分布式光伏電網(wǎng)變壓器：設計、制造及應用

譯者序

原書前言

致謝

作者簡介

第1章 引言1  

 1.1 分布式光伏電網(wǎng)變壓器概述1  

 1.2 電壓閃變和變化3  

 1.3 諧波和波形畸變3  

 1.4 頻率變化3  

 1.5 功率因數(shù)(PF)變化3  

 1.6 與公眾相關的安全和保護4  

 1.7 孤島效應4  

 1.8 繼電保護4  

 1.9 直流偏壓4  

 1.10 熱循環(huán)(負載) 5  

 1.11 電能質量5  

 1.12 低電壓故障穿越6  

 1.13 能量存儲6  

 1.14 瞬變電壓和絕緣配合6  

 1.15 勵磁涌流6  

 1.16 渦流和雜散損耗7 

 1.17 設計考慮因素:內(nèi)部/外部繞組8  

 1.18 特殊測試的考慮8  

 1.19 特殊設計考慮8  

 1.20 其他9  

 1.21 總結9  

 參考文獻10  

第2章 分布式光伏電網(wǎng)變壓器的使用12  

 2.1 分布式光伏電網(wǎng)升壓變壓器12  

 2.2 太陽能電源解決方案中的變壓器15  

  2.2.1 光伏電站15  

  2.2.2 聚光太陽能發(fā)電15  

  2.2.3 光伏配電變壓器15  

 2.3 聚光太陽能發(fā)電(CSP)變壓器17  

 2.4 中型變壓器17  

 2.5 聚光光伏(CPV)系統(tǒng)變壓器17  

 參考文獻18  

第3章 分布式光伏電網(wǎng)變壓器的電壓閃變和變化21  

 3.1 閃變21  

 3.2 電壓波動21  

 參考文獻23  

第4章 分布式光伏電網(wǎng)變壓器中的諧波和波形失真(損耗、額定功率) 25  

 4.1 諧波的定義26  

 4.2 諧波產(chǎn)生的因素29 

 4.3 諧波的影響30  

 4.4 減少諧波的影響30  

 4.5 渦流損耗31  

 4.6 K系數(shù)31  

 4.7 總結32  

 4.8 功率因數(shù)控制32  

 4.9 并聯(lián)濾波器32  

 4.10 串聯(lián)濾波器33  

 4.11 諧波的緩解33  

 4.12 寬帶濾波器34  

 參考文獻35  

 第4章的練習36  

第5章 分布式光伏電網(wǎng)變壓器中的頻率變化和功率因數(shù)變化37  

 5.1 欠頻或過頻37  

 5.2 功率因數(shù)控制37  

 5.3 低頻問題37  

 5.4 過電壓/欠電壓(OVP/UVP)和過頻/欠頻(OFP/UFP) 38  

 5.5 源于電磁兼容性(EMC)的頻率變化39  

 5.6 高頻傳導現(xiàn)象39  

 5.7 與大型并網(wǎng)分布式光伏電網(wǎng)變壓器阻抗和光伏逆變器相互作用有關的頻率問題40  

 5.8 功率因數(shù)校正(PFC) 40  

 參考文獻41  

第6章 分布式光伏電網(wǎng)變壓器中的孤島效應43  

 6.1 EN61000-3-2歐洲標準規(guī)范諧波電流44 

 6.2 范圍界定一致性45  

 6.3 用并網(wǎng)分布式光伏電網(wǎng)變壓器檢測孤島效應45  

  6.3.1 過電壓/欠電壓(OVP/UVP)和過頻/欠頻(OFP/UFP) 45  

  6.3.2 電壓相位跳變檢測(PJD) 46  

  6.3.3 電壓諧波檢測47  

  6.3.4 電流諧波檢測48  

 參考文獻52  

第7章 分布式光伏電網(wǎng)變壓器的繼電保護55  

 7.1 分布式光伏電網(wǎng)變壓器的保護55  

 7.2 保護方案的應用56  

  7.2.1 主要的故障備份56  

  7.2.2 監(jiān)控真實負載56  

  7.2.3 直接傳輸跳閘(DTT)的通信要求56  

 7.3 繼電保護57  

 7.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)接地故障保護58  

  7.4.1 孤島效應的注意事項59  

  7.4.2 用于DPV保護的繼電器?熔斷器和線路閉合方法59  

  7.4.3 對于備用熔斷器方案的影響59  

 參考文獻59   

 第7章的練習60  

第8章 分布式光伏電網(wǎng)變壓器中的直流偏置62  

 8.1 直流注入電網(wǎng)62  

 8.2 直流電流對分布式光伏電網(wǎng)變壓器的影響63  

 參考文獻64 

第9章 熱循環(huán)(負載)及其對分布式光伏電網(wǎng)變壓器的影響65  

 9.1 無定向油流動的繞組梯度68  

 9.2 一些商用環(huán)氧樹脂材料及其在分布式光伏電網(wǎng)變壓器中的優(yōu)勢70  

 9.3 一些商業(yè)產(chǎn)品及其應用70  

第10章 分布式光伏電網(wǎng)變壓器的電能質量71  

 10.1 電能質量的要求71  

  10.1.1 功率調節(jié)73  

  10.1.2 智能電網(wǎng)和電能質量73  

  10.1.3 電能質量面臨的挑戰(zhàn)74  

  10.1.4 原始數(shù)據(jù)壓縮74  

  10.1.5 匯總數(shù)據(jù)壓縮74  

 10.2 可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的電能質量74  

 10.3 電能質量問題(DG) 75  

 10.4 可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)——太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質量問題75  

 10.5 電能質量問題的緩解76  

 10.6 定制電力設備的作用77  

 10.7 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中輻照度的影響78  

 參考文獻79  

第11章 分布式光伏電網(wǎng)變壓器中的電壓瞬變和絕緣配合81  

 11.1 絕緣配合81  

 11.2 絕緣配合研究所需的數(shù)據(jù)81  

 11.3 絕緣配合標準82  

 11.4 電壓閃變問題82 

 11.5 電壓變化對分布式光伏電網(wǎng)變壓器并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中功率流的影響83  

 11.6 緩解電壓變化83  

 參考文獻83  

 第11章的練習85  

第12章 與分布式光伏電網(wǎng)變壓器的逆變電路協(xié)調87  

 12.1 逆變器的定義87  

 12.2 逆變器的歷史87  

 12.3 逆變器技術88  

  12.3.1 變速驅動器與太陽能逆變器88  

  12.3.2 太陽能逆變器——并網(wǎng)型與離網(wǎng)型88  

  12.3.3 太陽能逆變器的性能和特點(并網(wǎng)型) 89  

  12.3.4 太陽能逆變器——最大功率點跟蹤89  

  12.3.5 太陽能逆變器——功率監(jiān)控89  

 12.4 逆變器引起的直流偏置90  

 12.5 與變壓器相關的典型DPV發(fā)電系統(tǒng)及其特性90  

 12.6 逆變器拓撲的類型91  

 12.7 典型逆變器91  

 12.8 太陽能逆變器——防孤島效應91  

  12.8.1 防孤島效應(并網(wǎng)型系統(tǒng)) 91  

  12.8.2 防孤島效應的例外情況92  

 12.9 并網(wǎng)逆變器和同步逆變器92  

  12.9.1 典型操作93  

  12.9.2 技術94  

  12.9.3 特征94 

12.10 太陽能微逆變器95  

 12.11 組串逆變器96  

 12.12 微逆變器97  

 12.13 中央逆變器、面向模塊或模塊集成的逆變器和組串逆變器100  

  12.13.1 注入電網(wǎng)的功率101  

  12.13.2 光伏模塊的需求定義102  

  12.13.3 最大功率點跟蹤器的特性102  

  12.13.4 高效性103  

  12.13.5 可靠性103  

  12.13.6 光伏逆變器的拓撲結構103  

  12.13.7 未來的拓撲結構104  

 參考文獻106  

 第12章的練習108  

第13章 分布式光伏電網(wǎng)變壓器中的勵磁涌流110  

 13.1 變壓器的浪涌電流保護110  

 13.2 變壓器保護圖111  

  13.2.1 選擇標準1:能量112  

  13.2.2 選擇標準2:穩(wěn)態(tài)電流112  

 13.3 地磁感應電流(GIC)引起的勵磁涌流113  

第14章 分布式光伏電網(wǎng)變壓器的渦流和雜散損耗計算115  

 14.1 分布式光伏電網(wǎng)變壓器中的渦流損耗115  

 14.2 繞組中渦流損耗的替代方法116  

 14.3 計算雜散損耗116 

第15章 設計注意事項——分布式光伏電網(wǎng)變壓器的內(nèi)外繞組118  

 15.1 繞組設計118  

 15.2 繞組種類119  

  15.2.1 預換位的條狀導體122  

  15.2.2 換位導體比例122  

  15.2.3 用于鐵心式分布式光伏電網(wǎng)變壓器螺旋繞組的旋轉換位128  

 15.3 分布式光伏電網(wǎng)變壓器中使用的螺旋繞組的典型導體換位實例129  

  15.3.1 聚束導體的換位131  

  15.3.2 繞組力131  

  15.3.3 串聯(lián)的兩個線圈之間的力132  

  15.3.4 同心線圈力133  

  15.3.5 銅的機械強度133  

  15.3.6 外圈的支撐強度133  

  15.3.7 內(nèi)圈壓縮力134  

  15.3.8 線圈的軸向位移和合成的軸向力134  

  15.3.9 軸向力計算135  

  15.3.10 短路電流和短路容量135  

 15.4 鐵心設計136  

  15.4.1 選擇過程139  

  15.4.2 組件的應用140  

  15.4.3 選擇液體填充式或干式140  

  15.4.4 環(huán)境問題142  

  15.4.5 液體介質選擇因素142  

  15.4.6 澆注線圈絕緣系統(tǒng)142 

  15.4.7 線圈纏繞材料的選擇143  

  15.4.8 使用低損耗鐵心材料144  

  15.4.9 非晶態(tài)鐵心144  

  15.4.10 對抗惡劣條件145  

  15.4.11 絕緣子145  

  15.4.12 調節(jié)145  

  15.4.13 電壓分接頭146  

  15.4.14 預期壽命146  

  15.4.15 超載147  

  15.4.16 絕緣等級147  

  15.4.17 充液式變壓器的溫度考慮因素148  

  15.4.18 干式變壓器的溫度考慮因素148  

  15.4.19 損耗149  

  15.4.20 k因子149  

  15.4.21 屏蔽150  

  15.4.22 將變壓器放置在負載附近151  

  15.4.23 配件151  

  15.4.24 用于光伏太陽能轉換的分布式光伏電網(wǎng)變壓器的分析以及設計中的新技術152  

  15.4.25 磁路設計153  

  15.4.26 阻抗?附件和負載156  

 15.5 設計程序156  

  15.5.1 設計流程156  

 參考文獻161  

 第15章的練習161  

第16章 分布式光伏電網(wǎng)變壓器的特殊測試考慮163 

第17章 分布式光伏電網(wǎng)變壓器的安全保護和配送168  

 17.1 安全監(jiān)測和控制的孤島檢測方法168  

 17.2 安全、保護和監(jiān)測169  

  17.2.1 分布式光伏電網(wǎng)變壓器的特定控制和相關保護169  

  17.2.2 最大功率點跟蹤(MPPT) 169  

  17.2.3 直流母線過電壓保護170  

  17.2.4 直流母線過電流保護170  

  17.2.5 反向直流母線保護170  

  17.2.6 接地故障保護170  

 17.3 潛在運行和管理(O&M)問題170  

 17.4 太陽能發(fā)電接線設計172  

 17.5 太陽能發(fā)電系統(tǒng)接線173  

 17.6 太陽能發(fā)電系統(tǒng)設計注意事項174  

 17.7 分布式光伏電網(wǎng)變壓器的運輸和調度注意事項174  

 參考文獻177  

附錄178  

 附錄A 用于三柱鐵心設計的MATLAB程序178  

 推薦書目187  

 附錄B 標準、代碼、用戶指南和其他指南189