徐麗麗

【摘要】：文章以某一50MWp大型并網(wǎng)光伏電站為例，對(duì)其電氣設(shè)計(jì)中的電站組成、電氣主接線(xiàn)、電氣設(shè)備的選擇及布置、電站過(guò)電壓保護(hù)及防雷接地展開(kāi)了細(xì)致的分析研討。

【關(guān)鍵詞】：大型；并網(wǎng)光伏電站；電氣設(shè)計(jì)

【前言】：本章背景50MWp大型并網(wǎng)光伏電站位于我國(guó)青藏高原的戈壁上，處于高原地區(qū)，大氣層十分稀薄，氣候干燥，加之日光透過(guò)率高，十分適合設(shè)置大型并網(wǎng)光伏電站。該大型并網(wǎng)光伏電站總?cè)萘可蠟?0MWp，共設(shè)置有500kWp光伏發(fā)電單元100個(gè)，四個(gè)光伏發(fā)電單元組成一個(gè)光伏方陣，一共設(shè)計(jì)25個(gè)光伏方陣，此外本電站還配套建設(shè)一座110kV的升壓站 [1]。本章以此50MWp大型并網(wǎng)光伏電站為背景，對(duì)其電氣設(shè)計(jì)從四個(gè)方面展開(kāi)了細(xì)致的分析探討，旨在提供一些該方面的理論參考，以下是具體內(nèi)容。

1、 電站組成

電站組成如圖1所示為文章背景50MWp大型并網(wǎng)光伏電站實(shí)景圖，屬于一座大型的光伏電站，采用多晶硅光伏組件發(fā)電，其中具有一萬(wàn)余塊多晶硅光伏組件，100臺(tái)直流配電柜，760臺(tái)匯流箱，以及100臺(tái)500kW/0.27kV的逆變器等設(shè)備[2]。

2、電氣主接線(xiàn)

文章背景大型并網(wǎng)光伏電站在工程設(shè)計(jì)上為50MWp的大容量接入，其中升壓站采用110kV的電壓等級(jí)將光伏電站的發(fā)電電能送出。通過(guò)一回110kV架空的輸電線(xiàn)路送出，接入到330kV的變電站中110kV側(cè)，通過(guò)升壓變壓器升至330kV接入電網(wǎng)，提升輸送電的安全性。升壓站的電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)，在110kV側(cè)采用變壓器-線(xiàn)路組的接線(xiàn)模式，110kV配電裝置配置一個(gè)主變進(jìn)、出線(xiàn)間隔，出線(xiàn)配置出線(xiàn)PT。10kV側(cè)采用單母線(xiàn)接線(xiàn)形式。包括10回10kV的電纜饋線(xiàn)，1回主變進(jìn)線(xiàn)，一回站變進(jìn)線(xiàn)，以及一組10Mvar的無(wú)功補(bǔ)償回路也接于此10kV母線(xiàn)段上。

本文中大型并網(wǎng)光伏電站在供電半徑的設(shè)計(jì)上過(guò)大，常常會(huì)出現(xiàn)難以提升供電質(zhì)量的問(wèn)題。因此在電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)上，建議將背景大型并網(wǎng)光伏電站劃分為南北兩個(gè)半部的供電區(qū)域，進(jìn)行分開(kāi)管理。同時(shí)為了結(jié)合大型并網(wǎng)光伏電站的運(yùn)行條件以及在電負(fù)荷上的性質(zhì)，為保障在各種運(yùn)行方式下，均可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量正常供電，在大型并網(wǎng)光伏電站的全場(chǎng)站用電在II段10kV母線(xiàn)上，和背景大型并網(wǎng)光伏電站的110kV的升壓站的10kV母線(xiàn)I段相接，同時(shí)還有2回備用電源，以及10kV的外接電源，避免電站在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)意外事故。

3、 電氣設(shè)備的選擇及布置

在大型并網(wǎng)光伏電站電氣設(shè)備的選擇和布置上，必須結(jié)合大型并網(wǎng)光伏電站的實(shí)地建設(shè)情況進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，同時(shí)還需要考慮大型并網(wǎng)光伏電站所在地的污染情況，在電氣設(shè)備的選擇和安裝中也需要將環(huán)境問(wèn)題考慮其中。就此大型并網(wǎng)光伏電站而言，110kV升壓站主變壓器采用50MVA三相雙繞組有載調(diào)壓自冷變壓器，采用戶(hù)外布置。大型并網(wǎng)光伏電站的110kV的配電裝置采用戶(hù)外敞開(kāi)式布置方式，放置于升壓站的南側(cè)。110kV的斷路器采用SF6戶(hù)外瓷柱式高原型斷路器。此外為了保障電站關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)作安全性，將中控室、繼保室以及高低壓配電室等設(shè)置于綜合樓控制室內(nèi)，將綜合控制室設(shè)置于升壓站的北側(cè)，并配以采暖、空調(diào)等設(shè)施，保障其最佳工作溫度環(huán)境。在電站的北半?yún)^(qū)域采用戶(hù)外布置的模式，選用箱式變電站。電站的10kV電纜的分支箱，采用戶(hù)外設(shè)置，并采用四分支形式；電站10kV以及0.4kV的電纜均選用阻燃電纜，并結(jié)合電站的實(shí)際地質(zhì)情況選用交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鍇裝耐寒型的電纜（圖2所示），避免出現(xiàn)電纜損壞的問(wèn)題[3]。

圖2 交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鍇裝耐寒型電纜

4、電站過(guò)電壓保護(hù)及防雷接地

在大型并網(wǎng)光伏電站的電氣設(shè)計(jì)中，電站得過(guò)電壓保護(hù)以及防雷接地設(shè)計(jì)也是其中十分重要的一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，就文章背景大型并網(wǎng)光伏電站而言，在過(guò)電壓保護(hù)以及防雷接地設(shè)計(jì)上，可采用逆變器室的自身金屬屋面作為其過(guò)電壓保護(hù)的接閃器，同時(shí)將逆變室內(nèi)部的四角鋼筋設(shè)置下引線(xiàn)，并將逆變器室內(nèi)設(shè)置的關(guān)鍵電氣設(shè)備均實(shí)現(xiàn)可靠接地，達(dá)到過(guò)壓保護(hù)效果。此外為了避免出線(xiàn)線(xiàn)路的雷電侵入問(wèn)題，導(dǎo)致對(duì)10kV電纜母線(xiàn)的損害，可在每臺(tái)箱式變電站的高壓側(cè)均裝設(shè)一組避雷器[4]。而為了避免因?yàn)橄涫阶冸娬镜鸟詈线^(guò)電壓?jiǎn)栴}，以及雷電感應(yīng)導(dǎo)致的過(guò)電壓?jiǎn)栴}對(duì)大型并網(wǎng)光伏電站中的低壓設(shè)備造成危害問(wèn)題，也需要在電站的低壓側(cè)也裝設(shè)一組避雷器。

在文章背景大型并網(wǎng)光伏電站的升壓站過(guò)電壓保護(hù)及防雷接地措施上，可結(jié)合電站的實(shí)際情況，設(shè)置避雷針，實(shí)現(xiàn)對(duì)全升壓站的防雷保護(hù)，同時(shí)還需要在升壓站內(nèi)的母線(xiàn)進(jìn)行間隔設(shè)置，在進(jìn)、出線(xiàn)間隔配置110kV避雷器。此外還必須保障升壓站內(nèi)的所有電氣設(shè)備均實(shí)現(xiàn)完全可靠的接地，和主接地網(wǎng)可靠連接，保障電氣設(shè)備的接地性能良好。

結(jié)束語(yǔ)：

就大型并網(wǎng)光伏電站而言，其電氣設(shè)計(jì)的質(zhì)量會(huì)直接影響到整個(gè)電站的運(yùn)作情況，對(duì)發(fā)電量以及發(fā)電經(jīng)濟(jì)性的均會(huì)產(chǎn)生諸多的影響。文章從電站組成及工作原理、電氣主接線(xiàn)、電氣設(shè)備的選擇及布置、電站過(guò)電壓保護(hù)及防雷接地幾個(gè)方面對(duì)文章的背景大型并網(wǎng)光伏電站的電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行了細(xì)致的介紹和分析，并在文章中提出一些可參考的觀(guān)點(diǎn)。希望可在我國(guó)大力發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)的背景下，為我國(guó)數(shù)量龐大的大型并網(wǎng)光伏電站在電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中以參考和啟迪，不斷提升大型并網(wǎng)光伏電站的電氣水平，促進(jìn)大型并網(wǎng)光伏電站的進(jìn)一步發(fā)展，為我國(guó)綠色電力走上新的臺(tái)階提供幫助。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]李乃永，梁軍，趙義術(shù)等.并網(wǎng)光伏電站的動(dòng)態(tài)建模與穩(wěn)定性研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011，31（10）：12-18.

[2]李芬，陳正洪，蔡濤等.并網(wǎng)光伏系統(tǒng)性能精細(xì)化評(píng)估方法研究[J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2013，34（6）：974-983.

[3]孔令國(guó)，蔡國(guó)偉.大規(guī)模并網(wǎng)光伏電站的逆變器控制方法研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013，（22）：57-63.

[4]張博越，劉宗歧，李建林等.基于復(fù)合控制策略的并網(wǎng)光伏電站機(jī)電暫態(tài)仿真模型研究[J].電器與能效管理技術(shù)，2016，（16）：66-71.