可再生能源發(fā)電村落系統(tǒng)交流配電研究

周樹謙

（河南省奕旭電力工程有限公司，河南 安陽 456400）

可再生能源發(fā)電村落系統(tǒng)交流配電研究

周樹謙

（河南省奕旭電力工程有限公司，河南 安陽 456400）

我國市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，導(dǎo)致能源供求矛盾日益突出?？稍偕茉窗l(fā)電獨(dú)立系統(tǒng)是解決能源供求矛盾問題的可行途徑之一，對(duì)其進(jìn)行研究和探索有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。文章重點(diǎn)分析了當(dāng)前我國市場經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)階段之后，村落電網(wǎng)交流配電的相關(guān)問題。從可再生能源電站和村落電網(wǎng)的構(gòu)成出發(fā)，研究了村落電網(wǎng)的基本要求，并對(duì)其配電問題加以討論。希望通過此研究，能夠?yàn)槲覈稍偕茉吹睦煤烷_發(fā)提供一些理論上的支持。

配電；村落電網(wǎng)；可再生能源；發(fā)電系統(tǒng)

當(dāng)前我國市場經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、人民群眾生活水平不斷提升的大環(huán)境下，可再生能源憑借自身多方面的優(yōu)勢而得到了廣泛地應(yīng)用，尤其是在解決基礎(chǔ)能源供應(yīng)矛盾方面的作用，更是得到了廣泛的關(guān)注和重視。由于當(dāng)前偏遠(yuǎn)地區(qū)的大電網(wǎng)供電，還存在一定的技術(shù)上的問題，因此區(qū)域性的小電網(wǎng)供電就成為我們的必然選擇。特別是一些在風(fēng)電資源、太陽能資源有突出優(yōu)勢的地區(qū)，村落電網(wǎng)供電已經(jīng)成為解決當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和電力供應(yīng)矛盾的有效途徑。實(shí)際上，當(dāng)前我國可再生能源發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，已經(jīng)為大量偏遠(yuǎn)地區(qū)的社會(huì)發(fā)展提供了源源不斷的電能支持，但是由于交流配電問題尚未得到徹底的解決，因此整體利用水平并不高。村落電網(wǎng)具有結(jié)構(gòu)簡單、電壓低的特點(diǎn)，如果能夠從以上特點(diǎn)出發(fā)對(duì)其開展研究，不僅能夠推動(dòng)我國可再生能源發(fā)電村落交流配電事業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也能夠?yàn)楣聧u供電問題的積極解決奠定必要的理論基礎(chǔ)[1]。

1 可再生能源村落電網(wǎng)構(gòu)成

村落電網(wǎng)在結(jié)構(gòu)上和大電網(wǎng)基本相同，主要是通過可再生能源發(fā)電系統(tǒng)和用戶之間構(gòu)建簡易供電網(wǎng)絡(luò)來為其供電。在實(shí)際的應(yīng)用過程匯總，需要根據(jù)書店距離適當(dāng)?shù)卦黾訋捉M升壓變壓器，然后在入戶處降壓使用。

村落電網(wǎng)包括入戶電網(wǎng)和母線輸電電網(wǎng)量大部分，前者一般采用地上桿塔架空鋪設(shè)，而后者通常情況下以埋鋼鎧同芯電纜為主，兩者相結(jié)合構(gòu)成了完整的村落電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

2 村落電網(wǎng)基本要求

2.1 站內(nèi)線路

首先，總電壓損失應(yīng)控制在3%～5%之間；其次，村落電網(wǎng)輸電應(yīng)配備匹配的短路保護(hù)裝置[2]。

2.2 輸配電線路

輸配電線路首先應(yīng)保證三相電380V線電壓進(jìn)行輸送，以此為基礎(chǔ)保證供電的穩(wěn)定性。輸送功率過大、輸送線路過長的情況系，一般應(yīng)以6kV電壓完成輸電工作。三相380V電壓應(yīng)控制在±7%以內(nèi)。三相負(fù)荷應(yīng)保持平穩(wěn)，供電過程中應(yīng)避免非三相供電。在輸配電線路運(yùn)行過程中，應(yīng)保證電壓的穩(wěn)定性，通過技術(shù)手段規(guī)避電壓在短時(shí)間內(nèi)的大幅度波動(dòng)。

3 交流配電

3.1 配電柜基本結(jié)構(gòu)

鄉(xiāng)村小微型電網(wǎng)的配電柜，一般采用小型配電柜，其中包括配電保護(hù)單元和開關(guān)單元兩大部分，并配合液晶顯示器、保護(hù)面板壓板等設(shè)備，為故障檢修提供基本的數(shù)據(jù)支持。下面我們將予以分別介紹：

（1）配電開關(guān)單元。通常采用空氣開關(guān)，并配合交流接觸器構(gòu)成完整的配電開關(guān)單元。

（2）保護(hù)元件單元。熔斷器、欠壓保護(hù)器是其核心元件，為故障狀態(tài)下的電網(wǎng)安全提供支持。

（3）液晶顯示器、保護(hù)面板壓板。主要提供電壓、電流信息，顯示三相電流的功率、發(fā)電機(jī)供電量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

在實(shí)際的檢修過程中，只有真正意義上地掌握配電柜的基本結(jié)構(gòu)，才能夠保證檢修工作的平穩(wěn)有序進(jìn)行。同時(shí)，熟悉配電柜結(jié)構(gòu)，也同樣是保證運(yùn)維檢修人員人身安全的重要基礎(chǔ)，值得我們給予應(yīng)有的關(guān)注和重視。

3.2 配電柜主要功能及容量選擇

（1）保證線路安全。①直流系統(tǒng)中無法直接使用空氣斷路器，這是由于直流電的頻率特征將會(huì)導(dǎo)致觸頭出現(xiàn)嚴(yán)重的燒傷問題，斷開過程中空氣斷路器無法發(fā)揮應(yīng)有的作用，而空氣開關(guān)在交流電路中的應(yīng)用較為常見。但是如果觸頭分段功能方面存在一定的問題，則同樣導(dǎo)致空氣開關(guān)難以發(fā)揮繼電保護(hù)作用，對(duì)線路的整體安全有著直接的負(fù)面影響。而文章所研究的可再生能源發(fā)電村落系統(tǒng)，作為典型的直流系統(tǒng)，在使用空氣開關(guān)的過程中必須配合熔斷器使用[3]。②線路短路和過載的防護(hù)。過載問題在農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，已經(jīng)成為供電事業(yè)中的常見問題，尤其是在農(nóng)忙時(shí)期更是非常普遍。線路短路問題和過載問題，可通過過流保護(hù)裝置，如空氣開關(guān)、熔斷裝置等加以解決，出現(xiàn)過載故障的時(shí)候可以自動(dòng)斷電。

（2）調(diào)度和分配電能。①調(diào)度問題?？稍偕茉窗l(fā)電村落系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用過程中，可通過多組開關(guān)配合配電柜實(shí)現(xiàn)調(diào)度。具體操作中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際用電情況適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行并網(wǎng)、脫網(wǎng)操作。②分配電能。電網(wǎng)負(fù)荷水平，必須在保證正常用電的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)胤峙?，一般我們可以在配電柜中，通過多組開關(guān)實(shí)現(xiàn)不同級(jí)別的供電操作。如天氣環(huán)境較差、影響光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電能力的時(shí)候，可適當(dāng)?shù)卦黾咏尤氲男铍姵亟M等，從而滿足實(shí)際用電需求。

3.3 可再生能源交流配電裝置的其它要求

（1）維修維護(hù)。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，可再生能源發(fā)電村落系統(tǒng)電網(wǎng)由于多種因素的影響，其維修和維護(hù)工作明顯多余常規(guī)電網(wǎng)，因此配電裝置應(yīng)盡量地簡化維修、維護(hù)難度。

（2）散熱要求。正如上文中所介紹的，可再生能源發(fā)電村落系統(tǒng)通常應(yīng)用于供電困難、輸電環(huán)境惡劣的地區(qū)，尤其是高海拔地區(qū)更是由于空氣密度較小，普遍存在散熱困難的問題。因此在施工中，就應(yīng)對(duì)散熱問題給予充分地考慮，低壓電器的選擇必須保留一定的冗余，從而保證其正常工作。

（3）接地。接地保護(hù)，也同樣是保證小微型電網(wǎng)能夠順利發(fā)揮作用的基礎(chǔ)和前提，因此交流配電柜必須根據(jù)使用環(huán)境配備接地保護(hù)。這不僅保證了電網(wǎng)的正常運(yùn)行，同時(shí)也為相關(guān)操作人員、檢修人員的人身安全保障提供了強(qiáng)有力的支持。

4 結(jié)束語

文章重點(diǎn)對(duì)當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)之后，如何通過可再生能源發(fā)電系統(tǒng)解決電力孤島問題進(jìn)行了論述，并重點(diǎn)分析了供電質(zhì)量要求、供電安全要求和設(shè)備功能等方面的問題。希望本研究能夠拋鉆引玉，為其它電力系統(tǒng)的研究提供一些新思路。

[1]趙為.太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究[D].合肥工業(yè)大學(xué),2003.

[2]崔容強(qiáng),喜文華,魏一康,等.太陽能光伏發(fā)電[J].太陽能,2004,(4):72-76.

[3]秦偉,李國強(qiáng).光伏太陽能——21世紀(jì)的能源之星[J].新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊,2003,(13):44-46.

TM7

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1671-3818（2016）04-0071-02