电系统研究［Ｍ］，北京：北京化学工业出版社，2005，
论文作者:周诚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/29
标签：光伏论文; 变压器论文; 铁芯论文; 电站论文; 电网论文; 结构论文; 电能论文; 《基层建设》2019年第14期论文;