山地光伏發電站電氣系統設計主要環節探究

【摘要】太陽能發電是當今世界利用新能源的方式之一。經調研，我國太陽能在建項目中和目前已建成的光伏項目中，山區在中國的光伏項目占比約為70%。光伏組件基礎工程至關重要，下面詳細分析山地光伏發電站電氣系統的設計環節。

【關鍵詞】山地光伏發電；電氣系統；設計

近些年，隨著我國各類地面的光伏發電站不斷的發展與創新，為了保障光伏發電站的工作可靠性，光伏電站當中電氣系統的設計重點顯得尤為重要。按照山地光伏發電站電氣系統的設計經驗以及設計標準，從電氣主接線設計以及防雷等方面進行分析，為今后山地光伏發電站電氣系統設計提供理論性優化依據。

1、山地光伏發電站電氣系統設計中主接線設計

山地光伏發電站的電氣系統當中，電氣主接線的設計非常重要，將會直接決定電氣系統的使用效率，從而影響整個光伏發電站的發電效率。按照光伏發電站電氣系統的電池陣列位置、裝機規模、接入系統的模式、場站的布置以及實際使用設備的特點等因素實行綜合性的分析，促使主接線設計方式能夠滿足山地光伏發電站的供電可靠性、建設靈活性、接線明確性、操作與檢修的便利性以及成本投入的節約性等原則。當光伏發電站以35KV或者其它電壓等級在升壓過程中，發電站內部的接線方式必然會存在一級或兩級的升壓狀況。對此，就應當對主接線方式實行重點改進、優化，從經濟與效率兩個方面明確主接線方案。

山地光伏發電站電氣系統當中，380V為用電系統的主要電壓等級，發電站用電系統使用照明與動力網絡共同應用的中性點直接接地系統。當經濟、建設條件允許時，可以引入外網電源作為光伏發電站的所用電源，備用電源由光伏發電站發電母線引接，并在兩路電源之間配備一個備用的電源自動接入裝置。在光伏發電站整體規模較小時或者發電站的占地面積較小時，可以將逆變器的負荷用電通過低壓配電裝置進行連接并供電。當光伏發電站的規模較大或者占地面積較大時，需要使用電纜截面較大的電纜進行連接，并保障電纜供電的合理性。逆變器區域負荷的供電用電盡量由變電箱進行控制，并從低壓側引接線路，在安裝多個變電箱時需要保障箱與箱之間的連通性，確保其中一個在發生故障時另一個能夠及時替代、補救，實現備用目的。

2、山地光伏發電站電氣系統設計中防雷接地設計

因為在山地地區建設光伏發電站，其大多數的地理位置海拔比較高，周邊的樹木較少，其遭受雷電擊打的可能性較高，對此，研究一個合理的防雷、接地設計顯得尤為重要。

2.1 山地光伏發電站的防雷設計

山地光伏發電站的防雷設計是一個系統性、復雜性的工程，必須從外部、內部共同采取必要的措施進行綜合性分析，設計。山地光伏發電站的防雷設計應當按照“逐層防護、綜合防護、多層防護、整體防護”的原則，按照國家相關規定以及標準，著重降低因雷擊而導致的光伏發電站設備損壞。雷擊會導致光伏發電站遭受較大的危害，雷擊的主要形式是雷電反擊、感應雷擊以及直擊雷。在工程的設計過程中，需要針對當地環境容易發生的雷擊形式以及光伏發電站實際的建筑類型進行綜合性設計，其主要的防護措施有兩點：（1）感應雷防護。感應雷主要是由靜電感應而形成的雷擊，也有可能是由電磁場形成。因為山地光伏發電站的特殊形式，其遭受感應雷擊的可能性比較高，對發電站內部的設計影響也有非常顯著的威脅。山地光伏發電站遭受雷擊的主要形式有兩方面，一方面，從交流并網供電線路而引發的雷電打擊；另一方面，由光伏發電系統的組件方陣而引發的雷電打擊。對此，為了有效的強化光伏發電站的防雷效果，可以在直流側設置一個雷擊防護裝置，并對線路的絕緣效果實行全面的強化；（2）直擊雷防護。并網光伏發電工程中，電池組件的布置普遍呈現均勻的現象，如果設計獨立的防雷裝置，則保護效果并不會十分理想，并且因為電池組件的數量較多，還會導致防雷裝置的成本非常高。對此，一般以光伏電池組件的金屬支構架作為接地保護裝置，并將該金屬構架與地面保持有效的連接，從而達到有效的防雷保護目的。

2.2 山地光伏發電站的接地設計

山地光伏發電站接地網絡主要是使用水平接地網為主，以垂直地極為輔的接地方式，水平接地極的連接主要是使用電能傳導性較好的材質，其實際的規格需要按照工程的詳細情況進行設計，垂直接地極普遍是使用鍍鋅鋼管，將其與水平鋪設的扁鋼進行焊接，從而形成一個完成的接地網。因為山地光伏發電站的海拔與空氣濕度等問題，其腐蝕問題相對于地面光伏發電站而言更加嚴重。對此，就需要對發電站的接地裝置實行必要的防腐處理。首先，可以對接地裝置表面敷設一層熱鍍鋅材料。使用熱鍍鋅材料使發電站的線路更加安全、有效，其通過高溫熱時所形成的鋅合金層具備顯著的防腐效果；其次，接地裝置宜使用銅制材料。考慮到發電站接地裝置的重要性以及銅制材料的穩定性、耐腐蝕性以及接地保護價值，綜合考慮之下，銅制材料是光伏發電站最理想的絕緣材料；最后，借助陰極保護法強化接地網的防腐效果。在光伏發電站中，合理預埋電位屬陰極的活潑金屬，并將其連接在保護金屬上。這樣的陰極保護法能夠顯著減緩腐蝕現象的發生。

結語：

綜上所述，本文所描述的山地光伏發電站電氣系統設計方案主要是當前行業中使用較為普遍的設計方式，隨著技術的不斷發展，相關工作人員應當時刻總結工作中的不足，不斷創新、完善更加先進、高質量的電氣系統設計，從而促使山地光伏發電站的整體建設質量得到穩定提升。

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（本文作者單位為：黑龍江省林業設計研究院 黑龍江 哈爾濱 150080）