CN208806133U - 一种四回路光伏发电干式变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种四回路光伏发电干式变压器，包括上夹持件、下夹持件、位于下夹持件下方的底座和位于上夹持件和下夹持件之间的铁芯，套装于铁芯上的高低压绕组，每台变压器包括一个高压绕组、四个低压绕组，高压绕组的A/B/C相3个高压线圈之间通过高压连接线连接，低压绕组包括低压绕组I、低压绕组II、低压绕组III和低压绕组IV，高压绕组上为低压绕组I和低压绕组II，下为低压绕组III和低压绕组IV等，变压器配备4个500kW发电单元，在同等装机容量下成本进一步降低，升压单元的成本可降低20%左右。考虑短路情况发生，当一个支路发生短路，除能有效地限制短路电流外，还能使另一支路电压保持一定水平，不影响运行。

Description

一种四回路光伏发电干式变压器

技术领域

本专利涉及变压器制造技术，属于电工技术领域，特别涉及一种四回路光伏发电干式变压器。

背景技术

在全球低碳减排、清洁能源的政策驱动下，中国已经成为光伏市场上新增装机容量和累积装机容量的世界第一。今后随着一带一路国家战略的深入和更高低碳排放要求的提出，以及分布式电站的发展，光伏发电行业将有更多发展机遇。

目前大型光伏电站以500kW作为基本的发电单元，市面主流的逆变器容量也为500kW，逆变器与箱式变电站的连接是整个光伏发电系统中关键的一步，因此考虑成本控制，选择技术合理的升压方案就很有必要，基于此，四分裂变压器给出了完美的答案。

光伏发电中的逆变器分为两种，一种为集中式逆变器，设备功率为50KW到630KW之间，因此在大形光伏电站以500KW或630KW作为基本的发电单元。

发电单元与升压变的接线，主要指的是逆变器与变压器的接线，一般有如下两种方式：

①一个500kW发电单元直接与一台双绕组的500kVA干式变压器相连。（如图1所示）

②两个500kW发电单元与一台1000kVA的低压双分裂的干式变压器相连，两台逆变器之间电气隔离，不会产生相互之间的环流影响。（如图2所示）

方案1：500kW发电单元与1台500kVA双绕组升压变组成发电机-双绕组变压器单元接线;

方案2：两个500kW发电单元与一台1000kVA双绕组升压变组成发电机-双绕组变压器扩大单元接线;

方案1每个发电单元对应1个升压变压器，虽具备单元接线结构简洁、可靠性较高的优点，但相比方案2，其在成本方面的劣势不言自明，一般适用于发电单元较为分散的工程中，为了降低线损及降低导线成本，可考虑此种接线方式，但并不适合于集中光伏电站的应用。

第一种方式（如图1所示）接线简单，每台升压变故障仅影响与其相连的500kW光伏发电的组件，但这种方式，每500kW发电单元需要配备一套500kVA升压、配电单元，成本高，适用于场地分散、多点并网的情况，一般就地升压的方式。

第二种方式（如图2所示）采用每两个500kW发电单元采用一套1000kVA升压、配电单元。投资成本明显低于第一中方式，因此采用双分裂干式变压器成为集中式光伏发电的首选升压方式。如何在第二种方式情况下，扩大容量，同等装机容量下进一步降低成本，是本实用新型研究的重点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型为一种四回路光伏发电干式变压器，其技术方案为：

包括上夹持件（12-1）、下夹持件（12-2）、位于下夹持件（12-2）下方的底座和位于上夹持件（12-1）和下夹持件（12-2）之间的铁芯（5），套装于铁芯上的高低压绕组，每台变压器包括一个高压绕组（6）（包括A/B/C相三个高压线圈）、四个低压绕组（每个低压绕组之间分别包括a/b/c相低压线圈），高压绕组的A/B/C相3个高压线圈之间通过高压连接线11连接，所述低压绕组包括低压绕组I（1）、低压绕组II（2）、低压绕组III（3）和低压绕组IV（4），所述高压绕组（6）的上部为低压绕组I（1）和低压绕组II（2），其下部为低压绕组III（3）和低压绕组IV（4），所述铁芯（5）的两侧分别为高压侧和低压侧，低压绕组I（1）和低压绕组II（2）从上铁轭高低压侧引出，低压绕组III（3）和低压绕组IV（4）从下铁轭高低压侧引出，低压绕组I（1）和低压绕组II（2）与高压绕组的相位角为滞后高压11点，低压绕组III（3）和低压绕组IV（4）与高压绕组的相位角为滞后高压绕组5点；

每个低压绕组采用2×8，16根低压扁铜导线（10）进行绕制，两组铜导线（10）间采用4mm厚的二苯醚燕尾垫块（9）隔开，每个低压绕组内部的16根铜导线（10）采用均匀交叉换位，每个低压绕组间采用二苯醚燕尾垫块（9）进行电气隔离，线圈结构采用饼式绕组结构，线圈绕制完毕后采用VPI工艺进行真空浸漆。

进一步地，所述低压绕组I（1）和低压绕组II（2）与低压绕组III（3）和低压绕组IV（4）的相位角滞后180°。

进一步地，所述每组低压绕组采用2×8，16根铜导线（10）的双螺旋结构，每组低压绕组内部采用均匀交叉换位，在12根撑条间隔内进行均匀交叉换位。

进一步地，所述低压绕组I（1）和低压绕组II（2）的中性点分别布置在下铁轭的低压侧和高压侧，低压绕组III（3）和低压绕组IV（4）的中性点分别布置在上铁轭的低压侧和高压侧。

采用一种四回路光伏发电干式变压器的绕线方法，其方法如下：

步骤一，绕线前对铜导线（10）进行分盘处理，将每台的铜导线均匀的分为长度相同的64根导线，绕制时将铜导线分成8组，每两组作为一个低压绕组的导线，每两组间进行均匀交叉换位；

步骤二，绕线时从头绕制到尾，并不断的加入二苯醚燕尾垫块（9），绕制结束后对低压绕组进行压紧，并根据VPI工艺要求进行真空浸漆处理；

步骤三，在绕线过程中只有每个低压绕组的两组导线间进行均匀交叉换位，有电的联系；每个低压绕组之间并没有任何电的联系，之间还通过二苯醚燕尾垫块进行了电气隔离，实现了每个低压绕组间的电气隔离。

本实用新型的优点为：本实用新型为一种四回路光伏发电干式变压器，与现有技术相比，本实用新型扩大了单元接线方式，适用于大形集中光伏电站的应用，相比方案1的单回路，方案2的双回路变压器，本实用新型的四回路升压变压器同等装机容量下成本明显低于方案1和方案2，同时四回路变压器由于结构优势，实现了四台逆变器之间的电气隔离，不但减小了四支路间的电磁干扰及环流影响，并且四台逆变器的交流输出分别经变压器滤波，输出电流谐波小，提高了输出的电能质量。考虑短路情况的发生，在当一个支路发生短路时，除能有效地限制短路电流外，还能使另一支路电压保持一定水平，不致影响用户的运行。

附图说明

图1为本实用新型原始一个500kW发电单元与一台双绕组的500kVA干式变压器相连；

图2为本实用新型原始两个500kW发电单元与一台双分裂的1000kVA干式变压器相连；

图3为本实用新型四个500kW发电单元与一台2000kVA四分裂升压变组成发电机-四分裂变压器扩大单元接线；

图4为本实用新型结构示意图；

图5为图4左视图；

图6为本实用新型接线原理图

图7为本实用新型低压绕组结构简图；

图8为图7接线图；

图9为本实用新型燕尾垫块结构示意图；

图10为本实用新型T型撑条；

图11为图10左视图；

如图所示，1低压绕组I，2低压绕组II，3低压绕组III，4低压绕组IV，5铁芯，6高压绕组，7绝缘筒，8 T型撑条，9二苯醚燕尾垫块，10铜导线，11高压连接母线，12-1上夹持件，12-2下夹持件。

具体实施方式

如图所示，本实用新型为一种四回路光伏发电干式变压器，包括上夹持件12-1、下夹持件12-2、位于下夹持件12-2下方的底座和位于上夹持件12-1和下夹持件12-2之间的铁芯5，套装于铁芯上的高低压绕组，每台变压器包括一个高压绕组（6）（包括A/B/C相三个高压线圈，高压绕组的每相线圈在外观上是一个整体，在电气上也是一个整体）、四个低压绕组（每个低压绕组之间分别包括a/b/c相低压线圈，每相低压线圈在外观上是一个整体，但是在电气上是四个低压线圈，分别属于四个低压绕组），高压绕组的A/B/C相3个高压线圈之间通过高压连接线11连接，该干式变压器可作为2MW(0.5MW×4）四单元集中式光伏发电升压干式变压器，四个低压绕组（四个光伏发电单元）间电气上相互独立，互不干涉，四个发电单元可以同时发电，也可以各个单元单独发电，既降低了成本也便于各个单元独立检修，提高发电效率。

低压每个绕组采用2×8，16根低压扁导线进行绕制，两组导线间采用4mm厚的二苯醚燕尾垫块隔开，每个低压绕组内部的16根导线采用均匀交叉换位，4个低压绕组合计64根扁导线，每个低压绕组间也采用二苯醚燕尾垫块进行电气隔离。线圈结构采用饼式绕组结构。线圈绕制完毕后VPI工艺进行真空浸漆。

高压在电气上只有一个绕组，在结构上也只有一个绕组；有4个独立的低压绕组，高低压绕组的接线组别为：D,y11,y11,y5,y5；低压绕组I和低压绕组II与高压绕组的相位角为滞后高压11点（330°），低压绕组III和低压绕组IV与高压绕组的相位角为滞后高压绕组5点（150°），也就是低压绕组I和低压绕组II与低压绕组III和低压绕组IV的相位角滞后180°；4个发电单元分别连接4个低压绕组，四个发电单元可以同时发电也可相互独立发电，运行时相互间没有电的联系，只有较弱的磁的联系。

该种干式变压器包括低压绕组I 1、低压绕组II 2、低压绕组III 3、低压绕组IV4、铁芯5、高压绕组6；低压绕组I 在上铁轭的低压侧出线，低压绕组II在上铁轭高压侧出线，低压绕组III在下铁轭低压侧出线，低压绕组IV在下铁轭高压侧出线；因为低压线圈采用螺旋式，低压线圈的起末头分别在上铁轭和下铁轭部分，低压绕组I 和低压绕组II的中性点分别布置在下铁轭的低压侧和高压侧，低压绕组III和低压绕组IV的中性点分别布置在上铁轭的低压侧和高压侧，因此低压绕组I和低压绕组II与低压绕组III和低压绕组IV的极性是相反的，如原理图所示，低压绕组I、II与低压绕组III、IV的相位角相差180°，根据原理图所示接线组别为D，y11,y11,y5,y5；低压采用了螺旋式结构，为了简化结构，低压采用Y接，高压采用D接。

根据原理图所示高压绕组采用了1个绕组，在生产时只要按照常规的生产方式进行生产，工艺简单，便于批量化生产。

根据低压绕组结构图所示，低压绕组的结构主要有绝缘筒7，T形撑条8、二笨醚燕尾垫块9、铜导线10，铜导线的布置方式是螺旋式，2×8合计16根导线组成一个低压绕组，16根导线间进行均匀交叉换位，4个低压绕组合计64根导线，在低压线圈内壁是4mm厚的玻璃钢绝缘筒，在绝缘筒上放置12根T形撑条，12根T形撑条均布，低压绕组生产时在卧式绕线机上进行生产，用可调模撑紧绝缘筒，在绝缘筒上均布12根T形撑条，将二笨醚燕尾垫块9与T形撑条卡接（如图9和图10所示）。

绕线前对导线进行分盘处理，将每台的导线均匀的分为长度相同的64根导线，绕制时将导线分成8组，每两组作为一个低压绕组的导线，每两组间进行均匀交叉换位，绕线时从头绕制到尾，并不断的加入二笨醚燕尾垫块，绕制结束后对低压绕组进行压紧，并根据VPI工艺（VPI是真空压力浸渍工艺的简称，即VacuumPressure Impregnating。VPI真空压力浸渍设备是高压电机，变压器，电力电容器和纸绝缘的高压电力电缆等电器和电工材料生产过程中重要的工艺设备，经VPI工艺处理后，绝缘性能好、温升降低、提高效率、增加机械强度、解决运行过程的松动现象、防止短路等绝缘故障、提高防潮能力、延长使用寿命。）要求进行真空浸漆处理；在绕线过程中只有每个低压绕组的两组导线间进行均匀交叉换位，有电的联系；每个低压绕组之间并没有任何电的联系，之间还通过二笨醚燕尾垫块进行了电气隔离，因此实现了每个低压绕组间的电气隔离。

如附图8所示，a1(b1,c1):低压绕组I a相（b,c相）起头；a2(b2,c2):低压绕组II a相（b,c相）起头；a3(b3,c3):低压绕组III a相（b,c相）起头；a4(b4,c4):低压绕组IV a相（b,c相）起头；

x1(y1,z1):低压绕组I a相（b,c相）末头；x2(y2,z2):低压绕组II a相（b,c相）末头；x3(y3,z3):低压绕组III a相（b,c相）末头；x4(y4,z4):低压绕组IV a相（b,c相）末头；

根据图7和图8所示每个低压绕组的电抗高都是相同的，都是整个低压线圈的高度，可以实现每个低压绕组对高压绕组的阻抗电压都是相同的，因此每个低压绕组都可以独立运行，不会产大的漏磁影响变压器的运行。

本实用新型为一种四回路光伏发电干式变压器，扩大了单元接线方式，适用于大型集中光伏电站的应用，相比方案1的单回路，方案2的双回路变压器，本实用新型的四回路变压器在同等装机容量下成本明显低于方案1和方案2，同时四回路变压器由于结构优势，实现了四台逆变器之间的电气隔离，不但减小了四支路间的电磁干扰及环流影响，并且四台逆变器的交流输出分别经变压器滤波，输出电流谐波小，提高了输出的电能质量，同时整体升压单元的成本低于方案1的单回路升压方式和方案2的双回路升压方式。四回路升压干式变压器每台可配备4个500kW发电单元，也就是4个发电单元配备一套2000kVA升压变压器和配电单元，在同等装机容量下成本进一步降低，升压单元的成本可降低20%左右。考虑短路情况的发生，在当一个支路发生短路时，除能有效地限制短路电流外，还能使另一支路电压保持一定水平，不致影响用户的运行。

以上所述是对本实用新型的优选实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和增加，这些改进和增加也视为对本实用新型的保护。

Claims (4)

1.一种四回路光伏发电干式变压器，包括上夹持件（12-1）、下夹持件（12-2）、位于下夹持件（12-2）下方的底座和位于上夹持件（12-1）和下夹持件（12-2）之间的铁芯（5），套装于铁芯上的高低压绕组，每台变压器包括一个高压绕组（6）、四个低压绕组，高压绕组的A/B/C相3个高压线圈之间通过高压连接线11连接，其特征在于，所述低压绕组包括低压绕组I（1）、低压绕组II（2）、低压绕组III（3）和低压绕组IV（4），所述高压绕组（6）的上部为低压绕组I（1）和低压绕组II（2），其下部为低压绕组III（3）和低压绕组IV（4），所述铁芯（5）的两侧分别为高压侧和低压侧，低压绕组I（1）和低压绕组II（2）从上铁轭高低压侧引出，低压绕组III（3）和低压绕组IV（4）从下铁轭高低压侧引出，低压绕组I（1）和低压绕组II（2）与高压绕组的相位角为滞后高压11点，低压绕组III（3）和低压绕组IV（4）与高压绕组的相位角为滞后高压绕组5点；

每个低压绕组采用2×8，16根低压扁铜导线（10）进行绕制，两组铜导线（10）间采用4mm厚的二苯醚燕尾垫块（9）隔开，每个低压绕组内部的16根铜导线（10）采用均匀交叉换位，每个低压绕组间采用二苯醚燕尾垫块（9）进行电气隔离，线圈结构采用饼式绕组结构，线圈绕制完毕后采用VPI工艺进行真空浸漆。

2.如权利要求1所述的一种四回路光伏发电干式变压器，其特征在于，所述低压绕组I（1）和低压绕组II（2）与低压绕组III（3）和低压绕组IV（4）的相位角滞后180°。

3.如权利要求1所述的一种四回路光伏发电干式变压器，其特征在于，所述每组低压绕组采用2×8，16根铜导线（10）的双螺旋结构，每组低压绕组内部采用均匀交叉换位，在12根撑条间隔内进行均匀交叉换位。

4.如权利要求1所述的一种四回路光伏发电干式变压器，其特征在于，所述低压绕组I（1）和低压绕组II（2）的中性点分别布置在下铁轭的低压侧和高压侧，低压绕组III（3）和低压绕组IV（4）的中性点分别布置在上铁轭的低压侧和高压侧。