论文部分内容阅读
【摘要】：文章以某一50MWp大型并网光伏电站为例，对其电气设计中的电站组成、电气主接线、电气设备的选择及布置、电站过电压保护及防雷接地展开了细致的分析研讨。
【关键词】：大型；并网光伏电站；电气设计
【前言】：本章背景50MWp大型并网光伏电站位于我国青藏高原的戈壁上，处于高原地区，大气层十分稀薄，气候干燥，加之日光透过率高，十分适合设置大型并网光伏电站。该大型并网光伏电站总容量上为50MWp，共设置有500kWp光伏发电单元100个，四个光伏发电单元组成一个光伏方阵，一共设计25个光伏方阵，此外本电站还配套建设一座110kV的升压站 [1]。本章以此50MWp大型并网光伏电站为背景，对其电气设计从四个方面展开了细致的分析探讨，旨在提供一些该方面的理论参考，以下是具体内容。
1、 电站组成
电站组成如图1所示为文章背景50MWp大型并网光伏电站实景图，属于一座大型的光伏电站，采用多晶硅光伏组件发电，其中具有一万余块多晶硅光伏组件，100台直流配电柜，760台汇流箱，以及100台500kW/0.27kV的逆变器等设备[2]。
2、电气主接线
文章背景大型并网光伏电站在工程设计上为50MWp的大容量接入，其中升压站采用110kV的电压等级将光伏电站的发电电能送出。通过一回110kV架空的输电线路送出，接入到330kV的变电站中110kV侧，通过升压变压器升至330kV接入电网，提升输送电的安全性。升压站的电气主接线设计，在110kV侧采用变压器-线路组的接线模式，110kV配电装置配置一个主变进、出线间隔，出线配置出线PT。10kV侧采用单母线接线形式。包括10回10kV的电缆馈线，1回主变进线，一回站变进线，以及一组10Mvar的无功补偿回路也接于此10kV母线段上。
本文中大型并网光伏电站在供电半径的设计上过大，常常会出现难以提升供电质量的问题。因此在电气主接线的设计上，建议将背景大型并网光伏电站划分为南北两个半部的供电区域，进行分开管理。同时为了结合大型并网光伏电站的运行条件以及在电负荷上的性质，为保障在各种运行方式下，均可实现高质量正常供电，在大型并网光伏电站的全场站用电在II段10kV母线上，和背景大型并网光伏电站的110kV的升压站的10kV母线I段相接，同时还有2回备用电源，以及10kV的外接电源，避免电站在运行过程中出现意外事故。
3、 电气设备的选择及布置
在大型并网光伏电站电气设备的选择和布置上，必须结合大型并网光伏电站的实地建设情况进行针对性的设计，同时还需要考虑大型并网光伏电站所在地的污染情况，在电气设备的选择和安装中也需要将环境问题考虑其中。就此大型并网光伏电站而言，110kV升压站主变压器采用50MVA三相双绕组有载调压自冷变压器，采用户外布置。大型并网光伏电站的110kV的配电装置采用户外敞开式布置方式，放置于升压站的南侧。110kV的断路器采用SF6户外瓷柱式高原型断路器。此外为了保障电站关键设备的运作安全性，将中控室、继保室以及高低压配电室等设置于综合楼控制室内，将综合控制室设置于升压站的北侧，并配以采暖、空调等设施，保障其最佳工作温度环境。在电站的北半区域采用户外布置的模式，选用箱式变电站。电站的10kV电缆的分支箱，采用户外设置，并采用四分支形式；电站10kV以及0.4kV的电缆均选用阻燃电缆，并结合电站的实际地质情况选用交联聚乙烯绝缘钢带锴装耐寒型的电缆（图2所示），避免出现电缆损坏的问题[3]。
图2 交联聚乙烯绝缘钢带锴装耐寒型电缆
4、电站过电压保护及防雷接地
在大型并网光伏电站的电气设计中，电站得过电压保护以及防雷接地设计也是其中十分重要的一个设计环节，就文章背景大型并网光伏电站而言，在过电压保护以及防雷接地设计上，可采用逆变器室的自身金属屋面作为其过电压保护的接闪器，同时将逆变室内部的四角钢筋设置下引线，并将逆变器室内设置的关键电气设备均实现可靠接地，达到过压保護效果。此外为了避免出线线路的雷电侵入问题，导致对10kV电缆母线的损害，可在每台箱式变电站的高压侧均装设一组避雷器[4]。而为了避免因为箱式变电站的耦合过电压问题，以及雷电感應导致的过电压问题对大型并网光伏电站中的低压设备造成危害问题，也需要在电站的低压侧也装设一组避雷器。
在文章背景大型并网光伏电站的升压站过电压保护及防雷接地措施上，可结合电站的实际情况，设置避雷针，实现对全升压站的防雷保护，同时还需要在升压站内的母线进行间隔设置，在进、出线间隔配置110kV避雷器。此外还必须保障升压站内的所有电气设备均实现完全可靠的接地，和主接地网可靠连接，保障电气设备的接地性能良好。
结束语：
就大型并网光伏电站而言，其电气设计的质量会直接影响到整个电站的运作情况，对发电量以及发电经济性的均会产生诸多的影响。文章从电站组成及工作原理、电气主接线、电气设备的选择及布置、电站过电压保护及防雷接地几个方面对文章的背景大型并网光伏电站的电气设计进行了细致的介绍和分析，并在文章中提出一些可参考的观点。希望可在我国大力发展绿色经济的背景下，为我国数量庞大的大型并网光伏电站在电气设计的过程中以参考和启迪，不断提升大型并网光伏电站的电气水平，促进大型并网光伏电站的进一步发展，为我国绿色电力走上新的台阶提供帮助。
【参考文献】：
[1]李乃永，梁军，赵义术等.并网光伏电站的动态建模与稳定性研究[J].中国电机工程学报，2011，31（10）：12-18.
[2]李芬，陈正洪，蔡涛等.并网光伏系统性能精细化评估方法研究[J].太阳能学报，2013，34（6）：974-983.
[3]孔令国，蔡国伟.大规模并网光伏电站的逆变器控制方法研究[J].电力系统保护与控制，2013，（22）：57-63.
[4]张博越，刘宗歧，李建林等.基于复合控制策略的并网光伏电站机电暂态仿真模型研究[J].电器与能效管理技术，2016，（16）：66-71.
【关键词】：大型；并网光伏电站；电气设计
【前言】：本章背景50MWp大型并网光伏电站位于我国青藏高原的戈壁上，处于高原地区，大气层十分稀薄，气候干燥，加之日光透过率高，十分适合设置大型并网光伏电站。该大型并网光伏电站总容量上为50MWp，共设置有500kWp光伏发电单元100个，四个光伏发电单元组成一个光伏方阵，一共设计25个光伏方阵，此外本电站还配套建设一座110kV的升压站 [1]。本章以此50MWp大型并网光伏电站为背景，对其电气设计从四个方面展开了细致的分析探讨，旨在提供一些该方面的理论参考，以下是具体内容。
1、 电站组成
电站组成如图1所示为文章背景50MWp大型并网光伏电站实景图，属于一座大型的光伏电站，采用多晶硅光伏组件发电，其中具有一万余块多晶硅光伏组件，100台直流配电柜，760台汇流箱，以及100台500kW/0.27kV的逆变器等设备[2]。
2、电气主接线
文章背景大型并网光伏电站在工程设计上为50MWp的大容量接入，其中升压站采用110kV的电压等级将光伏电站的发电电能送出。通过一回110kV架空的输电线路送出，接入到330kV的变电站中110kV侧，通过升压变压器升至330kV接入电网，提升输送电的安全性。升压站的电气主接线设计，在110kV侧采用变压器-线路组的接线模式，110kV配电装置配置一个主变进、出线间隔，出线配置出线PT。10kV侧采用单母线接线形式。包括10回10kV的电缆馈线，1回主变进线，一回站变进线，以及一组10Mvar的无功补偿回路也接于此10kV母线段上。
本文中大型并网光伏电站在供电半径的设计上过大，常常会出现难以提升供电质量的问题。因此在电气主接线的设计上，建议将背景大型并网光伏电站划分为南北两个半部的供电区域，进行分开管理。同时为了结合大型并网光伏电站的运行条件以及在电负荷上的性质，为保障在各种运行方式下，均可实现高质量正常供电，在大型并网光伏电站的全场站用电在II段10kV母线上，和背景大型并网光伏电站的110kV的升压站的10kV母线I段相接，同时还有2回备用电源，以及10kV的外接电源，避免电站在运行过程中出现意外事故。
3、 电气设备的选择及布置
在大型并网光伏电站电气设备的选择和布置上，必须结合大型并网光伏电站的实地建设情况进行针对性的设计，同时还需要考虑大型并网光伏电站所在地的污染情况，在电气设备的选择和安装中也需要将环境问题考虑其中。就此大型并网光伏电站而言，110kV升压站主变压器采用50MVA三相双绕组有载调压自冷变压器，采用户外布置。大型并网光伏电站的110kV的配电装置采用户外敞开式布置方式，放置于升压站的南侧。110kV的断路器采用SF6户外瓷柱式高原型断路器。此外为了保障电站关键设备的运作安全性，将中控室、继保室以及高低压配电室等设置于综合楼控制室内，将综合控制室设置于升压站的北侧，并配以采暖、空调等设施，保障其最佳工作温度环境。在电站的北半区域采用户外布置的模式，选用箱式变电站。电站的10kV电缆的分支箱，采用户外设置，并采用四分支形式；电站10kV以及0.4kV的电缆均选用阻燃电缆，并结合电站的实际地质情况选用交联聚乙烯绝缘钢带锴装耐寒型的电缆（图2所示），避免出现电缆损坏的问题[3]。
图2 交联聚乙烯绝缘钢带锴装耐寒型电缆
4、电站过电压保护及防雷接地
在大型并网光伏电站的电气设计中，电站得过电压保护以及防雷接地设计也是其中十分重要的一个设计环节，就文章背景大型并网光伏电站而言，在过电压保护以及防雷接地设计上，可采用逆变器室的自身金属屋面作为其过电压保护的接闪器，同时将逆变室内部的四角钢筋设置下引线，并将逆变器室内设置的关键电气设备均实现可靠接地，达到过压保護效果。此外为了避免出线线路的雷电侵入问题，导致对10kV电缆母线的损害，可在每台箱式变电站的高压侧均装设一组避雷器[4]。而为了避免因为箱式变电站的耦合过电压问题，以及雷电感應导致的过电压问题对大型并网光伏电站中的低压设备造成危害问题，也需要在电站的低压侧也装设一组避雷器。
在文章背景大型并网光伏电站的升压站过电压保护及防雷接地措施上，可结合电站的实际情况，设置避雷针，实现对全升压站的防雷保护，同时还需要在升压站内的母线进行间隔设置，在进、出线间隔配置110kV避雷器。此外还必须保障升压站内的所有电气设备均实现完全可靠的接地，和主接地网可靠连接，保障电气设备的接地性能良好。
结束语：
就大型并网光伏电站而言，其电气设计的质量会直接影响到整个电站的运作情况，对发电量以及发电经济性的均会产生诸多的影响。文章从电站组成及工作原理、电气主接线、电气设备的选择及布置、电站过电压保护及防雷接地几个方面对文章的背景大型并网光伏电站的电气设计进行了细致的介绍和分析，并在文章中提出一些可参考的观点。希望可在我国大力发展绿色经济的背景下，为我国数量庞大的大型并网光伏电站在电气设计的过程中以参考和启迪，不断提升大型并网光伏电站的电气水平，促进大型并网光伏电站的进一步发展，为我国绿色电力走上新的台阶提供帮助。
【参考文献】：
[1]李乃永，梁军，赵义术等.并网光伏电站的动态建模与稳定性研究[J].中国电机工程学报，2011，31（10）：12-18.
[2]李芬，陈正洪，蔡涛等.并网光伏系统性能精细化评估方法研究[J].太阳能学报，2013，34（6）：974-983.
[3]孔令国，蔡国伟.大规模并网光伏电站的逆变器控制方法研究[J].电力系统保护与控制，2013，（22）：57-63.
[4]张博越，刘宗歧，李建林等.基于复合控制策略的并网光伏电站机电暂态仿真模型研究[J].电器与能效管理技术，2016，（16）：66-71.