本發(fā)明屬于電氣、電工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種低壓六分裂環(huán)保型光伏發(fā)電預(yù)裝式變電站。

背景技術(shù)：

光伏發(fā)電是一種使用區(qū)域限制少、設(shè)備相對簡單易的發(fā)電方式，近年來在我國得到了快速發(fā)展。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，為了節(jié)省基本建設(shè)投資，通常采用預(yù)裝式變電站，變電站所采用變壓器以低壓雙分裂變壓器為主，低壓雙分裂變壓器通常由一個并聯(lián)的高壓繞組和兩個軸向或幅向分裂的低壓繞組組成，

當(dāng)今國內(nèi)各光伏電場通常選用2組500kWp逆變器與一臺1100kVA變壓器配合使用，逆變器二次側(cè)電壓經(jīng)變壓器升壓至10kV或35kV等級后傳輸至光伏電廠升壓站將電能并入電網(wǎng)。變壓器型式分油浸式及干式兩種，采用干式變壓器存在變壓器體積大，密封及散熱差，同等容量干式變壓器損耗較油浸式大的問題，因而越來越多的光伏電場采用油浸式變壓器?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)預(yù)裝式變電站存在變壓器容量小、基建及后期維護(hù)費用高、過載能力不足及礦物變壓器油環(huán)保風(fēng)險等缺點。

對于一個裝機容量50MW的光伏電場，需要配備容量為1100kVA雙分裂變壓器50臺，而同等裝機容量的風(fēng)力發(fā)電場僅需配備25臺容量2200kVA左右的升壓變壓器，因而光伏電場升壓變壓器的前期基建投資及后期運行維護(hù)費用約為同等容量風(fēng)力發(fā)電場的2倍。因此為降低光伏電場投資及維護(hù)費用，提高光伏電場用分裂變壓器容量的需求日益迫切。由于光伏發(fā)電逆變器低壓電壓低，因而電流很大，且為了保證分裂支路之間具有較大的相互補償阻抗通常為20％～25％左右來限制短路電流而必須采用低壓分裂式結(jié)構(gòu)，目前光伏發(fā)電場用分裂式變壓器通常為低壓雙分裂結(jié)構(gòu)，受逆變器容量限制，要想加大變壓器容量，減少光伏電場預(yù)裝式變電站數(shù)量，勢必要增加低壓繞組分裂數(shù)，隨著分裂數(shù)量加大，技術(shù)及工藝難點多。因而，如何提高光伏電場用分裂變壓器低壓分裂數(shù)量成為國內(nèi)外技術(shù)關(guān)鍵點。

目前光伏發(fā)電所采用預(yù)裝式變電站高壓側(cè)通常為真空或油浸式負(fù)荷開關(guān)配以限流熔斷器來進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)變壓器發(fā)生過流故障時，熔斷器熔絲熔斷從而將變壓器與故障隔離，起到對變壓器的保護(hù)作用。因熔斷器熔斷后必須進(jìn)行更換，因而加大電場的運行維護(hù)費用，且熔斷器更換過程需要一定時間，勢必會影響發(fā)電過程，造成發(fā)電量損失。因此，發(fā)明一種免維護(hù)的光伏發(fā)電預(yù)裝式變電站具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

光伏電場因利用太陽能發(fā)電，陽光越充足逆變器輸出越大，從而使變壓器負(fù)荷越大，在陽光充足時段，會造成變壓器短時過載，短時過載會使變壓器溫升提高，且由于光伏發(fā)電的特殊性，即變壓器負(fù)荷越大，環(huán)境溫度越高，這樣勢必加劇了溫升的提高。短時過載倍數(shù)及時間國家標(biāo)準(zhǔn)均有規(guī)定，短時過載造成溫升提高，會造成變壓器的絕緣壽命的損失，變壓器的絕緣壽命決定了整臺變壓器的使用壽命，而光伏發(fā)電這種短時過載頻率較大，甚至每天都有可能發(fā)生,而頻繁的短時過載造成變壓器壽命降低的同時，也會帶來因局部過熱而導(dǎo)致的氫氣等故障氣體的超標(biāo)問題。解決光伏發(fā)電預(yù)裝式變電站變壓器過載問題可以采用加大變壓器容量的方法來避免變壓器的短時過載帶來的影響，但此種做法勢必會造成變壓器體積加大，所用原材料成本變高，而體積加大也會增加相應(yīng)的土建施工及運輸成本，此種做法在經(jīng)濟(jì)性方面存在劣勢。因此，在不增加變壓器容量的前提下，如何提高光伏發(fā)電用變壓器的過載能力成為國內(nèi)外技術(shù)關(guān)鍵點。

光伏發(fā)電預(yù)裝式變電站用油浸式變壓器通常采用礦物變壓器油，在變壓器箱體存在滲漏及變壓器故障時壓力釋放閥動作噴油過程中，所泄露礦物質(zhì)變壓器油很難降解，其對地下水，土壤及大氣等都存在污染，特別是對生態(tài)環(huán)境特脆弱地區(qū)的污染，尤為嚴(yán)重。因此，光伏發(fā)電預(yù)裝式變電站所采用油浸式變壓器帶來的環(huán)保問題亟待解決。

因此，現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中亟需要一種新的技術(shù)方案來解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種低壓六分裂環(huán)保型光伏發(fā)電預(yù)裝式變電站，用來解決傳統(tǒng)的低壓分裂油浸式變壓器變壓器容量小、基建及后期維護(hù)費用高、過載能力不足及礦物變壓器油環(huán)保風(fēng)險等缺點。

本發(fā)明提供一種低壓六分裂環(huán)保型光伏發(fā)電預(yù)裝式變電站，其特征是：該光伏發(fā)電預(yù)裝式變電站包括六分裂變壓器、低壓室Ⅰ、匯流管、散熱裝置、低壓室Ⅱ及高壓室，

其中六分裂變壓器包括變壓器外殼、變壓器器身、高壓出線裝置和低壓出線裝置，所述變壓器外殼內(nèi)填充有燃點高于330℃的植物油；所述變壓器器身安裝在變壓器外殼內(nèi)部，變壓器器身包括鐵芯、低壓繞組Ⅰ、低壓繞組Ⅱ、低壓繞組Ⅲ、高壓繞組Ⅰ、高壓繞組Ⅱ、高壓繞組Ⅲ、低壓繞組Ⅳ、低壓繞組Ⅴ和低壓繞組Ⅵ，所述低壓繞組Ⅰ、低壓繞組Ⅱ和低壓繞組Ⅲ均繞設(shè)在鐵芯上，并沿鐵芯的軸向排列，且低壓繞組Ⅰ出頭、低壓繞組Ⅱ出頭及低壓繞組Ⅲ出頭分別沿鐵芯的軸向引至變壓器器身外部與低壓出線裝置連接；所述高壓繞組Ⅰ、高壓繞組Ⅱ及高壓繞組Ⅲ沿鐵芯的軸向排列，高壓繞組Ⅰ出頭、高壓繞組Ⅱ出頭及高壓繞組Ⅲ出頭分別引至變壓器器身外部相互之間并聯(lián)后接入高壓出線裝置，其中高壓繞組Ⅰ繞設(shè)在低壓繞組Ⅰ外側(cè)，高壓繞組Ⅱ繞設(shè)在低壓繞組Ⅱ外側(cè)，高壓繞組Ⅲ繞設(shè)在低壓繞組Ⅲ外側(cè)；所述低壓繞組Ⅳ、低壓繞組Ⅴ和低壓繞組Ⅵ沿鐵芯的軸向排列，其中低壓繞組Ⅳ繞設(shè)在高壓繞組Ⅰ外側(cè)，低壓繞組Ⅳ出頭引至變壓器器身外部并與低壓出線裝置連接，低壓繞組Ⅴ繞設(shè)在高壓繞組Ⅱ外側(cè)，低壓繞組Ⅴ出頭引至變壓器器身外部并與低壓出線裝置連接，低壓繞組Ⅵ繞設(shè)在高壓繞組Ⅲ外側(cè)，低壓繞組Ⅵ出頭引至變壓器器身外部并與低壓出線裝置連接；

其中低壓室Ⅰ與低壓室Ⅱ構(gòu)成預(yù)裝式變電站低壓進(jìn)線單元，二者均與六分裂變壓器固定連接，低壓室Ⅰ與低壓室Ⅱ均內(nèi)部設(shè)置有萬能式斷路器、低壓避雷器、刀熔開關(guān)及智能監(jiān)控裝置；

其中匯流管一側(cè)通過管道與六分裂變壓器連接，匯流管另外一側(cè)通過管道與散熱裝置連接，且匯流管與散熱裝置之間設(shè)置有蝶閥；

其中散熱裝置為變壓器用片式散熱器；

其中高壓室為預(yù)裝式變電站高壓出線單元，高壓室與六分裂變壓器固定連接，高壓室內(nèi)部設(shè)置有真空斷路器、微機保護(hù)裝置、高壓避雷器、高壓隔離開關(guān)及接地開關(guān)。

進(jìn)一步，所述高壓繞組Ⅰ與低壓繞組Ⅳ之間的絕緣距離大于高壓繞組Ⅰ與低壓繞組Ⅰ之間的絕緣距離；所述高壓繞組Ⅱ與低壓繞組Ⅴ之間的絕緣距離大于高壓繞組Ⅱ與低壓繞組Ⅱ之間的絕緣距離；

所述高壓繞組Ⅲ與低壓繞組Ⅵ之間的絕緣距離大于高壓繞組Ⅲ與低壓繞組Ⅲ之間的絕緣距離。

通過上述設(shè)計本發(fā)明能帶來以下有益效果：

1、本發(fā)明六分裂變壓器中的低壓繞組Ⅰ、低壓繞組Ⅱ、低壓繞組Ⅲ、高壓繞組Ⅰ、高壓繞組Ⅱ、高壓繞組Ⅲ、低壓繞組Ⅳ、低壓繞組Ⅴ和低壓繞組Ⅵ之間為軸向及幅向分裂關(guān)系；低壓繞組數(shù)量由傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的雙分裂增加為六分裂，提高了變壓器的容量，可有效減少光伏電場預(yù)裝式變電站數(shù)量2/3，節(jié)約基建及后期維護(hù)費用2/3。

2、變壓器絕緣油采用高燃點植物油，可有效解決礦物變壓器油的環(huán)保風(fēng)險，并且提高了變壓器的防火等級。

3、高壓室保護(hù)裝置為真空斷路器，取消了高壓負(fù)荷開關(guān)加高壓熔斷器保護(hù)方式熔斷器的消耗，降低了光伏電場的運行維護(hù)費用及電量損失。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

圖1為本發(fā)明低壓六分裂環(huán)保型光伏發(fā)電預(yù)裝式變電站結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明低壓六分裂環(huán)保型光伏發(fā)電預(yù)裝式變電站中六分裂變壓器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-六分裂變壓器、2-低壓室Ⅰ、3-匯流管、4-散熱裝置、5-低壓室Ⅱ、6-高壓室、7-變壓器外殼、8-變壓器器身、9-高壓出線裝置、10-低壓出線裝置、11-鐵芯、12-低壓繞組Ⅰ、13-低壓繞組Ⅱ、14-低壓繞組Ⅲ、15-高壓繞組Ⅰ、16-高壓繞組Ⅱ、17-高壓繞組Ⅲ、18-低壓繞組Ⅳ、19-低壓繞組Ⅴ、20-低壓繞組Ⅵ。

具體實施方式

本發(fā)明提出了一種低壓六分裂環(huán)保型光伏發(fā)電預(yù)裝式變電站，請參照圖1及圖2所示，該光伏發(fā)電預(yù)裝式變電站包括六分裂變壓器1、低壓室Ⅰ2、匯流管3、散熱裝置4、低壓室Ⅱ5及高壓室6，

其中六分裂變壓器1包括變壓器外殼7、變壓器器身8、高壓出線裝置9和低壓出線裝置10，所述變壓器外殼7內(nèi)填充有燃點高于330℃的植物油，來源于天然的油料作物，在自然條件下可以完全生物降解，不會對地下水、土壤及空氣等造成污染，燃點高于330℃，提高了變壓器的防火等級；所述燃點高于330℃的植物油與絕緣材料具有良好的兼容性；所述變壓器器身8安裝在變壓器外殼7內(nèi)部，變壓器器身8包括鐵芯11、低壓繞組Ⅰ12、低壓繞組Ⅱ13、低壓繞組Ⅲ14、高壓繞組Ⅰ15、高壓繞組Ⅱ16、高壓繞組Ⅲ17、低壓繞組Ⅳ18、低壓繞組Ⅴ19和低壓繞組Ⅵ20，所述低壓繞組Ⅰ12、低壓繞組Ⅱ13和低壓繞組Ⅲ14均繞設(shè)在鐵芯11上，并沿鐵芯11的軸向排列，且低壓繞組Ⅰ12出頭、低壓繞組Ⅱ13出頭及低壓繞組Ⅲ14出頭分別沿鐵芯11的軸向引至變壓器器身8外部后單獨與低壓出線裝置10連接；所述高壓繞組Ⅰ15、高壓繞組Ⅱ16及高壓繞組Ⅲ17沿鐵芯11的軸向排列，高壓繞組Ⅰ15出頭、高壓繞組Ⅱ16出頭及高壓繞組Ⅲ17出頭分別引至變壓器器身8外部相互之間并聯(lián)后接入高壓出線裝置9，其中高壓繞組Ⅰ15繞設(shè)在低壓繞組Ⅰ12外側(cè)，高壓繞組Ⅱ16繞設(shè)在低壓繞組Ⅱ13外側(cè)，高壓繞組Ⅲ17繞設(shè)在低壓繞組Ⅲ14外側(cè)；所述低壓繞組Ⅳ18、低壓繞組Ⅴ19和低壓繞組Ⅵ20沿鐵芯11的軸向排列，其中低壓繞組Ⅳ18繞設(shè)在高壓繞組Ⅰ15外側(cè)，低壓繞組Ⅳ18出頭引至變壓器器身8外部并與低壓出線裝置10連接，低壓繞組Ⅴ19繞設(shè)在高壓繞組Ⅱ16外側(cè)，低壓繞組Ⅴ19出頭引至變壓器器身8外部并與低壓出線裝置10連接，低壓繞組Ⅵ20繞設(shè)在高壓繞組Ⅲ17外側(cè)，低壓繞組Ⅵ20出頭引至變壓器器身8外部并與低壓出線裝置10連接；軸向分裂變壓器為變壓器分裂的低壓繞組在垂直方向組合在一起，構(gòu)成與高壓繞組的分裂關(guān)系，幅向分裂變壓器為變壓器分裂的低壓繞組在徑向方向組合在一起，構(gòu)成與高壓繞組的分裂關(guān)系，因此，所述高壓繞組Ⅰ15、高壓繞組Ⅱ16及高壓繞組Ⅲ17與低壓繞組Ⅰ12、低壓繞組Ⅱ13及低壓繞組Ⅲ14之間為軸向分裂關(guān)系；

所述高壓繞組Ⅰ15、高壓繞組Ⅱ16及高壓繞組Ⅲ17與低壓繞組Ⅳ18、低壓繞組Ⅴ19及低壓繞組Ⅵ20之間為軸向分裂關(guān)系；所述高壓繞組Ⅰ15、高壓繞組Ⅱ16及高壓繞組Ⅲ17與低壓繞組Ⅰ12及低壓繞組Ⅳ18之間為幅向分裂關(guān)系；

所述高壓繞組Ⅰ15、高壓繞組Ⅱ16及高壓繞組Ⅲ17與低壓繞組Ⅱ13及低壓繞組Ⅴ19之間為幅向分裂關(guān)系；所述高壓繞組Ⅰ15、高壓繞組Ⅱ16及高壓繞組Ⅲ17與低壓繞組Ⅲ14及低壓繞組Ⅵ20之間為幅向分裂關(guān)系；為保證高壓繞組對六個低壓分裂繞組的短路阻抗一致，所述高壓繞組Ⅰ15與低壓繞組Ⅳ18之間的絕緣距離大于高壓繞組Ⅰ15與低壓繞組Ⅰ12之間的絕緣距離；

所述高壓繞組Ⅱ16與低壓繞組Ⅴ19之間的絕緣距離大于高壓繞組Ⅱ16與低壓繞組Ⅱ13之間的絕緣距離；所述高壓繞組Ⅲ17與低壓繞組Ⅵ20之間的絕緣距離大于高壓繞組Ⅲ17與低壓繞組Ⅲ14之間的絕緣距離；所述低壓繞組Ⅰ12及低壓繞組Ⅲ14出頭位于變壓器器身8一側(cè)，低壓繞組Ⅰ12出頭位于上部，低壓繞組Ⅲ14出頭位于下部；

所述低壓繞組Ⅱ13、低壓繞組Ⅳ18、低壓繞組Ⅴ19及低壓繞組Ⅵ20出頭位于變壓器器身8另一側(cè)，低壓繞組Ⅱ13及低壓繞組Ⅳ18的出頭位于上部，低壓繞組Ⅴ19出頭位于中部，低壓繞組Ⅵ20出頭位于下部；所述低壓繞組Ⅰ12、低壓繞組Ⅱ13、低壓繞組Ⅲ14、低壓繞組Ⅳ18、低壓繞組Ⅴ19和低壓繞組Ⅵ20均采用箔繞式繞組，繞組層間設(shè)置有預(yù)浸布絕緣層，為F級180℃絕緣材料，繞組絕緣距離較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)加大30％；所述高壓繞組Ⅰ15、高壓繞組Ⅱ16和高壓繞組Ⅲ17均采用多層圓筒式繞組，繞組導(dǎo)線外涂覆有耐高溫180℃以上的絕緣漆即采用聚酯漆包絕緣電磁線，絕緣等級為F級180℃，繞組層間設(shè)置有NOMEX絕緣紙，耐高溫220℃，繞組絕緣距離較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)加大30％。所述低壓繞組Ⅰ12、低壓繞組Ⅱ13、低壓繞組Ⅲ14、高壓繞組Ⅰ15、高壓繞組Ⅱ16、高壓繞組Ⅲ17、低壓繞組Ⅳ18、低壓繞組Ⅴ19和低壓繞組Ⅵ20，為單獨繞制，最后根據(jù)前面所述繞組位置順序套裝在一起。

其中光伏發(fā)電預(yù)裝式變電站有兩個低壓室，分別為低壓室Ⅰ2與低壓室Ⅱ5，低壓室Ⅰ2與低壓室Ⅱ5構(gòu)成預(yù)裝式變電站低壓進(jìn)線單元，低壓進(jìn)線單元為預(yù)裝式變電站變壓器電能輸入側(cè)，光伏逆變器輸出的電能通過低壓進(jìn)線單元傳輸至變電站，低壓室Ⅰ2與低壓室Ⅱ5均與六分裂變壓器1固定連接，低壓室Ⅰ2與低壓室Ⅱ5均內(nèi)部設(shè)置有萬能式斷路器、低壓避雷器、刀熔開關(guān)及智能監(jiān)控裝置，其中智能監(jiān)控裝置具備變壓器低壓交流電壓及電流量采集、過流保護(hù)、過壓保護(hù)、缺相保護(hù)、瓦斯保護(hù)、溫度保護(hù)、油位保護(hù)等功能，且具有通訊及故障記錄功能；

其中匯流管3一側(cè)通過管道與六分裂變壓器1連接，匯流管3另外一側(cè)通過管道與散熱裝置4連接，且匯流管3與散熱裝置4之間設(shè)置有蝶閥，匯流管3為方鋼管加工件，可以有效解決因低壓柜增加所占用空間造成散熱裝置4布置不下問題；

其中散熱裝置4為變壓器用片式散熱器，其與匯流管3之間安裝有蝶閥，可以使預(yù)裝式變電站運輸時將片式散熱器拆除，降低運輸難度，同時可以方便片式散熱器的更換；

其中高壓室6為預(yù)裝式變電站高壓出線單元，高壓出線單元為預(yù)裝式變電站變壓器電能輸出側(cè)，電能經(jīng)過變壓器改變電壓后，通過高壓出線單元傳輸出變壓器，高壓室6與六分裂變壓器1固定連接，高壓室6內(nèi)部設(shè)置有真空斷路器、微機保護(hù)裝置、高壓避雷器、高壓隔離開關(guān)及接地開關(guān)。其中微機保護(hù)裝置具有保護(hù)、遙測、遙信、遙脈、遙調(diào)、遙控功能，可實現(xiàn)對其全方位的控制和管理，實現(xiàn)了無人值守功能。

社會效益：

該光伏發(fā)電預(yù)裝式變電站可在制造工廠內(nèi)部根據(jù)電站建設(shè)要求預(yù)先進(jìn)行制作，這樣，使得變電站可以通過工廠化的生產(chǎn)流程來進(jìn)行制造，一方面可大大縮短建設(shè)周期，另一方面工廠化的生產(chǎn)、檢測手段也能進(jìn)一步保證變電站的建設(shè)質(zhì)量。另外，在變電站標(biāo)準(zhǔn)化程度提高的基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)行提前生產(chǎn)、預(yù)制，可大大壓縮后期的太陽能電站建設(shè)周期，減小了施工難度，同時也能節(jié)省成本。

本發(fā)明提出的低壓六分裂環(huán)保型光伏發(fā)電預(yù)裝式變電站具有以下幾方面優(yōu)點：

1、本發(fā)明六分裂變壓器中的低壓繞組Ⅰ12、低壓繞組Ⅱ13、低壓繞組Ⅲ14、高壓繞組Ⅰ15、高壓繞組Ⅱ16、高壓繞組Ⅲ17、低壓繞組Ⅳ18、低壓繞組Ⅴ19和低壓繞組Ⅵ20之間為軸向及幅向分裂關(guān)系；低壓繞組數(shù)量由傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的雙分裂增加為六分裂，提高了變壓器的容量，可有效減少光伏電場預(yù)裝式變電站數(shù)量2/3，節(jié)約基建及后期維護(hù)費用2/3。

2、變壓器絕緣油采用高燃點植物油，可有效解決礦物變壓器油的環(huán)保風(fēng)險，并且提高了變壓器的防火等級。

3、低壓繞組層間絕緣為預(yù)浸布,為F級(180℃)絕緣材料，高壓繞組采用聚酯漆包絕緣電磁線，絕緣等級為F級(180℃)，層間絕緣材料采用Nomex紙(220℃)，高壓繞組及低壓繞組絕緣距離較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)加大30％，可有效解決傳統(tǒng)A級絕緣(105℃)預(yù)裝式變電站變壓器過載能力不足問題，使變壓器的允許溫升提高75℃。

4、高壓室保護(hù)裝置為真空斷路器，取消了高壓負(fù)荷開關(guān)加高壓熔斷器保護(hù)方式熔斷器的消耗，降低了光伏電場的運行維護(hù)費用及電量損失。