地面光伏電站電氣設計要點研究

王瑞平

摘要：傳統(tǒng)發(fā)電形式主要是火力發(fā)電，盡管這種發(fā)電形式能夠為人們提供充足的電能，但是在實施火力發(fā)電的過程中，不僅僅會消耗大量能源物質，還會造成環(huán)境污染。基于此，開展新能源發(fā)電勢在必行。目前，我國各個地區(qū)開展光伏發(fā)電，這種發(fā)電形式主要利用太陽能實施發(fā)電，在一定程度上降低能源物質消耗量，推進電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。地面并網光伏電站作為常見的光伏發(fā)電站，為保證地面并網光伏電站發(fā)電質量，應采取適當?shù)募夹g手段實施發(fā)電站內部電氣系統(tǒng)設計，避免電氣系統(tǒng)在后期使用過程中出現(xiàn)問題，從根本的角度上保證地面并網光伏電站穩(wěn)定運行。

關鍵詞：光伏電站;設計;電氣系統(tǒng)

一、光伏電站系統(tǒng)的特點

1.1隨機性

在實際工作中，光伏發(fā)電站的運行具有一定的隨機性，因此其在工作當中無法有效的進行電力平衡計劃，其在工作當中也就無法實現(xiàn)獨立運行。

1.2光伏電站系統(tǒng)的工作具有時間的限制

光伏發(fā)電站的運行通查昂需要大量的太陽輻射能作為之處，因此其只能夠在白天運行，若是雨雪天氣，則其發(fā)電效率相對較低。這種現(xiàn)象也可將其看做是其發(fā)電效率是隨著太陽能的變化而變化的，在中午太陽能強時，其工作強度也非常的高，也就是光伏發(fā)電站系統(tǒng)中午時間的發(fā)電強度是最大的。

1.3受天氣的影響

同過觀察和分析可發(fā)現(xiàn)，光伏發(fā)電站的工作在很大程度上是由天氣決定的。因其運行需要較強的太陽能，因此在陰雨、雪等天氣，則其發(fā)電量就會大幅度的降低。

1.4時刻處于備用狀態(tài)

光伏發(fā)電站以及并網光伏發(fā)電等都具有其自身的特點，在其運行當中不可隨意啟停設備。因此在其運行中，技術人員須保證其中的相關設備和機械是處于備用旋轉的狀態(tài)，為光伏發(fā)電站的工作提供幫助。

1.5有非常遠的傳輸距離

我國社會經濟的發(fā)展以及人們生活水平的提高導致其對能源的需求量更高。太陽能的大量開發(fā)以及利用要求其在工作中需要加強對太陽能的開發(fā)以及收集，其通常集中在日照時間長以及強度大的荒漠地區(qū)，但是該地區(qū)收集的太陽能要傳輸很多的距離，才可以將其傳輸?shù)叫枰牡貐^(qū)。

二、光伏電站電氣主接線設計

電氣主接線設計作為發(fā)電站內部電氣系統(tǒng)設計重要環(huán)節(jié)，在實施電氣主接線設計之前，需要對電氣系統(tǒng)結構和光伏發(fā)電站規(guī)模等方面綜合分析，并按照分析結果制定合理的光伏發(fā)電站電氣主接線設計方案，避免在電氣主接線設計過程中出現(xiàn)問題，從根本的角度上保證電氣主接線設計質量。光伏電站在發(fā)電過程中會出現(xiàn)電氣系統(tǒng)升壓現(xiàn)象，因此，在進行電氣系統(tǒng)主接線設計時，應重點考慮電站內部電壓變化趨勢，確保電氣系統(tǒng)主接線設計的合理性。

本文中介紹的地面并網光伏電站中所采用的電氣系統(tǒng)電壓等級為0.38kV，接地方式為動力電和照明用電公用的接地方式，在光伏電廠經濟條件允許的狀況下，可以從外網處引入電源系統(tǒng)，并將備用電源與發(fā)電母線進行有效結合，并在電源處安裝自動化裝置，確保地面并網光伏電站中電源系統(tǒng)向著自動化方向轉變。對于經濟發(fā)展緩慢的城市，可以適當?shù)目s小光伏電站建設規(guī)模，在這種條件下，應采用光伏電站自身用電實施低壓配電裝置安裝，并將電箱實施變壓連接，從而提升地面并網光伏電站運行效率。

三、光伏電站的防雷接地設計

3.1光伏電站防雷

1.直擊雷防護

眾所周知，直擊雷對電源系統(tǒng)有著不可磨滅的影響，因此，加強光伏電站直擊雷防護工作對電站穩(wěn)定運行有著不可忽視的作用。而且地面并網光伏電站布置區(qū)域廣泛，電池組件高度差相對較低，在這種條件下設置獨立避雷裝置，勢必增加光伏電站建設成本，對電站發(fā)電效率等方面也有很大的影響。因此在實施光伏電站直擊雷防護的過程中，可以采用將電池組件、金屬構件與主接地網連接的方式，降低雷電對光伏電網造成的干擾。在出現(xiàn)雷電襲擊電池組件金屬框架的現(xiàn)象時，接地裝置能夠有效的分散雷電對電氣系統(tǒng)造成的干擾，從根本的角度上保障地面并網光伏電站穩(wěn)定運行。除此之外，在光伏電站建設完成時，需要在電站周邊設立避雷裝置，有效控制電站正在雷電襲擊過程中出現(xiàn)電位升高現(xiàn)象，保障光伏電站內部工作人員人身安全。

2.感應雷防護

由于光伏電站處于長時間運行的狀態(tài)，其出現(xiàn)感應雷電的可能性較高，直接影響光伏電站中電氣設備運行效果。基于此，制定光伏電站感應雷防護措施，降低感應雷對光伏電站產生的影響。對于光伏電站感應雷防護來說，常見的防護技術是從感應雷來源上實施雷電防護，即從交流并網供電線路和光伏系統(tǒng)組件直流線路兩個方面控制感應雷入侵，在這個過程中可以按照地面并網光伏電站結構安裝直流匯流箱，并在光伏電網中安裝逆變器裝置，在發(fā)生感應雷電襲擊時，有效轉移感應雷電，進一步實現(xiàn)感應雷防護的目的。

3.2光伏系統(tǒng)接地

1.接地網的通常設計

水平接地網作為光伏電站常見接地形式。在設計之前需要對光伏電站結構和占地面積等方面綜合分析，并按照實際工程設計要求采用熱鍍鋅扁鋼進行接地網設計。在這個過程中需要保證接地網與光伏電站避雷裝置有效連接，有效實現(xiàn)地面并網光伏電站防雷接地保護的目的。

2.接地網防腐設計

接地網在長時間使用過程中會受到外界多方面因素的干擾，造成接地網腐蝕，直接影響光伏電站接地網運行效果。針對于這一點，必須對光伏電站接地網實施防腐處理。對于光伏電站接地網來說，常見的防腐設計包括以下幾個方面：第一，采用熱鍍鋅材料進行接地網設計，由于其自身具備一定防腐性能，采用這種材料進行光伏電站接地網設計，能夠從一定角度上提升基地網防腐效果。第二，眾所周知，銅質材料具有良好的防腐性，因此，采用銅質材料進行光伏電站接地網設計，能夠緩解接地網受腐蝕情況。第三，在接地網周邊埋入等電位的活潑金屬能夠避免接地網受到腐蝕，其原理在于活潑金屬與接地網連接的過程中，能夠緩解節(jié)點網出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，進一步保障接地網質量。第四，在進行接地裝置埋設過程中，應保證接地裝置埋設位置在凍土層以下，有效阻擋外界因素對接地裝置干擾，全面落實接地裝置腐蝕防護要求。

四、光伏電站電纜敷設設計

與普通發(fā)電站相比，地面并網光伏電站占地面積廣闊，各個單元發(fā)電站通過發(fā)電母線進行輻射式連接。在實施光伏發(fā)電過程中，單元發(fā)電站中電量驟升。因此，在進行光伏電站電纜敷設連接時，需要采用“T”型連接方式，減少電纜敷設數(shù)量，在實現(xiàn)電纜高質量敷設的同時，降低光伏電站電纜敷設過程的資金投入。

平地光伏電站光伏陣列區(qū)域電纜宜采用直埋敷設，直埋電纜宜敷設至凍土之下，由于地面光伏電站大都在西北部，凍土很深，如果直埋則現(xiàn)場工程量則會很大且現(xiàn)場施工時往往不采用回填土。此時應采用耐寒電纜，電纜長度留出余量，為了防止電纜損傷由凍土層敷設至非凍土層時加穿一段電纜保護管。通過這樣的措施既能節(jié)省大量投資，又能保證電纜的安全運行。山地光伏電站光伏陣列區(qū)域電纜宜采用電纜橋架加直埋相結合的敷設方式，電纜橋架順地勢而敷設，考慮到散水及雜草的影響，高度不低于公分。電纜橋架應采用鍍鋅橋架或玻璃鋼橋架。

五、結束語

綜上可知，能源的消耗隨著國家經濟的發(fā)展而日漸增加，地面并網光伏發(fā)電的發(fā)展提高了太陽能的利用效率，但是其電氣設計是非常重要的，在建設中需要確保其電氣系統(tǒng)的合理性。通過對地面并網光伏電站電氣設計進行探究，以期促進行業(yè)的跨越式進步。隨著光伏產業(yè)的發(fā)展，要更加重視光伏電站的設計工作，才能更好的實現(xiàn)光伏產業(yè)的持續(xù)性發(fā)展，才能不斷提升光伏發(fā)電的服務質量。

參考文獻

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