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分布式光伏电网电力变压器的电压瞬变和绝缘配合
由于天气条件的改变，分布式光伏电网变压器（DPV-GTs）产生了电压瞬变。 影响PV面板的辐照度量与云覆盖度成反比。 可能影响电压瞬态的其他情况与附接到这种DPV电网的负载种类有关。 非线性负载的存在可能导致成比例的瞬变，使变压器的绝缘受到不寻常的应力，设计人员必须认识到改善这种变压器的运行。
11.1绝缘配合
在最简单的形式中，绝缘配合是绝缘强度的选择。再说几句话，绝缘配合是一系列步骤，用于选择相对于设备所在系统上可能出现的工作电压和瞬态过电压的设备的介电强度。在选择过程中考虑了许多因素，包括服务环境，绝缘耐受特性，避雷器特性，以及在某些情况下潜在的浪涌概率。
自恢复绝缘：绝缘，在短时间内，在测试中发生破坏性放电后，完全恢复其绝缘性能
非自恢复绝缘：在测试中发生破坏性放电后，其绝缘性能不能完全恢复，不能完全恢复
闪络率：绝缘体在闪电或切换时在系统上闪烁的速率。对于线路研究，该速率以及背部闪络速率（BFR）决定了一条线路的停电率。
屏蔽故障率（SFR）：屏蔽故障率是在相导线上终止的触发次数。如果电压通过对相导体产生的冲击超过线路CFO（临界闪络电压），发生闪络。
反冲击率（BFR）：BFR是终止塔或屏蔽线并导致绝缘体闪络的雷击次数。 电流冲击提高塔电压，并且这又产生跨越线路绝缘的电压。 如果两相绝缘子之间的电压超过绝缘强度，则可以预期从塔到相导体上可能发生黑板闪络。
11.2绝缘协调研究所需的数据
为研究收集的数据取决于研究的目的，但以下是所需数据的示例。
1.收集所有绝缘的BIL，CFO数据。
2.收集避雷器特性和安装位置（如适用）。
3.获取所有绝缘体和避雷器之间距离的系统的一条线图。
4.获取绝缘子计数和位置，特别是如果切换研究是目标。
5.注意该国的地区。
6.获取分析区域的闪电数据。
7.尽量注意接地电阻。
11.3绝缘协调标准
描述绝缘配合方法和定义的IEEE标准是C62.H2.1和C62.H22。在2010年之前，这些标准被称为IEEE 1313.1和1313.2。
描述绝缘配合方法和定义的IEC标准是IEC600-16071-2和60071-1。
如第15章所述，可以采用绝缘配合方案来缓解由自然如雷击引起的大电压波动。
由于高接地电容和低串联电容，脉冲电压分布剧烈影响：
其中Cg是接地电容，Cs是串联电容对于盘绕组或螺旋绕组，a的值通常为2至2.5。 这导致绕组长度的不均匀电压分布。 设计者总是努力将一个值降低到1.0左右，使电压分布尽可能沿着绕组的长度均匀。 这有助于在绕组的裸露导体上有一个均匀的纸张覆盖。 大多数这些问题通过智能设计的绕组被最小化。 使绕组长度的电压分布均匀的一种方法是使用低串联电容绕组。 在一些高达66kV的额定电压下，交错绕组结构是合理的。
11.4电压闪烁问题
电流的剧烈变化会导致电压发生剧烈变化。每当发生器主断路器打开或者在混浊期间都可能发生这种情况。在城市地区的120伏基地，闪电限制在2伏（2.5％），农村地区的120伏基地则为5伏（4.17％）。
瞬态弧线有两种错字：
- 电压骤降：电路中特定点的电压突然下降，然后在短时间内几秒至系统电压频率的几个周期之后进行电压恢复。这可能由于负载切换而发生。该电压下降通常在额定系统电压的90％和1％之间。这些值在IEEE ni33中定义为系统的额定电压的RMS值为0.9 pu至0.1 p，持续时间为0.5周期至1分钟。不低于电压的90％的电压不会被声明为电压下降。这可以持续10毫秒到几秒钟，最长1分钟。由于电路电流的增加导致电压下降，如在短路或负载切换的情况下。前者通常与起动电流相匹配，其中起动电流为全负载电流的六到七倍。
- 电压膨胀：网络上某一点的电压临时增加超过某一预定阈值，通常设置为1.1 pu。 这些也由它们的大小和持续时间来定义。 电压骤升通常与系统故障相关，如在发生单线到接地故障时在未故障相中的电压电平增加的情况。 同时，这些可能是由于大电容器组的开关情况下大负载的切换引起的。 电压骤升的电平取决于故障的位置，系统阻抗和接地。 美国的大部分太阳能系统网络都是接地的，因此，与通常太阳能系统不能接地的欧洲系统相比，美国系统的发生强度和频率更小。
11.5电压变化对并网DPV-GT系统功率流的影响
通常采用并网DPV-GT，由于高光伏渗透（接近90％）引起的电压变化不是问题，但是对于微电网或弱电网，效果可能会很明显。 已经研究了一种新的方法[2]，通过使用辐照度时间序列的光谱分析来评估这种波动辐照条件下的功率。 小波分析有助于隔离给定拓扑中物理分布的云覆盖分形分布。 发现节点电压变化在本地标准的规定限度内，但是如果在系统中遇到分布式生成，则需要添加额外的限制。
11.6电压变化缓解
由于PV渗透导致的电压波动可能导致电压幅度增加20％，而在VAR控制下，波动可能会被平缓，如EPRT最近进行的研究[1 |。
可以通过存储设备来实现电压波动的减轻，特别是在具有高串联电阻的电缆网格中。 在主要具有互连DPV-CT的电感式电网电路中，这可以通过逆变器电路注入无功功率来实现。 总电压波动可达到正常电压10％以上。 还可以通过使用超级电容器来实现额外5％的电压降低，这种电容器的价格约为DPV-GT系统价格的20％。
参考书目
第11章 问题
1.一个1/2 MVA 22 kV（大约 10％的运行）/ 433 V，Y/Y充油三相变压器有以下细节：
低压绕组：
- ID：207毫米
- 平均直径：222毫米
- 外径：244毫米
- d.Axial长度：700毫米
- 每转一次：12.61
LV和HV之间的径向间隙：
22mm HV绕组：
- ID：288毫米
- 平均直径：338毫米
- OD：390mm
- Axial长度：700毫米（每个盘有109个圆盘有8个圈）
- 每转一次：12.61
- 在正常抽头（即在高压绕组上的100％额定电压下）绘制变压器绕组的mmf图，保证阻抗为7.5％。
- 计算变压器在正常抽头（即在HV绕组100％额定电压下）的电抗比。
2.与普通连续双盘相比，问题1中的变压器必须设计成在HV中具有交错绕组。
- 绘制具有交错和双光盘配置的HV光盘部分的绕组图。
- 绘制具有交错和CDD配置的HV绕组上的电压分布（即，alpha;）的电压与绕组长度。
- 通过使用交织配置，有什么改进？ 给出，用数值回答。
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有分布式光伏电网电力变压器的逆变器电路的协调
因为它是一种电子技术，所以逆变技术与处理能力相关的能力进展缓慢。最大额定功率为500 KVA。对于更高的容量要求，500KVA的单个单元并联组装。在可再生能源领域，与太阳能技术的优势相比，这种比较“劣势”与风电场相比还有待观察。目前，正在制造高达1000千伏安的更高的额定值单位以适应光伏（PV）系统的渗透。
在太阳能发电场看到的占空比可能不如风力发电场那么严重，但是太阳能发电有其特殊的考虑因素影响变压器设计。从事太阳能利用的人员需要注意这些特殊需求，以确保太阳能安装成本效益可靠。为了充分了解逆变器技术对分布式光伏电网变压器（DPV-GT）的设计和运行的影响，必须了解Figuri1.12.1所示子组件的工作。
12.1 变频器的定义
公用事业对工业，住宅和企业提供的能源或电力来自无限电网，通常被称为交流电（AC）。一些可再生能源发电系统，如太阳能，产生直流（DC）。
逆变器将直流电流转换为交流电流，使其适用于从太阳利用的替代能源，为家庭和企业提供动力。在过去的一个世纪中，逆变器已经从基本电气概念演变成电力电子和数字控制的复杂组合。
12.1 变频器的历史
变频器在十九世纪后期开始被用作旋转变频器或电动发电机组（MG-set）形式的机电装置。
微逆变器相对于传统的中央逆变器具有几个优点。主要优点是，即使任何一个太阳能电池板中的少量遮蔽，碎片或雪线，或面板故障，也不会不成比例地降低整个阵列的输出。每个微逆变器通过对其连接的面板执行最大功率点跟踪来获得最佳功率。
它们的主要缺点是它们具有比中央逆变器中的等效功率更高的每峰值功率的设备初始成本，并且它们通常位于面板附近，其中它们可能更难以维持。然而，这些问题由具有良好耐久性和初始安装简单性的微型逆变器平衡。
接受来自两个太阳能电池板而不是一个太阳能电池板的直流输入的微逆变器是最近的发展。它们在每个连接的面板上执行独立的最大功率点跟踪。这降低了设备成本，并使基于微逆变器的光伏（PV）系统在成本上与使用串逆变器的光伏系统相当。
12.11串逆变器
太阳能电池板产生的直流电压取决于模块的设计和照明条件。使用电池的调制解调器面板通常包含60个电池并产生标称的30伏。为了转换成AC，面板串联连接以有效地产生具有约300至600VDC的额定额定值的单个大阵列。然后将功率运行到逆变器，逆变器将其转换成标准AC电压，对于北美市场通常为240VAC / 60Hz，或者在欧洲为220VAC / 50Hz。
这种串式逆变器方法的主要问题是，面板串将表现为一个单一的，更大的面板，其额定为其中最差的单个面板。例如，如果一个串中的一个面板由于较小的制造缺陷而具有5％的较高电阻，则该串作为一个整体将执行5％（或近）。这种情况是动态的;如果面板被遮蔽，则其输出急剧下降，即使其他面板没有阴影，也会影响字符串的输出。即使稍微的取向变化也会以这种方式导致输出失配。
此外，面板输出的效率受到逆变器对其的负载的强烈影响。为了使生产最大化，逆变器使用称为最大功率点跟踪（MPPT）的技术，以通过调整施加的负载来确保最佳收集。然而，导致输出因面板而异的相同问题影响MPPT系统应适用的适当负载。如果单个面板在不同点操作，则串逆变器只能看到整体变化，并且将移动MPPT点以匹配。这将导致不只是从阴影面板，但所有其他面板的损失。在一些情况下，低至PV系统的整个表面阵列的9％的阴影可以导致高达54％的系统范围的功率损耗。
另一个问题，虽然很小，但是串逆变器在有限的额定功率选择中。这意味着给定的阵列通常将逆变器增大到超过面板阵列额定值的下一个最大模型。例如，2300瓦的10面板阵列可能必须使用2500W甚至3000W逆变器，支付它不能使用的转换能力。这种相同的效果使得难以随着时间改变阵列大小，当资金可用时增加功率。使用微逆变器，不同额定值的太阳能电池板可以添加到阵列，即使它们与原始类型不匹配。
与集中式逆变器相关的其他挑战包括定位设备所需的空间以及散热要求。大型中央逆变器通常是主动冷却的。冷却风扇产生噪声，因此必须考虑逆变器相对于办公室和被占用区域的位置。
12.12微逆变器
微逆变器是小型逆变器，能够处理单个面板的输出。现代电网通常在220和245 W之间，但很少在实际中产生这种情况，因此微逆变器通常额定在190和220W之间。由于它在这个较低功率点工作，许多设计问题固有到更大的设计就消失了;通常消除对大型变压器的需要，可以用更可靠的薄膜电容器代替大电解电容器，并且降低冷却负载，从而不需要风扇。平均故障间隔时间（MTBF）在几百年中被引用。
更重要的是，连接到单个面板的微逆变器允许它隔离和调谐该面板的输出。双微型滤波器为两个面板做这个。例如，在用作上述示例的相同的10面板阵列中，对于微镜器，任何性能不佳的面板将对其周围的面板没有影响。在这种情况下，阵列作为一个整体将产生多达5％多的功率比它将与串逆变器。当阴影被考虑在内时，如果存在，这些增益可能变得相当大，制造商通常声称最少5％的输出，在某些情况下最多提高25％。
微逆变器直接在面板的背面产生电网匹配电源。面板阵列彼此并联连接，然后连接到电网馈电。这具有主要的优点，单个故障面板或逆变器将不会使整个串脱机。结合较低的功率和热负荷，以及改进的MTBF，建议基于微逆变器的系统的整体阵列可靠性将显着大于基于串逆变器的系统。这一断言得到了更长的保证，通常为15至25年，与串联逆变器更典型的5年或吨年保修相比。此外，当发生故障时，它们可以标识为单个点，而不是整个字符串。这不仅使故障隔离更容易，而且揭示了可能永远不可见的小问题，否则一个性能不佳的面板可能不会影响足够引人注意的短串输出。
微逆变器概念的主要缺点，直到最近成本。因为每个面板必须复制串逆变器的大部分复杂性，所以成本略微更大。这抵消了简化各个部件的任何优点。截至2010年10月，中央逆变器每瓦花费约0.40美元，而微逆变器每瓦花费约6.52美元。像串逆变器，经济考虑迫使制造商限制其生产的模型的数量;大多数生产单个模型，当与特定面板匹配时可能会过大或过小。随着价格稳步下降，引入了接受来自两个太阳能电池板的直流输入的双微逆变器，以及更宽泛的模型选择的出现，以更紧密地匹配PV模块输出，成本不是一个障碍，因此微逆变器现在可以扩展更广泛。 2011年，引入双微逆变器，接受来自两个太阳能模块的直流输入，而不是一个，降低了设备成本，使基于这种微逆变器的光伏系统在成本上与使用串逆变器的光伏系统相当。
微逆变器已经变
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