光伏電站電氣系統(tǒng)設計的探討

【摘要】隨著科技的不斷進步，新興產(chǎn)業(yè)也在不斷的崛起，光伏電站較傳統(tǒng)電站有自己獨特的優(yōu)點，如見效快、工期短、成本低等等，國家和地方的政策也支持光伏電站的發(fā)展，這就引起了各界人士的關(guān)注。如今，光伏電站電氣系統(tǒng)在不斷的完善，同時也提高了施工質(zhì)量，這不僅響應了國家號召，還增加了企業(yè)的社會效益和經(jīng)濟效益，本文對光伏電站電氣系統(tǒng)設計進行了探討。

【關(guān)鍵詞】光伏電站；電氣系統(tǒng)；設計

引言

隨著我國的人口在不斷的增長，有些能源又是相對固定的，這就給環(huán)境和能暖帶來了極大的挑戰(zhàn)，因此我們可以充分的利用可再生資源，充分利用太陽能的優(yōu)勢。隨著光伏發(fā)電廠的崛起，也在不斷的擴大光伏發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模、數(shù)量及應用。要想光伏發(fā)電廠得以有效持續(xù)的運行，就要將電站中電氣系統(tǒng)的設計做到最合理，從而保證人們的生產(chǎn)生活。

1、光伏支架的選型與設計

1.1 基礎的選型獨立基礎、預制樁基礎、條形基礎、鋼螺旋樁基礎、鉆孔灌注樁基礎組成了光伏支架。

1.1.1 獨立基礎：獨立基礎是進行電站電氣系統(tǒng)設計的基礎設計，獨立基礎的應用也是相當廣泛的，也具有簡單的形式，但是需要將其埋在比較深的地方，因此就造成了回填量和開挖量比較大。

1.1.2 預制樁基礎：可以批量的制作預制樁基礎，在施工過程中速度也比較快，施工簡單。但是需要將樁體壓入土內(nèi)，這時容易發(fā)生斷裂，這就需要將樁體進行加固，在無形中增加了成本。

1.1.3 條形基礎：埋置的深度不用太深是條形基礎最主要的優(yōu)點，但是要使用較多的混凝土，一般在所需承載力小的光伏支架中使用。

1.2 基礎設計。風雪荷載、溫度荷載、支架、光伏組件自重、地震荷載是光伏組件支架上的基礎荷載。風荷載主要起到了控制的作用，因此在穩(wěn)定的風荷載的作用下，基礎可能出現(xiàn)破壞的現(xiàn)象，在進行基礎設計時，要盡量避免這一顯現(xiàn)，避免破壞的產(chǎn)生。

1.3 連接設計。連接的設計是光伏支架設計的重中之重，包括螺栓連接和焊接。螺栓連接的優(yōu)點有很多，如可以較強的適應結(jié)構(gòu)的變形，鋼用量小，方便制作，施工快其簡單；焊接的施工速度比較慢，成本高，用鋼多，而且在焊機進行工作時要隨時保證通電，而且受外界環(huán)境條件的影響較大，因此在光伏支架使用中，一般使用螺栓連接。

2、光伏電站電氣主接線設計

在對電氣主接線進行設計時，要考慮多種因素，如電池的布陣、接入的方式、設備的特點等等，要本著供電可靠、運行靈活、接線簡單、節(jié)約成本的原則。當光伏電站的升壓等級高時，內(nèi)部的接線也存在升壓的情況，這時就要綜合成本和主接線技術(shù)進行綜合考慮，找出最合適的電氣主接線的方式。

電系統(tǒng)電壓的等級0.38KV是大多數(shù)的光伏電站所采用的等級，在電系統(tǒng)中，采用照明和動力相中和的直接接地法。在經(jīng)濟允許的情況下，站用電的工作電源要從外網(wǎng)引入，連接時使用備用電源，電源的自動投入裝置安裝在兩路電源的中間位置。如果是小規(guī)模的光伏電站，占地面積也比較小，就需要引接的裝置是自站用的低壓配電裝置；如果是規(guī)模較大、占地較大的光伏電站，就要選取截面比較大的電纜，相鄰的箱變互相備用。

3、光伏電站電纜敷設設計

如果是規(guī)模較大的光伏電站，由于占地面積較大，就需要采用輻射式進行連接，雖然一個單元的故障對整個光伏電站產(chǎn)生不大的影響，但是就需要設計更多的電纜數(shù)量和開關(guān)數(shù)量，因此，要想減少開關(guān)的數(shù)量和電纜的數(shù)量，我們一般采用個單元與母線T式的連接方式，再根據(jù)實際的經(jīng)濟狀況來確定電纜的數(shù)量和開關(guān)的數(shù)量。而綜合的敷設方式一般使用在有山地和丘陵的光伏發(fā)電站中。

直接敷設是平地光伏電站采用的放置電纜的方式，這種直接敷設的方式一般埋置在有凍土的地方，在西北部的光伏電站，由于氣溫寒冷，凍土也很深，這就增加了電纜埋設的工程量，也常常不進行回填，因此，在這種地方的光伏電站選擇光纜時，要選擇耐寒的電纜，電纜的長度也要加長，在電纜的外部要加上電纜保護管，防止電纜的損壞。這樣不僅可以節(jié)約成本，減少投資，還可以保證光伏發(fā)電廠的正常運行。電纜架橋和直埋相結(jié)合的方式一般用于山地的光伏電站中，電纜的橋架高度要高于四十公分，材質(zhì)一般采用玻璃鋼橋架。

4、光伏電站的防雷接地設計

4.1 直擊雷防護。由于在光伏發(fā)電站的運行過程中，需要用到大量的電池組件，如在獨立避雷裝置中，要設置多個，但是保護的范圍是有限的，這就大大的增加的施工的成本，如果設置不當還會影響發(fā)電廠的正常運行，在實際中，我們一般采用可靠接地的方式進行避雷。為了達到防雷的目的，我們要將方陣支架上的金屬構(gòu)件和所有的電池組件有效的連接在一起。如果直擊雷幾種了金屬框架，就可以通過接地線路將雷引入大地進行分散。而在光伏電站的建筑物上只需設置屋頂避雷即可，當雷擊中避雷裝置時，就會產(chǎn)生高電位，進而威脅著工作人員和設備的安全。為了減少這種現(xiàn)象的發(fā)生，利用均壓環(huán)是最簡單的解決辦法，利用均壓環(huán)將地電位的導體相互連接起來，這樣當有電流通過時，就會形成一個等位電流，從而保證有害的電位差不產(chǎn)生，保護人們和設備的安全。

4.2 感應雷防護。靜電感應和電磁感應都可以產(chǎn)生感應雷，而且?guī)茁适呛芨叩模矊﹄娮釉O備造成了極大的威脅，防止感應雷進入室內(nèi)，對室內(nèi)的電子設備造成危害，是防感應雷的主要目的。這時，可以將無間隙金屬氧化鋅避雷器安裝在各個變箱的出線處，從而達到防雷的作用。

5、結(jié)語

隨著人們的用電量越來越大，光伏電廠的應用也越來越廣泛，要想使光伏電廠能有持續(xù)有效的運行，對光伏電站的電氣系統(tǒng)的設計是必不可少的，只有設計出合理的電氣系統(tǒng)，才能夠保證人們的正常的生產(chǎn)和生活。

參考文獻：

[1]趙爭鳴，劉建政.太陽能光伏發(fā)電及其應用[M].北京：科學出版社，2006.

[2]李安定.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程[M].北京：北京工業(yè)大學出版社，2001.

作者簡介：王宏（1972-），男，安徽霍邱人，本科，國網(wǎng)霍邱縣供電公司，助理工程師。研究方向：照中級工程師和配電線路高級技師發(fā)展。