光伏發(fā)電站電氣設(shè)備安裝與調(diào)試要點(diǎn)

蔡天龍,嚴(yán)智鋒

(中國水利水電建設(shè)工程咨詢西北有限公司,西安 710000)

光伏發(fā)電站應(yīng)根據(jù)自身特點(diǎn)及情況制定完善的電氣設(shè)備安裝方案及調(diào)試方案,遵循相應(yīng)的技術(shù)原則及要點(diǎn),改善整體施工現(xiàn)狀,提升電氣設(shè)備安裝調(diào)試效果,達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

1 光伏發(fā)電站電氣設(shè)備安裝

1.1 光伏廠區(qū)電氣設(shè)備安裝

光伏廠區(qū)電氣設(shè)備安裝過程中應(yīng)深入分析逆變器效率情況、太陽輻射水平及系統(tǒng)損失,確定光伏組串所需的并聯(lián)路數(shù),按照方陣的布置形式,結(jié)合項(xiàng)目所在地的光伏裝機(jī)容量需求,綜合進(jìn)行施工。

組串式逆變器與10 kV箱變安裝。電氣設(shè)備安裝過程中需做好前期準(zhǔn)備。逆變器安裝之前,開箱檢查是否有損壞、是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,根據(jù)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行安裝并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及驗(yàn)收。10 kV箱變安裝過程中進(jìn)行吊裝處理,就位后調(diào)整固定,外殼接地,根據(jù)規(guī)范要求開展試驗(yàn),確保安裝質(zhì)量符合表1規(guī)范要求。

接地系統(tǒng)安裝過程中需完善施工流程及模式,如圖1所示。

表1 逆變器與10 kV箱變安裝規(guī)范

圖1 接地系統(tǒng)安裝流程Fig.1 Groundingsysteminstallationprocess

做好電纜加工及敷設(shè),在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行電纜支架配置及安裝,敷設(shè)安裝直埋電纜。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整體電纜安裝,做好電纜試驗(yàn)及防火封堵工作,提升施工質(zhì)量及水平,防止出現(xiàn)電纜安裝問題。

1.2 組合式變電站電氣設(shè)備安裝

1.2.1 盤柜箱安裝

科學(xué)合理地進(jìn)行基礎(chǔ)型鋼的安裝,選擇質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的型鋼材料,屏柜型鋼基礎(chǔ)水平誤差與不直度誤差控制在1 mm/m內(nèi),基礎(chǔ)誤差與不平行度全長在5 mm以內(nèi)。盤柜箱安裝時(shí),陳列盤柜頂部誤差控制在5 mm以內(nèi),相鄰兩盤邊盤柜面誤差控制在1 mm內(nèi)。需嚴(yán)格控制設(shè)備安裝誤差,以免影響安裝質(zhì)量。

1.2.2 二次接線施工

二次接線施工過程中需按照設(shè)計(jì)圖紙要求正確接線,所有配線處于牢固穩(wěn)定狀態(tài),盤柜中的配線不能存在接頭,各個(gè)端子配線數(shù)量在兩根以內(nèi),電流回路的截面積在2.5 mm2以上,控制回路在1.5 mm2以上,信號(hào)或弱電回路在0.5 mm2以上。所有走線槽都需平整固定,配線應(yīng)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相符。不同電壓等級(jí)配線需分開走線,不可在相同電纜內(nèi)排列。

1.2.3 電纜敷設(shè)安裝

施工前,在運(yùn)輸車輛上進(jìn)行預(yù)制艙固定,直立放置,不可傾倒或側(cè)放。吊裝施工計(jì)劃需按照規(guī)定程序進(jìn)行審批,所有人員必須參與培訓(xùn),掌握專業(yè)技術(shù)及安全知識(shí),上報(bào)甲方方案后檢驗(yàn)吊裝箱體,箱體合格即可進(jìn)行吊裝準(zhǔn)備,仔細(xì)全面核實(shí)檢查,檢查設(shè)備安裝基準(zhǔn)標(biāo)記情況及方位標(biāo)線情況,保證設(shè)備運(yùn)輸?shù)轿?做好現(xiàn)場(chǎng)組織協(xié)調(diào)。電纜敷設(shè)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)操作規(guī)程進(jìn)行保護(hù)管安裝、支架制作、電纜敷設(shè)及埋設(shè)、電纜固定、標(biāo)識(shí)牌及走向標(biāo)識(shí)的設(shè)置、電纜頭處理、電纜芯線綁扎,將綁扎間距控制在10～15 cm,確保所有安裝質(zhì)量符合規(guī)范。

1.2.4 光纜敷設(shè)安裝

光纜敷設(shè)施工需按照當(dāng)?shù)貐^(qū)域環(huán)境特點(diǎn)明確敷設(shè)方法,確保光纜安全,采用人工或機(jī)械施工,如一般地區(qū)進(jìn)行塑料管道鋪設(shè),直接在溝底放置塑料管,不需制作專門的管道。如果局部地段土質(zhì)疏松,應(yīng)在溝底進(jìn)行夯實(shí)施工。若是過路段,需設(shè)置鋼管進(jìn)行保護(hù),若是長途塑料管布設(shè),需采用專門的接頭件密封,以免影響光纜敷設(shè)質(zhì)量[1]。

1.3 土建支架安裝

土建支架安裝中,需進(jìn)行螺旋鋼樁基礎(chǔ)施工。此施工技術(shù)操作速度快,不需要開挖土方,但基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)鋼材應(yīng)用量較大,垂直度要求很高,可用于地形復(fù)雜的電氣設(shè)備固定支架施工中。在螺旋鋼樁施工中,使用機(jī)械設(shè)備將鋼樁直接擰入土體,不需進(jìn)行混凝土澆筑、鉆孔及清孔,整體施工效率較高,但地基土對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕性要求較高,應(yīng)做好防腐施工。鐵塔施工中,根據(jù)區(qū)域地質(zhì)特點(diǎn)及土壤勘察結(jié)果制定完善的施工方案計(jì)劃,按照太陽能光伏發(fā)電設(shè)備支架安裝施工標(biāo)準(zhǔn),科學(xué)、準(zhǔn)確完成安裝[2]。

2 光伏發(fā)電站電氣設(shè)備調(diào)試

2.1 繼電保護(hù)測(cè)試

繼電保護(hù)調(diào)試前應(yīng)做好準(zhǔn)備,檢查設(shè)計(jì)圖紙及供應(yīng)商材料是否完備,檢查儀器儀表情況,收集機(jī)電二次原理圖的設(shè)計(jì)內(nèi)容與供應(yīng)商的二次圖紙及調(diào)試大綱,全面分析圖紙及供應(yīng)商資料,做好現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)識(shí)處理,檢查不同保護(hù)屏、控制屏、開關(guān)等電氣設(shè)備是否處于性能合格狀態(tài),檢查外觀有無損壞,對(duì)二次電纜的安裝情況進(jìn)行檢查,檢查連接緊固性,檢查保護(hù)屏中的插件是否損壞。做好絕緣檢查,進(jìn)行保護(hù)屏、開關(guān)回路的絕緣檢查,科學(xué)合理進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn),確保調(diào)試工作的有效開展。在直流電源送出方面,防止直流接地及短路,檢查回路有無寄生回路,檢查上級(jí)與下級(jí)熔絲、快速開關(guān)配合的安全性。進(jìn)行開關(guān)操作回路檢查,完成保護(hù)裝置調(diào)試、開關(guān)傳動(dòng)回路試驗(yàn)、信號(hào)回路及四遙回路試驗(yàn)、電壓回路及電流回路試驗(yàn)[3]。

光伏發(fā)電站的繼電保護(hù)是確保電氣設(shè)備及系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障。在繼電保護(hù)調(diào)試過程中,應(yīng)檢查保護(hù)裝置參數(shù)設(shè)置,包括動(dòng)作時(shí)間、動(dòng)作電流、動(dòng)作電壓等,確保其與光伏發(fā)電站實(shí)際情況匹配,符合設(shè)計(jì)要求。進(jìn)行保護(hù)裝置動(dòng)作測(cè)試,模擬各種故障情況,如短路、過電流、過電壓等,觀察保護(hù)裝置的動(dòng)作情況,根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行參數(shù)調(diào)整及優(yōu)化。對(duì)不同保護(hù)裝置之間的聯(lián)動(dòng)進(jìn)行測(cè)試,例如一個(gè)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí),觀察其他相關(guān)裝置的響應(yīng)情況,確保各保護(hù)裝置之間聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào),校驗(yàn)電流互感器的準(zhǔn)確性及靈敏度,使用合適的校驗(yàn)設(shè)備,檢測(cè)電流互感器的輸出信號(hào),確保其與實(shí)際電流值相符[4]。

2.2 保護(hù)元件調(diào)試

對(duì)保護(hù)元件進(jìn)行調(diào)試時(shí),需檢查保護(hù)裝置的外部情況,令其符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求,檢查屏內(nèi)連線有無異常及標(biāo)號(hào)是否齊全。對(duì)不同插件的插拔靈活性進(jìn)行檢查,檢測(cè)焊接質(zhì)量及集成電路型號(hào),分析后板配線是否存在斷線,對(duì)屏上設(shè)備及端子排的內(nèi)外連接狀況進(jìn)行檢查。斷開保護(hù)屏端口與外引電纜回路,利用1000 V搖表檢測(cè)回路對(duì)地情況進(jìn)行耐壓試驗(yàn),檢驗(yàn)?zāi)孀冸娏鞯淖詣?dòng)化啟動(dòng)性能,在各種類型電壓指標(biāo)下,對(duì)逆變電源的輸出電壓穩(wěn)定性進(jìn)行檢查,測(cè)試保護(hù)定值的輸入準(zhǔn)確性及整定準(zhǔn)確性,檢驗(yàn)保護(hù)定值與裝置在不動(dòng)作與動(dòng)作狀況下的不同功能回路輸出與信號(hào)準(zhǔn)確性。在保護(hù)元件調(diào)試過程中,根據(jù)具體的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行保護(hù)裝置外部檢驗(yàn),在保護(hù)屏端子的位置斷開所有外引回路及電纜,將電流與電壓、直流控制信號(hào)回路分別進(jìn)行端子連接,采用搖表進(jìn)行不同回路對(duì)地測(cè)量及回路之間1 min絕緣電阻測(cè)量。完成保護(hù)裝置逆變電流調(diào)試工作,在80%額定電壓下對(duì)逆變電源的自動(dòng)化啟動(dòng)性能進(jìn)行檢測(cè),在80%與115%額定電壓下對(duì)逆變電源的輸出電壓及穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)[5]。

2.3 系統(tǒng)保護(hù)調(diào)試

系統(tǒng)保護(hù)調(diào)試是確保發(fā)電站安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié),主要包括以下幾方面:①過電流保護(hù)。使用適當(dāng)?shù)倪^電流保護(hù)裝置來監(jiān)測(cè)保護(hù)電氣設(shè)備,檢測(cè)電流異常情況,如短路或過負(fù)荷,及時(shí)切斷電路,防止設(shè)備損壞或發(fā)生火災(zāi)。②過電壓保護(hù)。安裝過電壓保護(hù)裝置,令光伏發(fā)電系統(tǒng)免受過高電壓的影響,監(jiān)測(cè)并限制電壓超過設(shè)定值的情況,保護(hù)設(shè)備,避免電壓過載。③接地故障保護(hù)。光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)配備可靠的接地故障保護(hù)裝置,發(fā)生接地故障時(shí)及時(shí)切斷電路,消除安全隱患。④溫度保護(hù)。根據(jù)電氣設(shè)備額定溫度范圍選擇合適的溫度保護(hù)裝置,監(jiān)測(cè)設(shè)備溫度,在溫度超過安全范圍時(shí)觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作,防止設(shè)備過熱損壞。⑤短路保護(hù)。對(duì)電纜及設(shè)備進(jìn)行短路保護(hù)設(shè)置,使用熔斷器、斷路器或其他保護(hù)裝置檢測(cè)并切斷電路中的短路故障,降低火災(zāi)及設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)。

調(diào)試工作中要做好整組傳動(dòng)試驗(yàn)、帶負(fù)荷試驗(yàn)。在帶負(fù)荷試驗(yàn)過程中,采用一次負(fù)荷電流及合適的工作電壓進(jìn)行電壓與電流相位關(guān)系測(cè)量,對(duì)3U0與3I0進(jìn)行回路接線檢查,明確其是否符合保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。對(duì)交流電壓及電流數(shù)據(jù)值進(jìn)行測(cè)量,以實(shí)際的負(fù)荷作為基準(zhǔn),對(duì)電流及電壓互感器變化進(jìn)行檢驗(yàn),做好保護(hù)定值與開關(guān)量狀態(tài)的檢查[6]。

2.4 電氣設(shè)備調(diào)試

電氣設(shè)備調(diào)試需按照被試表的準(zhǔn)確度與量程科學(xué)合理進(jìn)行分析,調(diào)整設(shè)備檢查表計(jì)外觀,使其符合技術(shù)規(guī)程。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)合變化趨勢(shì)及變化規(guī)律完成分析判斷。開展溫度濕度試驗(yàn)時(shí),要進(jìn)行被試品溫度及空氣溫濕度檢測(cè),戶外試驗(yàn)應(yīng)保證天氣良好,空氣相對(duì)濕度在80%以內(nèi)。為確保電氣設(shè)備調(diào)試工作符合要求,需遵循以下要點(diǎn):①檢查確保光伏發(fā)電系統(tǒng)的所有電氣設(shè)備及線路正確接地,提供電氣安全保護(hù)。檢查所有電纜連接是否牢固可靠,沒有松動(dòng)或接觸不良的情況,確保電纜規(guī)格與容量符合設(shè)計(jì)要求。②調(diào)試逆變器的運(yùn)行參數(shù),包括輸入和輸出電壓、頻率、功率因數(shù)等。驗(yàn)證逆變器的工作狀態(tài),根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整及優(yōu)化,確保配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。檢查開關(guān)、斷路器、熔斷器等設(shè)備是否正常工作,根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整及測(cè)試。③對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)保護(hù)裝置進(jìn)行調(diào)試,包括過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、短路保護(hù)等,確保保護(hù)裝置的設(shè)置及響應(yīng)時(shí)間符合設(shè)計(jì)要求。調(diào)試數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),包括數(shù)據(jù)采集、傳輸及存儲(chǔ)等功能,確保系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)并記錄光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。④進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試,包括正常運(yùn)行測(cè)試、故障切換測(cè)試、并網(wǎng)運(yùn)行測(cè)試等,驗(yàn)證系統(tǒng)在各種工作條件下的性能及穩(wěn)定性。進(jìn)行安全檢查,確保光伏發(fā)電站符合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定。檢查火災(zāi)安全設(shè)施、人員防護(hù)設(shè)備等,確保工作環(huán)境的安全性。光伏發(fā)電站電氣設(shè)備的調(diào)試應(yīng)由專業(yè)人員完成,遵循相關(guān)安全操作規(guī)程,在調(diào)試過程中應(yīng)注意保護(hù)設(shè)備及人員安全,避免發(fā)生意外[7]。

3 結(jié)束語

在光伏發(fā)電站繼電保護(hù)安裝過程中,應(yīng)做好光伏廠區(qū)電氣設(shè)備與組合式變電站電氣設(shè)備的安裝,確保盤柜箱、二次接線、電纜及光纜、土建支架安裝質(zhì)量符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。完成安裝施工后,需進(jìn)行光伏發(fā)電站電氣設(shè)備調(diào)試,完善繼電保護(hù)測(cè)試、保護(hù)元件調(diào)試、系統(tǒng)保護(hù)調(diào)試及電氣設(shè)備調(diào)試,確保所有電氣設(shè)備能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。