分布式光伏電站設(shè)計(jì)中的電氣設(shè)計(jì)技術(shù)

賈云磊

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，人們生活質(zhì)量也隨之提升，因此對(duì)于自然能源關(guān)注度也有所提高。在現(xiàn)代化電站的建設(shè)過程中，分布式光伏電站的出現(xiàn)是現(xiàn)代電站建設(shè)必經(jīng)之路，分布式光伏電站的設(shè)計(jì)以及建設(shè)，涉及到多種類型的技術(shù)，具有一定的復(fù)雜性以及綜合性，為了能夠使分布式電站能夠充分發(fā)揮其重要作用，就需要不斷的加強(qiáng)對(duì)分布式光伏電站電氣設(shè)計(jì)技術(shù)的研究，從而使現(xiàn)代化電站能夠充分滿足社會(huì)發(fā)展的需求。

關(guān)鍵詞：分布式;光伏電站;電氣設(shè)計(jì)技術(shù)

引言

現(xiàn)階段，我國(guó)分布式光伏電站的電氣設(shè)計(jì)技術(shù)較為成熟，優(yōu)勢(shì)相對(duì)突出，相對(duì)于傳統(tǒng)發(fā)電站，分布式光伏電站的輸出功率相對(duì)較小，一定程度上能夠降低對(duì)于發(fā)電站經(jīng)濟(jì)效益的影響，同時(shí)與大型發(fā)電系統(tǒng)相比，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的投資收益基本相同。另外，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)環(huán)境造成的污染相對(duì)較小，一定程度上能夠?qū)Νh(huán)境進(jìn)行保護(hù)。此發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，噪音污染較小，不同于大型發(fā)電系統(tǒng)，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)周圍的水環(huán)境以及空氣污染都相對(duì)較小。除此之外，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)還能夠有效的解決土地緊張的情況，并且光伏式發(fā)電系統(tǒng)還能夠保持發(fā)電與用電同時(shí)運(yùn)行。

一、直流配電裝置的設(shè)計(jì)

1.1 光伏直流防雷匯流箱

光伏防雷匯流箱多用于采用集中式光伏逆變器的分布式發(fā)電系統(tǒng)，匯流箱的設(shè)計(jì)主要考慮以下因素：1）匯流箱宜選用常用的規(guī)格：8路、12路及16路，具體應(yīng)根據(jù)光伏方陣的布置情況確定。2）匯流箱應(yīng)具有隔離短路故障功能。光伏組串應(yīng)采用光伏專用直流熔斷器保護(hù);額定電壓應(yīng)不小于光伏組串在當(dāng)?shù)刈畹蜏囟葧r(shí)的開路電壓Voc。光伏組串采用的直流電纜載流量應(yīng)不小于保護(hù)熔斷器的額定電流。3）匯流箱出口側(cè)應(yīng)采用光伏專用直流斷路器進(jìn)行隔離。4）匯流箱應(yīng)配置光伏專用防雷器，正負(fù)極均應(yīng)具備防雷功能。5）匯流箱內(nèi)應(yīng)配有監(jiān)測(cè)裝置，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并上傳每路電池組串的直流電流、輸出總電流、母線電壓及總輸出功率，直流斷路器位置或負(fù)荷開關(guān)的位置狀態(tài)及故障狀態(tài)、直流防雷器狀態(tài)及電池組串異常報(bào)警等。

1.2 光伏直流防雷匯流柜

光伏直流防雷匯流柜多使用于采用集中式光伏逆變器且單臺(tái)逆變器容量≥250kW的分布式發(fā)電系統(tǒng)，光伏直流防雷匯流柜的設(shè)計(jì)主要考慮以下因素：1）每臺(tái)逆變器對(duì)應(yīng)1臺(tái)直流配電柜，每臺(tái)直流配電柜配置若干個(gè)固定式光伏專用直流斷路器;2）直流斷路器額定電流按實(shí)際工程中匯流路數(shù)最多的匯流箱直流斷路器或直流負(fù)荷開關(guān)額定電流選取。3）直流斷路器的開關(guān)位置狀態(tài)、故障狀態(tài)均引至端子排，接入測(cè)控裝置中。在有特殊要求時(shí)應(yīng)具有測(cè)量母線電壓、電流、輸出功率、電能的功能。4）柜內(nèi)應(yīng)配置光伏專用防雷器，正負(fù)極均應(yīng)具備防雷功能。

二、交流配電裝置設(shè)計(jì)

交流配電裝置設(shè)計(jì)原則：1）0.4kV配電裝置應(yīng)選用安裝易操作、具有明顯開斷點(diǎn)、具備開斷故障電流能力的交流配電設(shè)備。斷路器可選用微型、塑殼式或框架式斷路器，根據(jù)短路電流水平選擇設(shè)備開斷能力，并需留有一定裕度。當(dāng)海拔高度在1000m以上需進(jìn)行系數(shù)修正。2）10/35kV配電裝置應(yīng)選用易安裝、易操作、可閉鎖、具有明顯開斷點(diǎn)、帶接地功能、可開斷故障電流的開斷設(shè)備。斷路器可選用真空式斷路器或SF6斷路器，根據(jù)短路電流水平選擇設(shè)備開斷能力，并需留有一定裕度。當(dāng)海拔高度在1000m以上需進(jìn)行系數(shù)修正。

三、升壓變壓器設(shè)計(jì)

升壓變壓器多用于升壓并網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電工程，常用的有戶內(nèi)干式變壓器、箱式變壓器兩大類。升壓變壓器的設(shè)計(jì)主要考慮以下因素：1）升壓變壓器選型原則：對(duì)于采用組串式光伏逆變器的升壓并網(wǎng)分布式發(fā)電系統(tǒng)，升壓變壓器可選用雙繞組升壓變壓器;對(duì)于采用集中式光伏逆變器的升壓并網(wǎng)分布式發(fā)電系統(tǒng)，選擇升壓變壓器時(shí)應(yīng)根據(jù)所選用的光伏逆變器特點(diǎn)來確定，可分為雙繞組干式升壓變壓器及雙分裂繞組升壓變壓器。箱式變壓器應(yīng)能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，應(yīng)配置箱變測(cè)控裝置，并具備智能接口，可與數(shù)據(jù)采集裝置通訊。2）箱式變壓器高壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)負(fù)荷開關(guān)-限流熔斷器組合電器作為短路保護(hù)，因光伏電站按“無人值守或少人值守”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，負(fù)荷開關(guān)應(yīng)能進(jìn)行電動(dòng)操作;低壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)低壓斷路器，并帶有長(zhǎng)延時(shí)、短延時(shí)、瞬時(shí)過電流等保護(hù)。3）變壓器電壓等級(jí)：升壓變壓器高壓側(cè)為10/35kV，低壓側(cè)電壓等級(jí)應(yīng)根據(jù)選用的光伏逆變器的出口電壓來確定。4）短路電流水平：在具體工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)相關(guān)條件進(jìn)行短路電流計(jì)算，并根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果進(jìn)行設(shè)備選擇及校驗(yàn)。5）變壓器材質(zhì)：為減少變壓器自損耗，提高系統(tǒng)的可靠性，變壓器繞組材料可采用銅芯材質(zhì)。具體工程設(shè)計(jì)時(shí)可按實(shí)際情況確定。6）變壓器冷卻方式：分布式光伏發(fā)電工程變壓器應(yīng)具備自然空氣冷卻（AN） 和強(qiáng)迫空氣冷卻（AF）的冷卻方式。7）絕緣水平：變壓器的每一繞組絕緣水平滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，如10kV側(cè)短時(shí)工頻耐受電壓35kV，0.4kV側(cè)短時(shí)工頻耐受電壓3kV。

四、電纜選型及敷設(shè)

4.1 電纜選型

電纜選型時(shí)遵循的原則有：1）滿足回路容量要求、降低電纜損耗、減少電纜用量、節(jié)約投資成本等。2）電纜額定電壓應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的接地方式確定。3）以直埋方式敷設(shè)的電纜宜選用鎧裝型電纜。根據(jù)當(dāng)?shù)厮募皻庀髼l件，必要時(shí)采用防水、防腐型或耐寒型電纜。 4）光伏發(fā)電系統(tǒng)直流部分選用的電纜的額定電壓應(yīng)為1000V。5）電纜導(dǎo)體允許最小截面的選擇，應(yīng)同時(shí)滿足載流量和通過系統(tǒng)最大短路電流時(shí)熱穩(wěn)定的要求。6）電纜載流量的計(jì)算應(yīng)考慮不同地溫、不同土壤熱阻系數(shù)和多根并行敷設(shè)時(shí)載流量校正系數(shù)。7）根據(jù)GB 50217及《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》對(duì)電纜選型的要求，光伏電站內(nèi)電纜宜采用阻燃防火電纜。

4.2 電纜敷設(shè)

電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)遵循的原則：1）因地制宜，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、便于施工和維護(hù)。2）根據(jù)分布式光伏發(fā)電工程的特點(diǎn)，電纜敷設(shè)方式可采用電纜溝、電纜橋架、電纜豎井、直埋、穿管等，實(shí)際工程設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮原有電纜通道，減少施工量。3）電纜采用直埋方式敷設(shè)時(shí)，電纜埋深應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥纼鐾辽疃群蛢雒浶源_定，電纜路徑應(yīng)最短且盡量同路徑以減少開挖量。

五、結(jié)語(yǔ)

從目前情況來看，光伏發(fā)電站屬于最為先進(jìn)的手段，具有節(jié)能減排的優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)太陽(yáng)能源進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)換，從而滿足社會(huì)對(duì)于電能源的需求。在此過程中，分布式光伏發(fā)電站系統(tǒng)具有較高的環(huán)保經(jīng)濟(jì)效益，能夠有效將光能源進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成點(diǎn)能源，從而確保人們?nèi)粘Ｉ钣秒姟Ｔ谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合供電系統(tǒng)輻射范圍、供應(yīng)需求、經(jīng)濟(jì)投資、基礎(chǔ)設(shè)施分布等條件，做好直流配電裝置、交流配電裝置、升壓變壓器及電纜等方面的電氣設(shè)計(jì)，為光伏供電系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效、安全利用奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]俞煒.分布式光伏電站設(shè)計(jì)中的電氣設(shè)計(jì)技術(shù)探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2018（23）：90-92.

[2]GB50797-2012. 光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]GB50217-2018.電力工程電纜設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]孫俊青.分布式光伏電站設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵電氣設(shè)計(jì)技術(shù)[J].產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新，2019（13）：37-38.