水上太陽能光伏電站電氣系統設計研究

上饒職業技術學院 成小園 袁 勛

水上太陽能光伏電站電氣系統設計研究

上饒職業技術學院 成小園 袁 勛

介紹了一種水上太陽能光伏電站電氣系統的設計思路，在具體的論述中，詳細分析了該電站電氣一次和二次設計的內容。其中，電站電氣一次設計中主要包含電氣主接線、主要電氣社保選型、過電壓保護等，而電站電氣二次設計中則包含監控系統、繼電保護裝置、控制電源系統等。通過設計，完善了該水上太陽能光伏電站的電氣系統，希望能夠為實際的項目建設提供一些參考。

水上太陽能光伏電站；電氣一次設計；電氣二次設計

1. 水上太陽能光伏電站項目概述

該項目位于江西省鄱陽湖地區，該地區屬于亞熱帶濕潤性季風型氣候，年平均氣溫為19度左右，年平均日常時長達到3000H，平均太陽的總幅射量為450～480×10j/cm。該太陽日照時長與總輻射量都適合水上光伏電站的電量產出。具體來說，待建項目占地1834畝，規劃裝機容量為60MW，投資65731萬元，建成后，年均發送點亮達6300萬度。整個項目建設中，需要綜合考慮電池組件的規格型號、光伏陣列排布形式、光伏陣列支架的結構設計、逆變器的選型、子方陣系統的設計以及接線方式等。本文僅對項目的電氣一次和二次設計進行詳細介紹。

2. 水上太陽能光伏電站電氣一次設計

2.1 主要電氣設備選型

系統電氣一次設計中，電氣設備的選型是首要工作，具體來說本系統電氣一次模塊中的電氣設備包含以下幾類：（1）主變壓器。選用變壓器：變比達到，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構，此外，所選變壓器要有能夠人工操作隔離的轉動隔離開關，以隨時能夠保證使用安全。（2）就地升壓變壓器。使用雙分裂的變壓器，變比達到；阻抗為。本次的項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，為保證供電穩定的前提下，需要在35kV母線上安裝接地變壓器，滿足供電穩定的需要。

2.2 電氣主接線設計

電氣一次中的主接線設計內容包含以下方面：（1）光伏方陣接線設計。本工程共需要60組1MWp 的子方陣排布，每個子方陣都需要兩臺500kW 逆變器組成一組，共可以組成120個發電單元。由于并網逆變器的輸出電壓只有270V，因此會對升壓變壓器的總容量產生一定的影響，如果要提高子陣列的發電效率，就需要使用1 臺 1000kVA容量的變壓器。（2）升壓方式選擇。由于該項目的并網系統采用110kV電壓，逆變器輸出為交流270V，對每個子方陣主要采用2臺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到110kV再與電網連接。（3）系統用電端接線設計。項目內部的電路使用雙電源供電系統，一條電源線路通過35kV變壓站從新進行設計而來，其電源是通過其他電站引入的，再通過降壓得到400V的線路；另一條通過自己發電而來的電，通過自己電站站內降壓器將電壓轉為400V，廠內的雙電源配電柜都具有自動切換功能，根據本電站的用電進行預先評估，對60MWp的電站通常廠內使用就轉為70KVA，并使用380V/220V 交流的供電模式。

2.3 防雷接地設計

系統電氣一次端電池片組件安裝時需要考慮防雷接地等問題，結合本項目而言，防雷的方式不需要單獨設計防雷系統，只需要利用支架結構來進行防雷保護即可。防雷保護的結構需要滿足《交流電氣裝置的過電壓保護設計技術規程》（DL/T 620-1997）的規定，在系統35kV的母線上需要安裝3個避雷裝置以防止雷電對發電質量的影響，并需要增加相應的電壓保護裝置。110kV的變壓器在設計時就需要配有專門的保護設備，主要為1套避雷器裝置以及相應的隔離開關等，所有的匯流箱和逆變器都需要配有直流防雷裝置，防止雷擊產生的電壓波動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計

3.1 監控系統電氣設計

該項目電氣二次的監控模塊主要為箱式變電站監控系統，在具體的設計中，考慮到項目有60座35kV 箱式變電站以及相應的配電室，每座變電站都需要安裝防超負荷開關，并配有熔斷裝置，可以及時對超負荷的線路進行檢測和關斷。35kV變電站的主要接線形式為10 進 1 出。需要對所有的輸入和輸出口都安裝斷路器就能夠實現實時控制，也能夠通過系統遠程控制，完成對變電站的監控。110kV變電站的安全裝置主要采用五防閉鎖裝置，通過監控系統將裝置狀態顯示在主控室上，并能夠通過上位機直接操作實現對110kV變電站的監控和操作等功能。

3.2 繼電保護裝置設計

本電站二次側需要配置的繼電保護裝置如下：

a) 110kV 主變壓器保護

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

b) 110kV線纜保護方式

在110kV線纜中需要配置完善的全線保護裝置。主要為線纜中的電流差動為主要保護對象，并能夠有迅速關斷電流的功能。重合閘主要使用無檢定方式的三相一次重合閘，通過遠程通訊等功能進行遠程監控，完成實時線纜保護。

c) 35kV線路保護方式

35kV的線路保護主要以直接關斷電流作為主要的保護措施，并配合過流保護為后備保護，主要相當于跳閘的功能，由此保護線路。

d) 35kV箱式變電站保護方式

箱式變電站主要需要保護的是變壓器，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，當整體過載時需要同時關斷各路的斷路器，這就可以不需要獨立配置相應的保護裝置。所有關斷的操作都會通過數據采集裝置上傳至主控室，可以被監控人員所了解。

3.3 控制電源系統設計

本系統的的控制電源主要采用UPS，在具體的配置設計中，在電站的繼電器室需要配置一套專門的15kVA 的 UPS 系統，該系統主要由UPS機柜、UPS線柜以及UPS接線柜組成，該系統為辦公樓的的主線路提供停電后的供電。

4. 結語

水上太陽能光伏電站的電氣系統設計，是整個項目設計的關鍵環節，本文深入探究了系統電氣一次和二次設計的主要內容，整體而言，已有的內容能夠基本覆蓋項目電氣系統設計的主要方面，為整個項目的電氣設計和安裝配置提供有用的參考。

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