《光伏发电站电气部分设计【4700字】》

光伏发电站电气部分设计目录TOC\o"1-3"\h\u3539摘要 第1章引言1.1研究背景光伏发电是新能源领域成熟的发电方式，其系统成本接近风力发电。它具有施工周期短、适应性广、运行维护量小、清洁环保等优点，在世界范围内得到了广泛的应用。中国西部海拔高，日照充足，太阳能资源丰富，发展潜力巨大。1990年底，光伏产业进入快速发展轨道。1997年，美国首次提出“万顶”计划，加快发展国内光伏发电产业。德国颁布了提高光伏发电价格的法律法规，并取得了显著成效。目前，在国家政策支持下，国内光伏主业进入快速发展期。1.2研究意义中国对能源有巨大的需求。传统的能源结构以煤、石油和天然气为主。加快发展新能源和可再生能源，构建新的综合能源供应体系。近年来，中国越来越依赖能源进口。由于海上石油运输风险大，跨境管道建设安全，国际能源价格波动较大。如果能源储备量小，将难以应对能源安全的严峻形势。因此，研究光伏发电是改善环境问题、缓解能源短缺的有效途径。通过本课题的研究，对光伏发电的电气设计具有一定的指导作用。第2章光伏发电系统的基本构成2.1控制器在光伏发电系统中，控制器不仅是一个非常关键的控制系统，也是一个非常关键的管理系统。一般来说，为了确定控制器，除了考虑系统的不同功能外，还必须考虑系统的负载能力和系统的任务。控制器的主要功能是控制蓄电池的充放电，防止蓄电池的过充和欠充，保护蓄电池的使用寿命；负载控制，控制输出电压满足负载要求，根据以前的设计，在一定程度上改变负载的输出，保证正常运行。对于负载对象，完成系统所需的所有功能和扩展：备用电源的切换控制。当控制器检查太阳能发电是否满足负荷要求时，可自动切换外部电源或备用电源。2.2逆变器在光伏发电系统中，太阳能光伏组件产生的电流通常是直流电，但实际上大部分是交流负载，因此有必要将直流电转换为交流电。一般来说，根据电网的连接情况，逆变器可分为两类：一类是并网逆变器，另一类是离线逆变器。（1）关于离网逆变器。一般来说，它不仅具有短路保护功能，还具有欠压保护功能。同时，它可以稳定频率。此外，还可以输出纯正弦波。具有过载保护功能，电压稳定。该逆变器具有可靠性高、效率高、稳定性好等优点。一般来说，无并网逆变器不仅适用于供电领域，也适用于无人值守的边防岛。此外，它还可用于风力发电站、油田设备、通信基站等，此外，它还可用于家用太阳能发电系统。一般来说，并网逆变器有两种，一种是两级，另一种是单级。一般来说，为了确定使用哪种类型的反演，我们需要参考能量转换的形式。一般形式不同，所选类型也不同。对于单级逆变器，通常采用一次能量转换。选择它有很多好处。它不仅大大降低了质量，而且大大减少了面积。此外，它还可以跟踪系统的最大功率，提高系统的效率。大型逆变器一般采用单级结构。额定输出功率：用逆变电源描述负载。当输出功率因数为1时，所谓的额定功率是额定电流和电压相乘的结果。如果提高变频器的变频效率，可以提高系统的发电能力。为了保证逆变器的正常运行，我们需要采取多种措施，不仅要进行短路保护，还要进行过电压保护和过电流保护。如果换流器功率较高，也可以使用相位保护。此外，它们还可以通过超温范围内的警报进行保护。此外，还提供欠压保护。2.3其他辅助元件2.3.1线缆光伏电缆可以用作电缆，但其成本不低，尽量不要购买。如果距离较短，可以使用BV电缆。2.3.2防雷器一般来说，它不同于普通的避雷器。通常我们使用高压直流避雷器。普通避雷器的工作电压可为AC380V或AC220V，专用光伏避雷器的工作电压可为DC1000V。2.3.3双向电表通常，系统用户不仅需要安装光伏电表，还需要安装双向电表。每天，光伏系统产生的电首先通过光伏计量表，光伏能源自发使用。当电力不足时，电网将正常向用户供电。第3章光伏发电电气一次系统的设计3.1系统总体方案设计本项目总装机容量为80mwp。这个阶段是项目的第一阶段。计划建设40Mwp，第二阶段计划建设40Mwp。本期工程接入系统方案在现场建设一座110kV升压站。考虑到总容量为80MWp2*40MVA，1*40MVA主变以架空线路的形式接入变电站母线侧，型号为LGJ-240，满足工程送出，线路长度为4.5km。3.2站址选择根据光伏电站接入电力系统的方案，本光伏电站将建设一座110kV升压站。结合太阳能光伏阵列的布局，考虑集输站的接入距离、建设用地的建设、运营和维护等因素，110kV升压站最终位于现有光伏场的西北侧。该方案具有以下优点：靠近系统变电所，良好的并网条件可节省投资；地形相对平坦，减少土方量，不占用光伏阵列的有利面积；位于电厂中心区，可降低损耗，保证电力供应电厂系统发电效率。3.3电气主接线方式本项目共建设发电机组401兆瓦。每台MWP发电机组产生的直流电经14个直流分线箱（12进16出，2进7出）转换成交流电，再经1000KVA升压变压器并联，电压由270V升至35kV。新建110kV升压站35kV侧接3根35kV电缆后，每台MWP发电机组产生的直流电经40MVA主变升压至110kV，再经一次升压至110kV。110kV出线接黔西变110kV母线侧，距本工程4.5km。光伏电站建设110kv升压站，包括35kv高压配电室、SVG室、低压配电室和继电保护室。本工程35kV主接线采用单母线分段接线方式。八段七合一，包括一台接地变压器、一台后Pt避雷器、一台后SVG、一台后出线、三台后出线、一台备用。110kV侧采用单母线连接，110kV架空线路接入变电所110kV母线侧。3.4集电线路接线方式现场集电线路电压等级初步考虑为35kV或10kV。通过对两种电压水平的比较，确定了合适的集电极电压水平。鉴于光伏电站装机容量大，考虑到10KV电压等级集电线路的传输容量小、运行损耗大，建议电站集电线路采用35kV，即每台光伏机组与箱式变压器组合。采用单元接线，箱变容量为1000KVA，电压比为36.75±2*2.5%/0.27kv。根据所选电站升压设计方案，现场集电线路选择35kV电压等级，即每台机组升压至35kV后，组装35kV集电线路，整个三回集电线路接入110kV升压站35kV侧。各逆变器室、110kV升压站各集电线路采用电缆直埋。3.5光伏发电单元电气主接线3.5.1光伏机组连接方式本工程发电机组采用1MW，由40台发电机组成。具体设计方案：光伏模块由20串1并联光伏阵列组成，200组光伏阵列通过14个直流分路箱（1612进12出，7进7出）组成1兆瓦发电机组。电流通过后，两台500kw的逆变器连接到两个直流主配电箱（7进1出），一个箱式变电站（35/0.27kv）连接到逆变器。箱式变电站升压至35kv，接入110kv升压站35kv配电室。3.5.2光伏机组与箱式变压器组合光伏发电机组与箱式变电站的组合采用单元接线方式：发电机组与升压箱式变电站相连。光伏机组出口电压为0.27kV。根据逆变器安装布置要求，逆变器布置在室内，箱式变压器布置在室外。3.5.3箱式变电站高压侧接线方式本工程共需安装40座35kV箱式变电站。这些变电站的高压侧并联。3.6主要电气设备的选择由于本工程缺乏系统参数，110kv相关设备的短路电流等级暂按40kA设计；35kv相关设备的短路电流等级暂按31.5kA选择，待接入系统设计院正式批准后进行检查和修改。通过计算确定短路电流。电气设备的选择如下：（1）光伏组件技术参数表3-1光伏组件技术参数峰值功率（Wp）250最佳工作电流（A）8.39最佳工作电压（V）29.8短路电流（A）8.92开路电压（V）37.6最大系统电压（V）1000VDC（IEC）或者602VDC（UL）组件效率15.3峰值功率温度系数-0.42%开路电压温度系数-0.32%短路电流温度系数0.05%组件系数（mm）1650x992x40重量（kg）18.5（2）逆变器本工程选用箱式集成逆变器。每个逆变器室由两个配电柜、两个500kw逆变器和通信设施组成。500kw逆变器及3-9配电柜参数见表。（3）直流配电柜直流主配电箱的主要功能是起到汇流和直流配电的作用。安装在换流站机房，直流汇流监控箱与换流站之间。内置输入组串联过载和过电压保护装置。采用IP20防护等级。表3-2直流主配电柜性能表序号型号参数1额定功率10-1000kW2额定电压（DC）440-850V3绝缘电压1000V4防雷保护光伏专用防雷模块5尺寸规格600*800*22006重量80kg7防护等级IP20（4）直流汇流箱表3-3直流汇流箱性能表序号型号GSL1最大开路电压1000V2最大输入路数163每路输入电流5/10/15/20A4防水端子PG255机壳防水等级IP656体积（宽X高X深）600mmx550mmx200mm7重量25kg8环境温度-25℃-+60℃9环境湿度0~99%（5）主变压器本工程选用一台容量为40MVA三相油浸有载调压双绕组节能型变压器，电压等级为115士8*1.25%/37kV，接线组别为YNd11。中性点经隔离开关接地。主要电气参数如下：型号：SZ11-40000/110额定容量：40MVA，电压组合：115x8*1.25%/37kv，接线号：yn，d11，阻抗电压：Uk=10.5%，主变接地方式：110kv中性点采用直接和间隙接地。主变中性点设备：隔离开关：GW4-72.5W/630电流互感器：100-200-400/LA，5P30。（6）断路器110kV断路器采用户外交流单体断路器和陶瓷柱型六氟化硫断路器，可靠性高，运行性能好。技术参数如下：系统额定电压：110kv，最大工作电压：126kv，额定电流：1600A，额定通断电流：40kA，操作机构：弹簧操作机构。（7）电流互感器选用110kV电流互感器为LB6-126W，主要技术参数如下：设备额定电压：126kV额定一次电流：200-400-800A，额定二次电流：lA。（8）110kV电压互感器110kV电压互感器选用户外、单相，型号为TYD110/13-0.2油浸瓷箱式电容式电压互感器。（9）35kV高压开关柜35kV配电装置采用Kyn58A-40.5型铠装移动装置，是一种三相50Hz室内成套设备。一次元件主要有断路器操动机构（弹簧操动机构）、电流互感器、避雷器等，动作灵活，供电可靠。（10）无功补偿为了补偿变压器的无功功率损耗，降低线路的功率损耗，降低线路的电压损耗，应按照就地无功补偿的原则进行无功补偿。本阶段在电站35kV侧设置无功自动补偿装置。无功补偿容量按装机容量的25%配置。35kV母线采用容量为10mvar的动态无功补偿装置，满足电感10mvar对电容10mvar的调节范围。最终无功补偿容量应基于经审查和批准的接入系统。（11）35kV接地方式35kV主接线拟采用单母线接线。经计算，本工程35kV线路电容电流ic=26.62a，大于本规范规定的10A允许值。为了消除单相接地电弧的过电压，可能会对电气设备造成损坏，甚至导致接地绝缘击穿。35kV接地方式初步考虑采用小电阻中性点接地变压器。接地电阻按200计算。限流100A，灭弧时间10s，接地变压器容量500ka，二次负荷250kA。发电厂的谐波是由逆变器产生的。逆变器输出总电流波形畸变率小于3%（额定功率时）。变压器的连接组是ydll/DLL。逆变器的接线侧为三角形，对三次谐波和三次谐波有一定的抑制作用。因此35kV侧总谐波小于3%，满足国家标准要求。参考文献[1]宋骁儒,魏颖.电力系统规划及发电厂电气部分设计与应用[J].湖北农机化,2019(16):122.[2]邹万流.简论GB51251-2017部分条文对电气设计的影响[J].建筑电气,2019,38(08):52-54.[3]张益,白焱鹏,谢运祥.浅谈龙洞沟水库工程电气一次部分负荷分析及设计方案[J].四川水利,2019,40(03):63-64.[4]车锐.关于电梯型式试验规则中电气设计的研究[J].中国电梯,2019,30(09):25-26.[5]梁文翰,冷洪喜,向旭东,钟安.某500kV变电站的电气部分方案的设计[J].计算机产品与流通,2019(02):69.[6]崔世辉,王琨,于洪宇.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