光伏系统中，原电力降压变压器能否做升压用

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： 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。