送電時，通常使用變壓器把發(fā)電機的端電壓升高，對于輸送一定功率的電能，電壓越高，電流就越小，輸送導(dǎo)線上的電能損耗越小，由于電流小，則可以選用截面積小的輸電導(dǎo)線，能節(jié)約大量的金屬材料。用電時，再利用變壓器將輸電導(dǎo)線土的高電壓降低，以保證人身安全和減少用電器絕緣材料的消耗。

我國的交流電壓等級有三種，單相220V、三相380V稱為低壓，一般用于家庭和工商業(yè)。三相10kV，15kV，35kV稱為中壓，110kV、220kV、330kV、500kV，1000KV稱為高壓。

國家電網(wǎng)公司規(guī)定：8 kW及以下可接入220 V，8——400 kW可接入380 V，400 kW——6 MW可接入10 kV，5MW——20 MW可接入35 kV。因此400kW以下的光伏電站可直接接入380/220V低壓電網(wǎng)。如果電站容量超過400kW并入中壓電網(wǎng)，中大功率電站，一般使用中功率組串式逆變器和大功率集中式逆變器，輸出電壓有很多種，常見的有315V、400V、480V、500V、540V、690V等多種，后級必須接升壓隔離變壓器。

除功率傳送和電壓變換作用外，在光伏系統(tǒng)中，變壓器還有以下作用：

1）電氣隔離：隔離變壓器初級和次級是靠磁路來傳遞能量，組件和電網(wǎng)電氣隔離，可以阻止直流分量和漏電流進入電網(wǎng)，適用于組件負極接地系統(tǒng)。

2）在抑制組件PID解決方案中，逆變器后面接入隔離變壓器，再提升N極對地的電位，間接提升組件負極對的電位，達到抑制組件PID的目的。

3）匹配電壓：有些國家的電網(wǎng)電壓和我國不一樣，如美國是單相110V，三相220V，可以在逆變器后面加一個變壓器，匹配接入國家的電壓。

1.變壓器的基本結(jié)構(gòu)和原理

雖然變壓器種類繁多，用途各異，電壓等級和容量不同，但變壓器的基本結(jié)構(gòu)大致相同。最簡單的變壓器是由一個閉合的軟磁鐵心和兩個套在鐵心上又相互絕緣的繞組所構(gòu)成，繞組又稱線圈，是變壓器的電路部分。與交流電源相接的繞組叫做一次繞組，簡稱一次；與負載相接的繞組叫做二次繞組，簡稱二次。

磁芯是變壓器的磁路部分，主要材料有帶繞鐵芯類如硅鋼片、坡莫合金、非晶及納米晶合金；粉芯類如鐵粉芯、鐵硅鋁粉芯、高磁通量粉芯、坡莫合金粉芯、鐵氧體磁芯等等，工頻和低頻變壓器電抗器一般使用硅鋼片，現(xiàn)在厚度普遍從0.35mm到0.23mm，硅鋼片又分取向和無取向兩種，取向硅鋼片要求高，價格是無取向硅鋼片的兩倍，但損耗僅為無取向硅鋼片的三分之一，抑制電流諧波效果比無取向硅鋼片作用更大。

線圈是變壓器的電路部分，常用的材料有銅材和鋁材，習慣上把線圈由銅質(zhì)制成的稱為全銅變壓器，把線圈由鋁質(zhì)制成的稱為全鋁變壓器，兩者的區(qū)別主要有四點：銅的導(dǎo)電性好于鋁，相同的電流，鋁材要比銅材截面積要大，因此銅變壓器比鋁變壓器要?。汇~的重量比鋁要重，相同的功率，銅變壓器比鋁變壓器要重；銅的價格比鋁要貴。

變壓器損耗主要有銅損和鐵損，銅損指變壓器線圈電阻所引起的損耗，當電流通過線圈電阻發(fā)熱時，一部分電能就轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴵p耗，由于線圈一般都由帶絕緣的銅線纏繞而成，因此稱為銅損。

銅損可以通過測量變壓器短路阻抗來計算。變壓器的鐵損包括兩個方面：一是磁滯損耗，當交流電流通過變壓器時，通過變壓器硅鋼片的磁力線其方向和大小隨之變化，使得磁芯內(nèi)部分子相互摩擦，放出熱能，從而損耗了一部分電能，這便是磁滯損耗。另一是渦流損耗，當變壓器工作時，磁芯中有磁力線穿過，在與磁力線垂直的平面上就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于此電流自成閉合回路形成環(huán)流，且成旋渦狀，故稱為渦流，渦流的存在使鐵芯發(fā)熱，消耗能量，這種損耗稱為渦流損耗。鐵損可以通過測量變壓器空載電流來計算。

當變壓器一次接人交流電源以后，在一次繞組中就有交流電流流過，于是在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，稱為主磁通。它隨著電源頻率而變化，主磁通集中在鐵心內(nèi)；極少一部分在繞組外閉合，稱為漏磁通，它一般很小，可忽略不計。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，一、二次繞組都將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如果二次接有負載構(gòu)成閉合回路，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。變壓器通過一、二次繞組的磁耦合把電源的能量傳送給負載。

2.升壓變壓器和降壓變壓器

任何一種變壓器在變壓過程中只起能量傳遞作用，無論變換后的電壓是升高還是降低，電能都不會增加，也不能減少。根據(jù)能量守恒定律；在忽略損耗時，變壓器輸出的功率P2應(yīng)與變壓器從電源獲得的功率 P1相等，即：P1=P2

變壓器工作時，一、二次繞組的電流大小與一、二次韻電壓或匝數(shù)成反比，或者為變壓器電壓比的倒數(shù)。實際上，變壓器在改變電壓的同時也改變了電流。電流互感器就是根據(jù)這二原理制成的。

一次電壓高于二次電壓叫作降壓變壓器，一次電壓低于二次電壓叫作升壓變壓器。在相同頻率、同等容量的條件下，一臺電力變壓器可以作為降壓變壓器使用，逆轉(zhuǎn)過來，也可以作為升壓變壓器使用。

運行I1的物理實體是初級繞組，運行I2的物理實體是次級繞組，它們是變壓器的電路部分；Φ是磁力線，它所在的物理實體是鐵心，它是變壓器的磁路。

當變壓器的容量P（kVA）及繞組的匝數(shù)W一定時，鐵心中的磁通量Φ（韋伯（wb）就定下來了，一臺電力變壓器不管作為降壓變壓器使用還是作為升壓變壓器使用，磁路的實體即鐵心及物理意義沒有發(fā)生變化。

變壓器是根據(jù)生活的需要改變電壓的靜止電器，其電壓比等于匝數(shù)比，上圖中：U1/U2=W1/W2。W1：初級繞組的匝數(shù)，W2：次級繞組的匝數(shù)，一臺電力變壓器，W1及W2是沒有變化的，所以除了電網(wǎng)電壓波動因素外，電壓U1與U2也是沒有變化的，如將原來的次級繞組W2作為初級繞組W1，那么原來初次繞組W1改變?yōu)楝F(xiàn)在的次級繞組W2，上面公式U1/U2=W1/W2反之U2/U1=W2/W1仍然完全成立。在相同頻率、同等容量的條件下，一臺電力可以作為降壓變壓器使用，逆轉(zhuǎn)過來，也可以作為升壓變壓器使用是成立的。

3.變壓器的主要技術(shù)參數(shù)

變壓器的規(guī)格型號及其主要技術(shù)數(shù)據(jù)都標在它的銘牌上，作為使用變壓器的重要依據(jù)。變壓器的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有長寬高，體積，重量，技術(shù)參數(shù)有額定電壓、額定電流、額定容量和溫升絕緣等級、聯(lián)結(jié)組標號、效率等。

額定電壓

變壓器一次的額定電壓，是指變壓器所用絕緣材料的絕緣強度所規(guī)定的電壓值，二次額定電壓是變壓器空載時，一次加上額定電壓后，二次兩端的電壓值。兩個額定電壓分別用U1N ，U2N表示。單相變壓器U1N，U2N是指一、二次交流電壓的有效值，三相變壓器U1N，U2N是指一、二次線電壓的有效值。

額定電流

指變壓器在允許溫升的條件下，所規(guī)定的一、二次繞組中允許流過的最大電流，變壓器飛二次電流分別用I1N和I2N表示。單相變壓器I1N和I2N是指電流的有效值，三相變壓器是指線電流的有效值。

額定容量

表示變壓器工作時所允許傳遞的最大功率。單相變壓器的額定容量是二次額定電壓和額定電流之積；三相變壓器的額定容量也是二次額定電壓和額定電流之積（應(yīng)為三相之和）。額定容量用字母S表示，單位是伏安（V·A）。

溫升和絕緣等級

溫升是指變壓器在額定工作時；允許超出周圍環(huán)境溫度的數(shù)值。它取決于變壓器絕緣材料的耐熱等級。

聯(lián)結(jié)組標號

三相繞組的聯(lián)結(jié)法有星形接法和三角形接法，分別用Y、D（或y、d）表示，其中大寫字母表示高壓側(cè)，小寫字母表示低壓側(cè)。具體表示時高壓繞組的聯(lián)結(jié)法寫在左，低壓繞組聯(lián)結(jié)法寫在右。例如：高壓繞組為星形接法，低壓繞組為三角形接法時我們記此三相變壓器的聯(lián)結(jié)法為Yd。

此外，有的星形聯(lián)結(jié)法可以引出中線，分別用O（高壓側(cè)）或o（低壓側(cè)）表示。把高壓側(cè)（一般是一次側(cè)）線電動勢的相量作為分針，始終指向“12”，而以低壓側(cè)線電動勢的相量作為時針，它所指的數(shù)字即表示高、低壓側(cè)電動勢相量間的相位差。這個數(shù)字稱為三相變壓器的“聯(lián)結(jié)組標號”。例如：Yd11表示此變壓器高壓側(cè)為星形接法，低壓側(cè)為三角形接法，高、低壓側(cè)電動勢相量間的相位差為11點時時針與分針的相位差即330°；Yy2表示此變壓器高、低壓側(cè)均為星形接法，高、低壓側(cè)電動勢相量間的相位差為2點時時針與分針的相位差即60°。

送電時，通常使用變壓器把發(fā)電機的端電壓升高，對于輸送一定功率的電能，電壓越高，電流就越小，輸送導(dǎo)線上的電能損耗越小，由于電流小，則可以選用截面積小的輸電導(dǎo)線，能節(jié)約大量的金屬材料。用電時，再利用變壓器將輸電導(dǎo)線土的高電壓降低，以保證人身安全和減少用電器絕緣材料的消耗。

4、干式變壓器與油浸式變壓器

相同的是都是電力變壓器，都有作磁路的鐵芯和作電路的繞組。

而最大的區(qū)別是在“油式”與“干式”。也就是說兩者的冷卻介質(zhì)不同，前者是以變壓器油作為冷卻及絕緣介質(zhì)，后者是以空氣作為冷卻介質(zhì)。油變是把由鐵芯及繞組組成的器身置于一個盛滿變壓器油的油箱中。干變常把鐵芯和繞組用環(huán)氧樹脂澆注包封起來，也有一種現(xiàn)在用得多的是非包封式的，繞組用特殊的絕緣紙再浸漬專用絕緣漆等，起到防止繞組或鐵芯受潮。

油變造價低、維護方便，但是可燃、可爆。干變由于具有良好的防火性，可安裝在負荷中心區(qū)，以減少電壓損失和電能損耗。但干變價格高，體積大，防潮防塵性差，而且噪音大。干變可以拆開運輸放便，清潔，易維護，按裝不需機座，沒有滲油池等優(yōu)點 。

5、美式箱變與歐式箱變

在光伏系統(tǒng)中，變壓器是可靠性最穩(wěn)定可靠的電氣設(shè)備之一，一般不需要專人進行維護、監(jiān)管。

相關(guān)人員只要注意變壓器的外在特征變化，及時報告有關(guān)人員，履行告知即可。正常工作的變壓器，一般都有一些輕微的振動聲音，有一定溫升，沒有氣味。一旦振動聲音明顯增加，出現(xiàn)怪味、打火等特殊現(xiàn)象時，就必須及時報告并遠離。

箱式變壓器（簡稱箱變）是一種把高壓開關(guān)設(shè)備配電變壓器，低壓開關(guān)設(shè)備，電能計量設(shè)備和無功補償裝置等按一定的接線方案組合在一個或幾個箱體內(nèi)的緊湊型成套配電裝置。

有歐式和美式兩種，歐式箱式變電站，從結(jié)構(gòu)上采用高、低壓開關(guān)柜，變壓器組成方式，形象好比給高、低壓開關(guān)柜、變壓器蓋了房子。美國箱式變電站，在結(jié)構(gòu)上將負荷開關(guān)，環(huán)網(wǎng)開關(guān)和熔斷器結(jié)構(gòu)簡化放入變壓器油箱浸在油中。避雷器也采用油浸式氧化鋅避雷器。變壓器取消油枕，油箱及散熱器暴露在空氣中，形象好比給變壓器旁邊掛個箱子，從體積上看，歐式箱變由于內(nèi)部安裝常規(guī)開關(guān)柜及變壓器，產(chǎn)品體積較大，美式箱變由于采用一體化安裝體積較小。

6、雙分裂變壓器與雙繞組變壓器

光伏系統(tǒng)升壓變壓器有雙分裂變壓器與雙繞組變壓器兩種，三相雙繞組雙分裂變壓器擁有高壓、低壓兩個繞組，并把低壓繞組分裂成兩部分，在電氣上互不相連。

這兩個分裂的低壓可以并聯(lián)運行，也可以單獨運行。雙分裂變壓器是低壓側(cè)分裂成兩個相同容量，聯(lián)接組別和電壓等級的繞組，前面分別接兩個光伏逆變器，雙分裂變壓器成本雖高，但雙分裂變壓器由于結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，實現(xiàn)了兩臺逆變器之間的電氣隔離，減小了兩支路間的電磁干擾及環(huán)流影響，逆變器的交流輸出分別經(jīng)變壓器濾波，輸出電流諧波小，提高了輸出的電能質(zhì)量。選擇用雙分裂變壓器還是雙繞組變壓器，主要看前級的光伏逆變器濾波器設(shè)計方案，一般來說，使用LC濾波方案的逆變器，如果是兩臺并聯(lián)，推薦使用雙分裂變壓器，因為電容并聯(lián)，容易在兩個支路間之間產(chǎn)生較大的環(huán)流，影響逆變器的正常使用功能；使用LCL濾波方案的逆變器，為了節(jié)省成本，可以使用雙繞組變壓器。

7、光伏系統(tǒng)容量和變壓器的選擇

光伏上網(wǎng)，有使用公共變壓器和光伏專用變壓器兩種方案，如果使用原公共的降壓變壓器上網(wǎng)，根據(jù)《國家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》4.3.1要求：小型光伏電站總?cè)萘坎灰顺^上一級變壓器供電區(qū)域內(nèi)的最大負荷的25%，這主要是從電網(wǎng)安全角度上來考慮的，受天氣和環(huán)境影響，光伏輸出功率不穩(wěn)定，需要電網(wǎng)提供強大的平衡能量，而這些能量需要變壓器原邊和副邊電磁交換來提供，25%這個比例就是經(jīng)過多次實驗得出來的經(jīng)驗值。

使用光伏專用變壓器上網(wǎng)，變壓器沒有別的負載，主要考慮的因素就是逆變器的最大輸出功率不能超過變壓器的容量，而逆變器最大輸出功率和光伏組件的容量、安裝方位角和傾角，以及天氣條件，逆變器安裝場地等多種因素有關(guān)，光伏逆變器最大輸出功率一般是組件是0.9左右，變壓器的功率因素一般在0.9左右，所以一般要求光伏組件和變壓器按1：1配置，或者變壓器容量稍大于組件容量。