在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，10kV光伏升壓歐式箱變是將光伏逆變器輸出的低壓交流電（通常為0.27kV~0.4kV）升壓至10kV中壓，以滿足電網(wǎng)接入要求的關(guān)鍵設(shè)備。其核心功能是實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換、電能分配、電氣保護(hù)及電能質(zhì)量?jī)?yōu)化，同時(shí)具備緊湊、可靠、適應(yīng)戶外的特點(diǎn)。以下從多個(gè)維度詳細(xì)解析該設(shè)備：

一、定義與核心特點(diǎn)

歐式箱變（歐洲式組合變壓器）是一種將高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、變壓器、低壓配電裝置集成于封閉金屬箱體內(nèi)的預(yù)裝式變電站，區(qū)別于美式箱變（以變壓器為主體，集成負(fù)荷開(kāi)關(guān)等）。其核心特點(diǎn)包括：

模塊化設(shè)計(jì)：高壓、變壓器、低壓模塊獨(dú)立，便于運(yùn)輸、安裝及后期擴(kuò)容；

高防護(hù)等級(jí)：外殼多為金屬材質(zhì)（如冷軋鋼板），防護(hù)等級(jí)通常達(dá)IP33/IP54，適應(yīng)戶外惡劣環(huán)境（防塵、防雨、防小動(dòng)物）；

功能集成度高：集成高壓進(jìn)線/計(jì)量/保護(hù)、變壓器升壓、低壓無(wú)功補(bǔ)償及出線等功能，減少占地；

安全性強(qiáng)：高壓側(cè)采用全封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備（如負(fù)荷開(kāi)關(guān)+熔斷器組合），變壓器多采用干式（環(huán)氧樹(shù)脂澆注或氣體絕緣），無(wú)油泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

二、結(jié)構(gòu)組成

10kV光伏升壓歐式箱變通常由三大功能模塊組成：

1. 高壓室（10kV側(cè)）

功能：接收光伏逆變器輸出的低電壓（或上級(jí)電網(wǎng)電源），完成升壓前的電能分配、保護(hù)及計(jì)量。

核心設(shè)備：

高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)（或斷路器）：用于正常通斷電路；

熔斷器（熔管）：短路/過(guò)流保護(hù)（與負(fù)荷開(kāi)關(guān)聯(lián)動(dòng)，故障時(shí)快速切斷）；

電壓互感器（PT）：監(jiān)測(cè)母線電壓；

電流互感器（CT）：計(jì)量與保護(hù)用；

計(jì)量柜（可選）：配置電能表、數(shù)據(jù)采集終端（如DTU），滿足電網(wǎng)計(jì)量需求；

避雷器：抑制操作過(guò)電壓及雷電侵入。

2. 變壓器室

功能：將10kV（或更低）電壓升至10kV（注：部分場(chǎng)景需升壓至35kV，但此處特指10kV升壓），實(shí)現(xiàn)電能傳輸。

類型選擇：

干式變壓器（主流）：無(wú)油、防火、免維護(hù)，適用于戶外或室內(nèi)，絕緣等級(jí)F/H級(jí)（耐溫155℃/180℃）；

油浸式變壓器：成本低，但需考慮防火、散熱，多用于對(duì)空間要求不高的場(chǎng)景（逐漸被干式替代）。

關(guān)鍵參數(shù)：額定容量（如100kVA~2500kVA）、變比（10kV/0.4kV）、連接組別（Dyn11，抑制三次諧波）、阻抗電壓（4%~7%，限制短路電流）。

3. 低壓室（0.4kV側(cè)）

功能：將變壓器輸出的10kV電降壓至0.4kV（或直接為光伏逆變器供電？需注意邏輯：實(shí)際光伏升壓場(chǎng)景中，逆變器輸出0.27kV~0.4kV，經(jīng)箱變升壓至10kV后接入電網(wǎng)，因此低壓側(cè)可能為逆變器輸入或無(wú)功補(bǔ)償）。

核心設(shè)備：

低壓斷路器：分?jǐn)嘭?fù)載電流；

無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVG/APF或電容器組）：提高功率因數(shù)（光伏逆變器功率因數(shù)通?！?/span>0.95，但需滿足電網(wǎng)≥0.98要求）；

出線開(kāi)關(guān)：連接至光伏陣列或電網(wǎng)（需明確：實(shí)際流程應(yīng)為“光伏陣列→逆變器→低壓柜→箱變→10kV電網(wǎng)”，因此低壓柜可能為逆變器輸出匯集點(diǎn)）。

三、關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)（以10kV光伏場(chǎng)景為例）

參數(shù)類別 具體指標(biāo)

額定容量 根據(jù)光伏裝機(jī)容量匹配（如1MW光伏系統(tǒng)配1000kVA箱變，考慮逆變器效率98%，則容量≈1000kVA）

高壓側(cè)電壓 10kV（±5%可調(diào)），接線方式單母線（或單電源進(jìn)線）

低壓側(cè)電壓 0.4kV（±5%），接線方式單母線（接逆變器或匯集母線）

額定頻率 50Hz

短路阻抗 4%~7%（限制低壓側(cè)短路電流，保護(hù)設(shè)備）

絕緣等級(jí) F級(jí)（耐溫155℃）或H級(jí)（耐溫180℃）

溫升限值 干式變壓器繞組溫升≤100K（F級(jí)）

防護(hù)等級(jí) IP33（防塵、防噴水）或IP54（防塵、防濺水）

噪聲水平 ≤65dB（距離設(shè)備1m處）

冷卻方式 干式變壓器：AN/AF（自然風(fēng)冷/強(qiáng)迫風(fēng)冷）

接地電阻 ≤4Ω（戶外型）

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)（針對(duì)光伏場(chǎng)景）

光伏特性適配：

光伏出力波動(dòng)大（受光照影響），箱變需支持頻繁啟停，高壓側(cè)開(kāi)關(guān)需具備快速分合能力（如負(fù)荷開(kāi)關(guān)+熔斷器組合）；

諧波抑制：光伏逆變器可能產(chǎn)生3次、5次諧波，需配置濾波電抗器或要求變壓器阻抗設(shè)計(jì)抑制諧波；

防孤島保護(hù)：當(dāng)電網(wǎng)斷電時(shí)，箱變需配合逆變器檢測(cè)孤島并快速斷開(kāi)（可通過(guò)高壓側(cè)開(kāi)關(guān)失壓脫扣或集成保護(hù)裝置）。

環(huán)境適應(yīng)性：

戶外安裝需考慮防曬、防潮、防腐蝕（沿海地區(qū)用不銹鋼外殼或熱鍍鋅鋼板）；

散熱設(shè)計(jì)：干式變壓器需預(yù)留通風(fēng)孔或配置風(fēng)機(jī)（高溫地區(qū)），避免繞組超溫（報(bào)警溫度100℃，跳閘130℃）；

防雷保護(hù)：高壓側(cè)、低壓側(cè)均需安裝避雷器（如YH5WZ1-17/45型氧化鋅避雷器），防止直擊雷或感應(yīng)雷損壞設(shè)備。

電網(wǎng)接入要求：

符合《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》（GB/T 33593），支持低電壓穿越（LVRT）；

電能質(zhì)量：電壓偏差（±7%）、頻率偏差（±0.5Hz）、諧波畸變率（THD≤4%）需滿足國(guó)標(biāo)；

保護(hù)配置：高壓側(cè)需配置過(guò)流、速斷、零序保護(hù)；低壓側(cè)需配置過(guò)流、反孤島保護(hù)。

五、應(yīng)用場(chǎng)景

分布式光伏電站：工商業(yè)屋頂、農(nóng)光互補(bǔ)、漁光互補(bǔ)項(xiàng)目，容量通常100kW~5MW，箱變就近布置于光伏陣列附近，縮短電纜長(zhǎng)度，降低損耗；

集中式光伏升壓站：大型地面電站的低壓匯集升壓環(huán)節(jié)（如1MW~5MW子陣經(jīng)箱變升壓至10kV，再匯流至開(kāi)關(guān)站）；

電網(wǎng)末端增容：老舊變電站擴(kuò)容時(shí)，利用歐式箱變快速接入光伏等分布式電源，提升電網(wǎng)靈活性。