在光伏發電系統中，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，以滿足電網接入要求的關鍵設備。其核心功能是實現電壓轉換、電能分配、電氣保護及電能質量優化，同時具備緊湊、可靠、適應戶外的特點。以下從多個維度詳細解析該設備：

一、定義與核心特點

歐式箱變（歐洲式組合變壓器）是一種將高壓開關設備、變壓器、低壓配電裝置集成于封閉金屬箱體內的預裝式變電站，區別于美式箱變（以變壓器為主體，集成負荷開關等）。其核心特點包括：

模塊化設計：高壓、變壓器、低壓模塊獨立，便于運輸、安裝及后期擴容；

高防護等級：外殼多為金屬材質（如冷軋鋼板），防護等級通常達IP33/IP54，適應戶外惡劣環境（防塵、防雨、防小動物）；

功能集成度高：集成高壓進線/計量/保護、變壓器升壓、低壓無功補償及出線等功能，減少占地；

安全性強：高壓側采用全封閉開關設備（如負荷開關+熔斷器組合），變壓器多采用干式（環氧樹脂澆注或氣體絕緣），無油泄漏風險。

二、結構組成

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）

功能：接收光伏逆變器輸出的低電壓（或上級電網電源），完成升壓前的電能分配、保護及計量。

核心設備：

高壓負荷開關（或斷路器）：用于正常通斷電路；

熔斷器（熔管）：短路/過流保護（與負荷開關聯動，故障時快速切斷）；

電壓互感器（PT）：監測母線電壓；

電流互感器（CT）：計量與保護用；

計量柜（可選）：配置電能表、數據采集終端（如DTU），滿足電網計量需求；

避雷器：抑制操作過電壓及雷電侵入。

2. 變壓器室

功能：將10kV（或更低）電壓升至10kV（注：部分場景需升壓至35kV，但此處特指10kV升壓），實現電能傳輸。

類型選擇：

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

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

關鍵參數：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）

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：實際光伏升壓場景中，逆變器輸出0.27kV~0.4kV，經箱變升壓至10kV后接入電網，因此低壓側可能為逆變器輸入或無功補償）。

核心設備：

低壓斷路器：分斷負載電流；

無功補償裝置（SVG/APF或電容器組）：提高功率因數（光伏逆變器功率因數通常≥0.95，但需滿足電網≥0.98要求）；

出線開關：連接至光伏陣列或電網（需明確：實際流程應為“光伏陣列→逆變器→低壓柜→箱變→10kV電網”，因此低壓柜可能為逆變器輸出匯集點）。

三、關鍵技術參數（以10kV光伏場景為例）

參數類別 具體指標

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

高壓側電壓 10kV（±5%可調），接線方式單母線（或單電源進線）

低壓側電壓 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%（限制低壓側短路電流，保護設備）

絕緣等級 F級（耐溫155℃）或H級（耐溫180℃）

溫升限值 干式變壓器繞組溫升≤100K（F級）

防護等級 IP33（防塵、防噴水）或IP54（防塵、防濺水）

噪聲水平 ≤65dB（距離設備1m處）

冷卻方式 干式變壓器：AN/AF（自然風冷/強迫風冷）

接地電阻 ≤4Ω（戶外型）

四、設計要點（針對光伏場景）

光伏特性適配：

光伏出力波動大（受光照影響），箱變需支持頻繁啟停，高壓側開關需具備快速分合能力（如負荷開關+熔斷器組合）；

諧波抑制：光伏逆變器可能產生3次、5次諧波，需配置濾波電抗器或要求變壓器阻抗設計抑制諧波；

防孤島保護：當電網斷電時，箱變需配合逆變器檢測孤島并快速斷開（可通過高壓側開關失壓脫扣或集成保護裝置）。

環境適應性：

戶外安裝需考慮防曬、防潮、防腐蝕（沿海地區用不銹鋼外殼或熱鍍鋅鋼板）；

散熱設計：干式變壓器需預留通風孔或配置風機（高溫地區），避免繞組超溫（報警溫度100℃，跳閘130℃）；

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

電網接入要求：

符合《分布式電源接入電網技術規定》（GB/T 33593），支持低電壓穿越（LVRT）；

電能質量：電壓偏差（±7%）、頻率偏差（±0.5Hz）、諧波畸變率（THD≤4%）需滿足國標；

保護配置：高壓側需配置過流、速斷、零序保護；低壓側需配置過流、反孤島保護。

五、應用場景

分布式光伏電站：工商業屋頂、農光互補、漁光互補項目，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節（如1MW~5MW子陣經箱變升壓至10kV，再匯流至開關站）；

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