1. 课程导入与系统边界

在光伏电站中，直流侧组件发出的电最终要送入电网，而组件输出的是低压直流电，电网接受的是高压交流电。两者之间必须经过一系列变换与升压环节。本课程聚焦的光伏交流侧升压系统，指的是逆变器交流输出端之后、电网接入点之前，用于把逆变器输出的低压交流电升压至并网所需电压等级的电气系统，其核心设备是升压变压器，并配套开关柜、保护、计量与并网接入装置。

要准确界定这个系统，关键是抓住"交流侧"这个边界。光伏电站的电气链路通常可划分为三段：直流侧（组件、汇流箱、直流电缆、直流开关）、变换侧（逆变器，完成DC/AC转换）、交流侧（升压变压器、交流开关柜、并网线路）。交流侧升压系统的起点是逆变器的交流输出端子，终点是电站与电网的产权分界点或并网点。理解这条边界，才能明确哪些设备属于本课程设计范围，哪些属于直流侧或电网侧。

从接口关系看，交流侧升压系统承担着承上启下的角色。向上，它与逆变器交流输出对接，需要匹配逆变器的输出电压、频率、相数和容量；向下，它与电网侧对接，需要满足并网点的电压等级、短路容量、电能质量和谐波要求。这种双向接口决定了升压系统设计不能孤立进行，必须同时考虑逆变器特性和电网条件。

典型场景下，升压需求差异明显。集中式地面电站通常采用大容量集中式逆变器，单机容量可达数百千瓦至数兆瓦，交流输出电压多为0.4kV或0.8kV，需要通过升压变压器升至35kV或更高，再经汇集线路送入升压站。这类场景的升压系统容量大、台数少，变压器多选用油浸式或干式大容量型号，开关柜按进线、出线、母联等间隔配置。

组串式场景则不同。组串式逆变器单机容量较小，常见为几十千瓦至几百千瓦，交流输出多为0.4kV或0.8kV。多个组串式逆变器交流输出先并联汇流，再统一升压。这类场景升压系统台数多、单台容量小，常采用箱式变压器（美式或欧式箱变），把升压变压器、高低压开关、保护装置集成在一个箱体内，减少占地和现场接线工作量。

明确系统边界后，设计工作的第一步是收集输入条件：逆变器型号与交流输出参数、电站装机容量与单元划分、并网点电压等级与短路容量、当地电网对功率因数和谐波的要求、环境条件（海拔、温度、污秽等级）。这些条件直接决定变压器容量、电压比、阻抗电压、接线组别以及开关设备的额定参数。缺少任何一项，后续选型都可能出现偏差。

以某示例集中式电站的一个发电单元为例：配置2台500kW集中式逆变器，交流输出0.4kV，单元容量1MW。若并网点为35kV，则升压变压器电压比可选0.4/35kV，容量按1.1～1.2倍逆变器总容量考虑，取1250kVA。变压器低压侧额定电流约1804A，高压侧约20.6A，据此选择低压侧断路器额定电流2000A、高压侧负荷开关或断路器按35kV等级配置。这一示例说明，升压系统设计是从容量和电压两个基本参数出发，逐步确定设备规格的过程。