光伏電站箱變的選型分析

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光伏電站箱變將高壓開關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置的功能有機(jī)地結(jié)合在一起，安裝在防潮、防銹、防塵、隔熱的全封閉鋼制箱體內(nèi)。箱式變壓器適用于礦山、工廠、企業(yè)、光伏電站、風(fēng)力發(fā)電站，成為一種新型的成套變配電設(shè)備。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，箱式變壓器可分為歐式變壓器、美式變壓器和中式變壓器。在工程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程選擇合適的箱式變壓器類型。

歐式箱式變壓器的特點(diǎn)

1.高壓配電設(shè)備的結(jié)構(gòu):

歐洲箱式高壓配電設(shè)備按進(jìn)線可分為終端式和環(huán)網(wǎng)式；從進(jìn)線的朝向來看，利用高壓電纜溝可分為從箱體頂部架空進(jìn)線和地下進(jìn)出線，這是現(xiàn)代設(shè)計(jì)中常用的方法。

2.變壓器室的結(jié)構(gòu):

光伏電站箱變配有獨(dú)立的配電室，主要由變壓器、自動(dòng)溫控系統(tǒng)、照明和安全柵組成。

變壓器運(yùn)行時(shí)，箱式變壓器內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，因此變壓器室的散熱和通風(fēng)是歐式箱式變壓器設(shè)計(jì)中需要考慮的關(guān)鍵問題。變壓器運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生的熱量使變壓器室溫度不斷升高，自然通風(fēng)散熱往往不能保證變壓器可靠安全運(yùn)行；歐式箱變設(shè)計(jì)中，除變壓器容量小的箱變采用自然通風(fēng)外，一般設(shè)計(jì)測(cè)溫保護(hù)，通過強(qiáng)制排風(fēng)解決。該系統(tǒng)主要由測(cè)量裝置組成，可以測(cè)量變壓器的室溫和油溫。然后通過自動(dòng)控制電路，根據(jù)變壓器可靠安全運(yùn)行溫度的設(shè)定范圍，設(shè)定并控制排風(fēng)扇是否需要投入運(yùn)行。

在歐洲箱式變壓器中，可以使用油浸式變壓器，也可以使用干式變壓器。但由于干式變壓器價(jià)格昂貴，在用戶沒有特殊要求的情況下，油浸式變壓器應(yīng)是降低制造成本的首選。變壓器容量一般為100-1250kVA，最大不應(yīng)超過1600kVA。

低壓室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):歐式箱變低壓室要根據(jù)工礦企業(yè)或住宅小區(qū)的不同應(yīng)用場(chǎng)合，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上有所不同。歐洲低壓配電室的輸出通道數(shù)量根據(jù)變壓器的容量和用戶在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的需求而不同。變壓器容量小，用戶需要的輸出通道數(shù)量少。但如果變壓器容量較大，用戶要求輸入更多的出線口，則可以設(shè)計(jì)更多的出線口，布局也可以按照帶走廊的運(yùn)行形式考慮。

美國(guó)三箱式變壓器的特點(diǎn)

過載能力強(qiáng)，允許過載2次2小時(shí)，過載1.6次7小時(shí)，不影響箱式變壓器的使用壽命。

彎頭連接器對(duì)于高壓進(jìn)線的連接非常方便，在緊急情況下可以作為負(fù)荷開關(guān)使用，即插電即可。

采用雙熔斷器保護(hù)，插入式熔斷器(Bay-O-Net)是保護(hù)箱式變壓器二次側(cè)短路故障的雙敏感熔斷器(溫度和電流)。備用限流熔斷器(ELSP)保護(hù)箱式變壓器內(nèi)部的故障，并用于保護(hù)高壓側(cè)。

通常，高燃點(diǎn)油(FR3)用于變壓器。

高壓開關(guān)保護(hù)用熔斷器等所有部件與變壓器鐵芯和繞組放在同一個(gè)油箱內(nèi)。

美國(guó)箱式負(fù)荷開關(guān)

美國(guó)箱式變壓器的負(fù)荷開關(guān)放在變壓器油箱內(nèi)。油浸式三相聯(lián)動(dòng)開關(guān)可分為兩個(gè)位置(終端型)和四個(gè)位置(環(huán)網(wǎng)型)。由于該負(fù)荷開關(guān)置于變壓器油箱內(nèi)，其閉合位置只能根據(jù)外部操作面板的指示來判斷，其操作是通過專門的絕緣操作桿來進(jìn)行的，因此其操作相當(dāng)復(fù)雜。從這點(diǎn)來看，它的操作非常不方便。另外，由于看不到負(fù)荷開關(guān)的分?jǐn)嘤|點(diǎn)(即明顯的分?jǐn)帱c(diǎn))，分?jǐn)嗪笞屓烁械讲话?。此外，一旦?fù)荷開關(guān)出現(xiàn)故障，更換和維護(hù)將非常困難?，F(xiàn)在負(fù)荷開關(guān)一般采用真空斷路器。

光伏電站箱變

由于殼體表面處理的技術(shù)問題，需要加強(qiáng)對(duì)其腐蝕情況的檢查；

美國(guó)箱式變壓器箱內(nèi)充油一般為FR3絕緣油，其燃點(diǎn)可達(dá)312℃，具有優(yōu)良的電熱特性，絕緣強(qiáng)度高，潤(rùn)滑性好，滅弧能力強(qiáng)，無毒，可生物降解，最大限度地減少了對(duì)環(huán)境和健康的危害。FR3絕緣油不會(huì)像傳統(tǒng)的礦物油一樣形成沉淀物，但是中國(guó)生產(chǎn)的美國(guó)箱式變壓器大部分都是用25#普通礦物油填充的。另外，一般情況下，美國(guó)箱式變壓器的油箱上部都充有惰性氣體，防止空氣中的水交換成油。而國(guó)產(chǎn)美式箱變，可能沒有任何企業(yè)進(jìn)行。隨著時(shí)間的推移，油的性能會(huì)降低，其密封性能達(dá)不到7 Psig的要求，需要定期換油。

美國(guó)箱式變壓器無油溫保護(hù)。只有一個(gè)溫度計(jì)顯示油溫。油溫過高時(shí)，由插入式保險(xiǎn)絲保護(hù)。還有一個(gè)泄壓閥來釋放油箱中的過量壓力。所以這兩種情況下都要檢查保險(xiǎn)絲是否正常工作，外殼是否漏油。

由于美式箱變的油箱是露在外面的，要經(jīng)常巡視，防止因外力碰撞損壞而漏油。

國(guó)產(chǎn)箱式變壓器的特點(diǎn)

與美國(guó)箱式變壓器相比，國(guó)產(chǎn)箱式變壓器增加了接地開關(guān)和避雷器，接地開關(guān)和總開關(guān)之間有機(jī)械聯(lián)鎖，可以保證箱式變壓器維護(hù)時(shí)人的絕對(duì)安全。國(guó)產(chǎn)箱式變壓器每相由一根保險(xiǎn)絲保護(hù)，而不是美國(guó)箱式變壓器的兩根保險(xiǎn)絲。它最大的特點(diǎn)是當(dāng)任何一相熔斷器熔斷時(shí)，負(fù)荷開關(guān)都會(huì)跳閘并切斷電源，更換熔斷器后才能合上總開關(guān)，這是美國(guó)箱式變壓器所沒有的。

國(guó)內(nèi)箱式變壓器一般采用獨(dú)立單元結(jié)構(gòu)，分別設(shè)有變壓器室、高壓開關(guān)室和低壓開關(guān)室，通過導(dǎo)線連接成一個(gè)完整的供電系統(tǒng)。

配電室一般放在后面。為方便用戶維修、更換和增加容量，變壓器可方便地從箱內(nèi)拉出或從上部吊出。由于變壓器放置在外殼內(nèi)，其有利因素是可以防止陽光直射在變壓器上引起的溫升，同時(shí)可以有效防止外力碰撞、沖擊和觸摸引發(fā)的電氣事故。缺點(diǎn)是對(duì)變壓器的散熱要求較高。高壓開關(guān)室內(nèi)安裝有獨(dú)立封閉的高壓開關(guān)柜。產(chǎn)氣、壓氣或真空負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器一般安裝在柜內(nèi)。安裝在高壓開關(guān)柜上的高壓熔斷器能保證任何一相熔斷器都能熔斷，并能斷開其主開關(guān)，避免缺相運(yùn)行。此外，還安裝了接地開關(guān)，接地開關(guān)與總開關(guān)互鎖，即只有在總開關(guān)分離后才能合上接地開關(guān)，但合上接地開關(guān)后，總開關(guān)不能合上，以保證維修的安全性。柜內(nèi)還裝有高壓避雷器，所以整個(gè)開關(guān)的操作非常方便。所有的開關(guān)都只能通過一個(gè)特殊的匹配手柄來打開和關(guān)閉。同時(shí)，通過透明窗口可以觀察到總開關(guān)的通斷狀態(tài)。

低壓開關(guān)柜:一般低壓開關(guān)柜配有總開關(guān)、配電分支開關(guān)、低壓云保護(hù)器、電壓、總電流、分支電流的儀表顯示。同時(shí)，為了更好地保護(hù)變壓器的運(yùn)行安全，經(jīng)常采取措施對(duì)變壓器上層油溫進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)油溫達(dá)到危險(xiǎn)溫度時(shí)，能自動(dòng)停止低壓側(cè)工作(斷開低壓側(cè)負(fù)載)。當(dāng)然，它的動(dòng)作值可以根據(jù)要求自行設(shè)定。

光伏電站箱變普遍采用S9和全密封低損耗變壓器，部分產(chǎn)品已經(jīng)采用非晶合金作為變壓器鐵芯以降低損耗。

準(zhǔn)確的說，國(guó)內(nèi)橫箱的變化，在歐美叫集成箱變化。臥式箱式變壓器的外觀與歐式箱式變壓器相似，但體積遠(yuǎn)小于歐式箱式變壓器，略大于美式箱式變壓器。這是因?yàn)榕P式箱變的變壓器、負(fù)荷開關(guān)、低壓出線方式與美式箱變基本相同，但它有獨(dú)立的配電室。由于高低壓出線口都在側(cè)墻上，所以配電室不需要考慮防護(hù)柵欄等設(shè)施。由于臥式箱體體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，一些設(shè)計(jì)師對(duì)其頂蓋的設(shè)計(jì)進(jìn)行了大幅簡(jiǎn)化(無隔熱層等。)，只保留了自然通風(fēng)散熱降溫模式。國(guó)產(chǎn)臥式箱體的主要缺點(diǎn)是存在局部過熱現(xiàn)象，導(dǎo)致絕緣油過熱分解，容易導(dǎo)致油中氣體含量超標(biāo)。