水上太陽能光伏電站電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院 成小園 袁 勛

水上太陽能光伏電站電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院 成小園 袁 勛

介紹了一種水上太陽能光伏電站電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，在具體的論述中，詳細(xì)分析了該電站電氣一次和二次設(shè)計(jì)的內(nèi)容。其中，電站電氣一次設(shè)計(jì)中主要包含電氣主接線、主要電氣社保選型、過電壓保護(hù)等，而電站電氣二次設(shè)計(jì)中則包含監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)裝置、控制電源系統(tǒng)等。通過設(shè)計(jì)，完善了該水上太陽能光伏電站的電氣系統(tǒng)，希望能夠?yàn)閷?shí)際的項(xiàng)目建設(shè)提供一些參考。

水上太陽能光伏電站；電氣一次設(shè)計(jì)；電氣二次設(shè)計(jì)

1. 水上太陽能光伏電站項(xiàng)目概述

該項(xiàng)目位于江西省鄱陽湖地區(qū)，該地區(qū)屬于亞熱帶濕潤性季風(fēng)型氣候，年平均氣溫為19度左右，年平均日常時(shí)長達(dá)到3000H，平均太陽的總幅射量為450～480×10j/cm。該太陽日照時(shí)長與總輻射量都適合水上光伏電站的電量產(chǎn)出。具體來說，待建項(xiàng)目占地1834畝，規(guī)劃裝機(jī)容量為60MW，投資65731萬元，建成后，年均發(fā)送點(diǎn)亮達(dá)6300萬度。整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)中，需要綜合考慮電池組件的規(guī)格型號、光伏陣列排布形式、光伏陣列支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、逆變器的選型、子方陣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及接線方式等。本文僅對項(xiàng)目的電氣一次和二次設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2. 水上太陽能光伏電站電氣一次設(shè)計(jì)

2.1 主要電氣設(shè)備選型

系統(tǒng)電氣一次設(shè)計(jì)中，電氣設(shè)備的選型是首要工作，具體來說本系統(tǒng)電氣一次模塊中的電氣設(shè)備包含以下幾類：（1）主變壓器。選用變壓器：變比達(dá)到，變壓器的斷路器需要使用SF6 型號的斷路器，并需要配有彈簧操作的結(jié)構(gòu)，此外，所選變壓器要有能夠人工操作隔離的轉(zhuǎn)動(dòng)隔離開關(guān)，以隨時(shí)能夠保證使用安全。（2）就地升壓變壓器。使用雙分裂的變壓器，變比達(dá)到；阻抗為。本次的項(xiàng)目考慮防水和施工方便等因素，考慮使用箱式一體的變電站。（3）電力電纜。所有設(shè)備之間的連接線纜都需要使用專門的1kV低壓電纜，型號為。此外，本項(xiàng)目35kV母線共需要使用的長度為16km；線路需要能夠承受39A的電流，為保證供電穩(wěn)定的前提下，需要在35kV母線上安裝接地變壓器，滿足供電穩(wěn)定的需要。

2.2 電氣主接線設(shè)計(jì)

電氣一次中的主接線設(shè)計(jì)內(nèi)容包含以下方面：（1）光伏方陣接線設(shè)計(jì)。本工程共需要60組1MWp 的子方陣排布，每個(gè)子方陣都需要兩臺(tái)500kW 逆變器組成一組，共可以組成120個(gè)發(fā)電單元。由于并網(wǎng)逆變器的輸出電壓只有270V，因此會(huì)對升壓變壓器的總?cè)萘慨a(chǎn)生一定的影響，如果要提高子陣列的發(fā)電效率，就需要使用1 臺(tái) 1000kVA容量的變壓器。（2）升壓方式選擇。由于該項(xiàng)目的并網(wǎng)系統(tǒng)采用110kV電壓，逆變器輸出為交流270V，對每個(gè)子方陣主要采用2臺(tái)500kW 逆變器，并輸入1000kVA 升壓變電站使輸出電壓為35kV，最后在通過一次升壓是電壓達(dá)到110kV再與電網(wǎng)連接。（3）系統(tǒng)用電端接線設(shè)計(jì)。項(xiàng)目內(nèi)部的電路使用雙電源供電系統(tǒng)，一條電源線路通過35kV變壓站從新進(jìn)行設(shè)計(jì)而來，其電源是通過其他電站引入的，再通過降壓得到400V的線路；另一條通過自己發(fā)電而來的電，通過自己電站站內(nèi)降壓器將電壓轉(zhuǎn)為400V，廠內(nèi)的雙電源配電柜都具有自動(dòng)切換功能，根據(jù)本電站的用電進(jìn)行預(yù)先評估，對60MWp的電站通常廠內(nèi)使用就轉(zhuǎn)為70KVA，并使用380V/220V 交流的供電模式。

2.3 防雷接地設(shè)計(jì)

系統(tǒng)電氣一次端電池片組件安裝時(shí)需要考慮防雷接地等問題，結(jié)合本項(xiàng)目而言，防雷的方式不需要單獨(dú)設(shè)計(jì)防雷系統(tǒng)，只需要利用支架結(jié)構(gòu)來進(jìn)行防雷保護(hù)即可。防雷保護(hù)的結(jié)構(gòu)需要滿足《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T 620-1997）的規(guī)定，在系統(tǒng)35kV的母線上需要安裝3個(gè)避雷裝置以防止雷電對發(fā)電質(zhì)量的影響，并需要增加相應(yīng)的電壓保護(hù)裝置。110kV的變壓器在設(shè)計(jì)時(shí)就需要配有專門的保護(hù)設(shè)備，主要為1套避雷器裝置以及相應(yīng)的隔離開關(guān)等，所有的匯流箱和逆變器都需要配有直流防雷裝置，防止雷擊產(chǎn)生的電壓波動(dòng)對逆變器和匯流箱的影響。

3. 水上太陽能光伏電站電氣二次設(shè)計(jì)

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目電氣二次的監(jiān)控模塊主要為箱式變電站監(jiān)控系統(tǒng)，在具體的設(shè)計(jì)中，考慮到項(xiàng)目有60座35kV 箱式變電站以及相應(yīng)的配電室，每座變電站都需要安裝防超負(fù)荷開關(guān)，并配有熔斷裝置，可以及時(shí)對超負(fù)荷的線路進(jìn)行檢測和關(guān)斷。35kV變電站的主要接線形式為10 進(jìn) 1 出。需要對所有的輸入和輸出口都安裝斷路器就能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)控制，也能夠通過系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制，完成對變電站的監(jiān)控。110kV變電站的安全裝置主要采用五防閉鎖裝置，通過監(jiān)控系統(tǒng)將裝置狀態(tài)顯示在主控室上，并能夠通過上位機(jī)直接操作實(shí)現(xiàn)對110kV變電站的監(jiān)控和操作等功能。

3.2 繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

本電站二次側(cè)需要配置的繼電保護(hù)裝置如下：

a) 110kV 主變壓器保護(hù)

此部分的保護(hù)包括變壓器的相應(yīng)保護(hù)裝置、變壓器的高壓高壓過流保護(hù)裝置、變壓器的電流控制保護(hù)裝置以及變壓器的過載保護(hù)等裝置；

b) 110kV線纜保護(hù)方式

在110kV線纜中需要配置完善的全線保護(hù)裝置。主要為線纜中的電流差動(dòng)為主要保護(hù)對象，并能夠有迅速關(guān)斷電流的功能。重合閘主要使用無檢定方式的三相一次重合閘，通過遠(yuǎn)程通訊等功能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，完成實(shí)時(shí)線纜保護(hù)。

c) 35kV線路保護(hù)方式

35kV的線路保護(hù)主要以直接關(guān)斷電流作為主要的保護(hù)措施，并配合過流保護(hù)為后備保護(hù)，主要相當(dāng)于跳閘的功能，由此保護(hù)線路。

d) 35kV箱式變電站保護(hù)方式

箱式變電站主要需要保護(hù)的是變壓器，在其中需要安裝插入式熔斷器，并且一些地方還需要安裝智能斷路器，當(dāng)整體過載時(shí)需要同時(shí)關(guān)斷各路的斷路器，這就可以不需要獨(dú)立配置相應(yīng)的保護(hù)裝置。所有關(guān)斷的操作都會(huì)通過數(shù)據(jù)采集裝置上傳至主控室，可以被監(jiān)控人員所了解。

3.3 控制電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的的控制電源主要采用UPS，在具體的配置設(shè)計(jì)中，在電站的繼電器室需要配置一套專門的15kVA 的 UPS 系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由UPS機(jī)柜、UPS線柜以及UPS接線柜組成，該系統(tǒng)為辦公樓的的主線路提供停電后的供電。

4. 結(jié)語

水上太陽能光伏電站的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本文深入探究了系統(tǒng)電氣一次和二次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，整體而言，已有的內(nèi)容能夠基本覆蓋項(xiàng)目電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要方面，為整個(gè)項(xiàng)目的電氣設(shè)計(jì)和安裝配置提供有用的參考。

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