【10MW光伏电站电气部分设计12000字（论文）】

塔拉10MW光伏电站电气部分设计目录TOC\o"1-3"\h\u42401绪论 129021.1研究背景及意义 1172821.2主要的设计内容 1218792总体方案设计 352082.1项目需求分析 3196912.2方案可行性研究分析 323672.3系统总体设计思路 443603直流部分设计 6139723.1光伏组件的选择 6301233.2光伏组件的安装设计 7137953.2.1光伏组件方位角与倾斜角设计 758113.2.2光伏组件支架与间距设计 85253.2.3光伏发电系统效率计算 10113.2.4光伏电池组串并联方案 11188423.3直流汇流箱的选择 11223413.3.1直流汇流箱结构 1142093.3.2保护装置 1368703.4直流配电柜的设计 1511753.5并网逆变器的选择 16277653.6小结 17178284交流部分设计 18182204.1升压变压器的选型 1874314.2电气主接线 18181924.2.1电气主接线的基本形式 18218484.2.2电气主接线的选择 1960904.3电气设备选型 2044204.3.1短路电流计算 2021314.3.2.高压侧设备选型及校验 21181414.4交流汇流箱设计 24300924.4.1交流汇流箱支路断路器选型 25272124.4.2交流汇流箱主断路器的选型 2627124.4.3熔断器选型 27274504.5总结 2733755光伏电站交流侧二次部分电气设计与防雷 286255.1交流二次侧设计 28238625.2继电保护要求以及配置原则 28311005.3防雷措施 29190365.3.1雷电过电压 2992985.3.2雷击过电压保护措施 30142425.3.3接地 31177425.4小结 329946总结与展望 3356416.1总结 33102026.5展望 3317354参考文献 351绪论1.1研究背景及意义20世纪70年代发生全球石油危机，传统的发电资源都被消耗殆尽，太阳能光伏发电技术得以被发现，在很多的西方发达国家都发现了其中的优势，于是西方的各国政府以保护环境和实现能源可持续发展战略为目标，纷纷制定了相应的政策来鼓励和支持本国的太阳能光伏发电技术的发展。在西方发达国家的倡导下，世界光伏发电技术呈现出快速、增速发展，与此同时，光伏发电技术也个别国家发展到更多的国家。21世纪，太阳能发电技术开始进入全球视野，太阳能资源也逐渐成为目前重要的可再生能源之一。随着可持续发展观念被人们广泛接受，全世界开始开发和利用太阳能资源，将其的功能发挥到最大，并且通过提高光伏技术水平，实现降低成本、高效发电的目标，太阳能产业也呈现出良好的发展前景，也正是因此太阳能的潜能被大家看到，将其作为现如今重要的新型能源产业，未来的前景也是不可估量的。1.2主要的设计内容本篇论文的整体设计架构如下：（1）首先是对本次项目需求和可行性分析，其中包含对当地的太阳能资源分析，以及系统总体设计思路。（2）直流部分设计：根据本次光伏发电系统所在地选择合适的光伏组件并进行安装设计，完成直流部分关键器件的选型，包括直流汇流箱及内部配件、直流配电柜和并网逆变器。（3）交流部分设计：选择合适的变压器，完成短路电流的计算以及高压侧和交流配电柜的选型设计。（4）交流侧二次部分电气设计与防雷接地：对交流二次侧电路设计、继电保护、防雷措施以及接地保护设计。5、对本次设计项目整体以及光伏产业的相关分析、总结与展望。2总体方案设计2.1项目需求分析本文设计主要是以青海海南塔拉滩光伏电站为对象，设计10MW的光伏发电系统，在整个设计过程中包括以下部分2.2方案可行性研究分析经过搜索查询，目前全国的光伏资源的分布图如下图所示。图2-1.全国光伏资源分布图根据各地不同的太阳能的辐射量大小，将我国分成五类地区，如表2-1所示。表2-1中国部分地区太阳能资源分类主要分布区域全年日照时数（小时）太阳辐射总量（MJ/m²·年）一类地区青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地3200~33006680~8400二类地区河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部等地3000~32005852~6680三类地区山东东南部、河南东南部、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部、天津、北京和台湾西南部等地2200~30005016~5852四类地区长江中下游以及青海、福建、浙江和广东部分地区等地1400~22004190~5016五类地区四川、贵州、重庆等地1000~14003344~4190由于青海地区年日照时间约为3000~3200小时，年辐照量约为5852~6680MJ/m²，所以根据上表可知青海海南塔拉滩属于第二类地区。综合其太阳辐射量可知，对青海海南塔拉滩进行10MW光伏发电系统的设计是可行的。2.3系统总体设计思路本次系统设计是针对于10MW的光伏并网发电系统设计，总体设计方案包括：直流部分、交流部分以及二次侧和防雷设计。直流部分设计包括对光伏组件的安装设计，直流部分的关键设备直流汇流箱、逆变器等设备的选型与设计；交流部分设计包括变压器选型、电气主接线设计以及高压侧设备的选型与设计；最后对二次侧简单设计，并提出防雷接地的措施及设计。对于本次的设计，将系统分成20个500KW的并网发电单元经过并网逆变器，在经过交流配电箱，通过0.4KV/10KV的升压变压器，进入高压并网。设计流程如下图2-2。图2-210MW光伏发电系统设计流程图

3直流部分设计3.1光伏组件的选择光伏组件一般使用的是晶体硅和非晶硅薄膜光伏电池。晶体硅电池是主要的光伏材料，其主要特性包括带有金属光泽的灰黑色固体、熔点高、硬度大、有脆性、常温下化学性质不活泼。晶体硅占据了90%以上的市场，根据目前市场情况可以预见晶体硅将会在很长的一段时期内始终占据光伏电池的主流市场。晶体硅材料包括单晶硅和多晶硅，其中单晶硅的转换率为16%~18%，光电转化效率高，可靠性高，发电量较高；而多晶硅转化率为14%~16%，光电转化效率稍低，但其制作相对简单，价格也相对低廉，更适合作为光伏组件的材料。非晶硅薄膜光伏电池虽然生产成本低，但其电池转化效率低(只有5%~9%)，而且衰减快，使用寿命短（只有2~3年），非晶硅薄膜光伏电池还在不断地改进过程中，目前还未能在主流市场有一席之地。在比较了光伏组件的转化率、成本以及使用寿命等因素的基础上，综合上述因素，多晶硅作为光伏组件是最合适的选择，并且能够保证系统的安全稳定运行。综合以上分析进行光伏组件的选型，本设计拟使用深圳市托鹏太阳能有限公司生产的TS-S200P型多晶硅光伏发电组件。其具体参数如表3-1所示。表3-1型多晶硅光伏发电组件具体参数表峰值功率（Pmax)峰值工作电压(Vmpp)峰值工作电流(Impp)开路电压(Voc)短路电流(Isc)组件效率15.2%功率偏差（正）+3%3.2光伏组件的安装设计3.2.1光伏组件方位角与倾斜角设计（1）光伏组件方位角设定方位角是指光伏阵列的垂直平面与正南方向之间的夹角，在不同的方位角，光伏电池方阵平面接受的光照时间和接收到的辐射总量都是不同的。由于自西向东的地球自转运动产生了昼夜交替现象，因而太阳始终是由东方升起西方落下，与此同时，地球也在绕太阳进行公转，所以我们以赤道为分界线，在北半球地区的光伏组件安装朝南；而在南半球地区的光伏组件安装朝北。本次设计地点位于北半球，应当将其方位角调至面朝正南方最为合适，此时的方位角为。因为当方位角为时，光伏组件能够接受到的光照时间是最长的。（2）光伏组件倾斜角设定本次光伏组件安装在房部，所以还要根据的倾斜角度来进行安装。倾斜角是指光伏阵列平面与水平地面的夹角。在相关知识的查询中发现，光伏阵列的发电量最初是随着倾斜角的增大而增大的，直到至时，倾斜角变大但是其发电量几乎不再增加，与此同时，相邻组件之间的行间距也在不断增大，如果倾斜角再变大将会导致组件所需要的占地面积也会变大。综合以上这些因素，这次项目选择32°最为合适，此时既能保证发电量较大同时也不会占用过大的面积。3.2.2光伏组件支架与间距设计（1）光伏组件支架光伏支架是支撑光伏电站的发电主体，通过光伏支架使组件在一定的角度下能够对准太阳光，进而使光伏组件的利用率能得到大大的提高。支架的选择会直接对光伏组件的运行安全、破损情况以及资金投入产生影响，光伏支架的正确选择不但能实现工程造价的降低，也能为后期减少的保养成本。光伏组件的主要安装方法包括：固定式、跟踪式光伏支架。①固定式光伏支架（如图3-1）固定式光伏支架：指光伏阵列处于一个固定的位置，不会跟随太阳入射角变化而变化，，也就是说明其接收太阳照射的角度是固定的。优点：具有较强的可靠性，并且能够不破坏屋面的防水结构，技术成熟，安装简单，成本低，如今的应用也很广泛。缺点：太阳光的利用率低。②跟踪式光伏支架跟踪式光伏支架：指通过动力装置，使光伏阵列跟随太阳入射角的变化而变化，从而能够让太阳光能够尽量直射到组件面板，提高了其发电能力，以及充分利用了太阳光资源。根据追踪轴数可分为：单轴跟踪式支架（如图3-2）和双轴跟踪式支架（如图3-3）。单轴跟踪系统：指光伏阵列随着一根水平轴在东西方向上追踪太阳，以此获得较大的发电量，低纬度地区适用；双轴跟踪系统：指采用两根轴转动（分为立轴、水平轴）光伏阵列实时追踪太阳光线，保证阳光射线每一刻都能与组件板面垂直的，以此来获得最大的发电量，各个纬度地区都适用。优点：太阳光利用率高，充分利用太阳能。缺点：成本高，系统复杂，可靠性较低，使用寿命较短。由于本次光伏支架需求量较多，所以选用固定式光伏支架的投入成本较低，而且固定式光伏支架安装简单，节约制作时间，使用寿命长。综合以上以及各种利弊分析，本次设计应选用固定式光伏支架。图3-1固定式光伏支架示意图图3-2单轴跟踪式光伏支架示意图图3-3双轴跟踪式光伏支架示意图（2）光伏阵列间距日照和阴影等因素都会对光伏阵列间距产生影响，若两个光伏支架距离过近，当太阳的照射时前面的光伏组件挡住后面光伏组件的太阳光，光伏组件不能被完全照射到，导致不能达到最高的太阳能利用率。为了避免这种情况，前一个光伏阵列最远点投影到地面上的点到下一个光伏阵列最前端的距离≥D。太阳能阵列行间距计算示意图如图3-4所示。图3-4太阳能阵列行间距计算示意图（3.1）式中，φ为纬度，而本次的纬度为北纬φ=31.45°。由上面对于倾斜角的分析可选得最合适的光伏组件倾斜角Z=32°；由于光伏组件的尺寸为1326x992x35mm，则两块板的高度L=2660mm,投影高度H=L*sinZ=1390mm求得D=2051mm。由于考虑到固定支架还包括边框、在安装时会产生误差以及后期检修和维护的方便，故本次的光伏方阵的行间距取2200mm。3.2.3光伏发电系统效率计算光伏发电系统效率通常会受到自然因素（温度、太阳光照强度等）、设备因素（逆变器效率、直交流线损等）、人为因素（灰尘遮挡等）等因素影响。太阳能影响因素效率表如下表3-2。表3-2太阳能影响因素效率表光伏发电系统各种影响因素效率光伏发电系统各种影响因素效率3.2.4光伏电池组串并联方案大型的光伏系统是由多个光伏组件串联而成，本次工程设计容量为10MW。本次设计的10MW大型光伏发电系统的光伏组件设计如下：基本构成是由20个500kW光伏并网发电子系统组合而成，每个光伏并网发电子系统包含500kW的光伏阵列和500kW逆变器。500kW的光伏阵列至少需要电池板：N=500000/200=2500（块），而整个系统需要20个500kW光伏阵列，所以总共需要50000块。由于的长度一定，拟将20块电池板串联成一个子串列，则一个子串列的功率为P=20×200=4000W500kW逆变器所需要的子串列数量：N=500000/4000=125（列）10MW光伏系统所需的200W光伏电池块数：M=20×125×20=50000（块）综合以上计算得实际功率为10000kW。3.3直流汇流箱的选择直流汇流箱通过切断电路而方便光伏系统维护和检查的器件，它能在光伏系统发生故障时减小停电的范围，从而实现能将损失和危害减到最小。3.3.1直流汇流箱结构直流汇流箱主要包括箱体、直流断路器、直流熔断器、防反二极管、数据采集模块和保护单元，直流汇流箱的原理图如图3-5所示。直流汇流箱内部实现了光伏组串间并联，在光伏发电系统直流部分设计中起着非常重要的作用。图3-6为直流汇流箱图内部图。图3-5直流汇流箱原理图图3-6直流汇流箱内部图综合相关参数和性能分析，本次选择上海华声电气的ECB-16/R型光伏直流汇流箱，该直流汇流箱具有安全可靠、应用广阔、配置灵活等特点，其主要技术参数如表3-3所示。表3-3ECB-16\R型光伏直流汇流箱主要技术指标输入路数6810121416最大输入电压(V/DC)1200每路输入电流(A)6810121416防护等级IP65绝缘电阻≥100MΩ防反功能防反二极管环境温度-30℃~+45℃体积（高×宽×深）400×600×160（16路）重量（KG）17校验：光伏阵列的峰值工作电流为8.09A、短路电流为8.63A均小于直流汇流箱的额定电流（10A），且本次选用的光伏阵列的最大工作电压为20×29.59=591.8V，所以该器件符合要求。本次每个500kW的光伏子系统需要选用2个并列数为10路的直流汇流箱，共需4个这样规格的直流汇流箱。3.3.2保护装置①直流熔断器选型直流熔断器是起到保护直流部分用电设备免受短路故障或过载的伤害，它能够实现自动切断电路，避免设备受到损坏，防止其伤害或影响到电路的其他部分。通过查询和对比，本工程拟选用德力西电气生产的型光伏熔断器。型光伏熔断器如图3-7所示，其技术参数如表3-4。图3-7CDPV2-32型光伏熔断器表3-4型光伏直流熔断器参数选用熔断器的额定电流为10A，短路的分断电流为33kA均大于光伏阵列的峰值工作电流（8.09A）和短路电流（8.63A），且额定电压为1500V，所以该器件符合要求。②断路器选型通过查询与对比，本次拟选用德力西电气生产的CDB9Z直流小型断路器。CDB9Z直流小型断路器如图3-8所示。图3-8CDB9Z直流小型断路器本次选择的断路器其能够实现过载保护，短路保护，控制和隔离，能够通过迅速切断直流系统中的短路电流，保障光伏系统的安全运行，具体技术参数如表3-5。表3-5CDB9Z直流小型断路器参数产品型号CDB9Z直流小型断路器品牌德力西电气极数4p额定电压1000VDC额定电流10A分断能力6kA工作温度-30℃~70℃根据设计要求，在CDB9Z直流小型断路器中选用额定电压为1000VDC，额定电流为10A所对应型号的断路器，满足设计要求。3.4直流配电柜的设计将每个直流配电柜与各个500kW的光伏并网发电子系统所对应的直流汇流箱进行串联，所以本次系统共需要20个直流配电柜。经过查询认为本设计应采用YLDPG-500型直流配电柜。其回路数单元化设计，布局美观，维护方便，结构简单，电气方案完善，整体搭配合理，综合种种是适合与本次设计的。YLDPG-500型直流配电柜的参数如表3-6。表3-6YLDPG-500型直流配电柜参数3.5并网逆变器的选择本次设计的整个光伏发电系统需要配备有20个容量为500kW的逆变器，形成10MW的并网光伏发电系统。综合各方面的要求，本设计拟选阳光电源有限公司生产的SG50CX型逆变器，其参数如表3-7。表3-7SG50CX型逆变器参数表1100启动电压（V)/最小输入电压（V）250/200MPPT电压范围(V)200~1000最大输入电流130A额定输出功率500kW最大输出电流83.6A功率因数-0.8~+0.8直流电流分量IP66工作环境温度-30~+60（超过45℃自动降额）系统参数存储环境温度-40~+70允许海拔高度≤6000m工作湿度范围0~100%，无冷凝优势高效发电、节省投资、安全可靠、智能友好。机械参数体积（宽×高×深)782*645*250310mm重量62kg其它质保（年）53.6小结本节主要是进行直流部分的设计和选型，首先是对光伏组件的分析和选择，确定好所选器件后再根据地理位置选择合适的角度；其次是对直流汇流箱的选择其中包括熔断器和断路器的选择，并选择合适的直流配电柜集中直流汇流箱的电流；最后是对并网逆变器的选择。4交流部分设计4.1升压变压器的选型由于逆变器的输出额定电压为三相0.4kV，根据相应的电网的要求，应选择10kV电压进行并网，所以最终选用型号为SC11-125kVA/0.4-10kV的升压变压器，该变压器的技术参数如表4-1所示。表4-1变压器技术参数型号SC11-125kVA/0.4-10kV额定电压高压10kV低压0.4kV额定容量125kVA空载损耗420W短路阻抗4%尺寸（mm）(长*宽*高）980*760*8104.2电气主接线4.2.1电气主接线的基本形式电气主接线基本接线形式如表4-2所示表4-2电气主接线基本接线形式基本形式优点缺点适用范围单母线接线接线简单，需要设备少，投资低，操作易。可靠性低，不灵活6~10kV出线数≤5回；35kV出线数3回；110kV出线数≤2回单母线分段供电可靠性和调度灵活性较高。可靠性低，不灵活6~10kV出线数≥6回；35~60kV出线数4~8回；110~220kV出线数3~4回基本形式优点缺点适用范围单母线带旁路线路断路器检修时，能够在不停电的情况下，通过其他路的断路器进行供电，保证了供电可靠性。a.设备需求变多，造价高，运行复杂；b.如若某段工作母线或母线隔离开关发生故障或需要检修时，连接在该段母线上的所有回路都没电。当出线断路器不允许停电检修的情况下，设置旁路母线。双母线接线a.检修母线时不会影响正常供电;b.检修某回路母线的隔离开关时，只影响该回路供电;c.工作母线故障后，所有回路短时停电后能快速恢复供电;d.检修某断路器时，能用母联断路器替代引出线工作。a.倒闸操作过程复杂，容易造成误操作;b.工作母线故障时，会导致短时停电;c.用到较多隔离开关，造价高。35~60KV出线回路数多于8回;110~220KV出线回路数≥5回双母线分段同单母线分段同单母线分段同单母线分段3/2断路器接线a.可靠性高，灵活性好，操作简单;b.某母线或线路断路器检修时，只需断开对应的断路器及隔离开关，就不会影响各回路的正常供电。a.用到的断路器较多，造价高;b.二次接线和继电保护较为复杂现代大型电厂和变电做超高压系统的常用接线，常用于500kV变电站中。4.2.2电气主接线的选择由于本次设计容量较小，再考虑到经济性和继电保护等问题，本次拟采用单母线设计方案。本次设计思路为由一个500kW的光伏组件和一个500kW的逆变器组成一个发电子系统，整个10MW的发电系统由20个相同的发电子系统构成。整个电路主接线过程为光伏组件产生的电流经过逆变器后输出再通过交流汇流箱汇流后流入升压变压器，经过变压器输出连接到10kV总线，最后通过10kV总线流入到总的中压电网中。本次电气主接线系统的组成原理图如图4-1。图4-1电气主接线系统的组成原理图4.3电气设备选型4.3.1短路电流计算为了保证电力系统能够安全、可靠的运行，在设备选型时不仅应该考虑到电力系统正常运行状况，还应考虑电路发生故障状况。在电路故障中最常见也是最严重的便是短路故障，一般情况下都是通过对三相短路电流计算来校验并决定器件的选型，所以本系统的短路电流计算如下：（1）确定基准值取Sd=100MVA，Uc1=0.42kV，Uc2=37kV，则基准电流为：（4-1)（2）计算短路回路中的各元件电抗标么值1）电缆线路的电抗的标么值。查表得，，进出线长度均为。(4-2)2）电力变压器的电抗标么值。(4-3)(3)高压侧短路点的短路电流的计算1）短路电流的周期分量有名值，(4-4)(4-5)2）冲击电流，,(4-6)（4）低压侧短路点的短路电流的计算(4-7)(4-8)(4-9)(4-10)4.3.2.高压侧设备选型及校验（1）高压断路器根据本次设计要求，高压断路器拟选择型高压真空断路器。其技术参数如表4-3。表4-3型高压真空断路器参数表校验：①校验额定开断电流是否符合系统要求：短路电流的最大有效值为0.08kA，而所选的高压断路器额定开断电流为20kA，20＞0.08，所以该额定开断电流符合要求；②校验额定短路关合电流是否符合系统要求：短路电流的冲击值为0.13kA，所选高压断路器额定短路关合电流为50kA，50＞0.13，所以该额定短路关合电流符合要求；③校验动稳定性是否符合系统要求：10kV三相短路的冲击电流为0.13kA，ZW32-12型高压真空断路器的短路关合电流峰值为50kA，50＞0.13，所以符合要求；④校验热稳定性是否符合系统要求：（其中取T=0.2），选用的断路器热稳定电流（即短时耐受电流）为，，则，，所以符合要求；⑤校验温度是否符合系统要求：选用的断路器适用的周围环境温度范围为-30~+60，本次设计所在地温度范围为-13~39，所以符合要求；综合以上校验，该高压断路器选型符合要求。（2）高压熔断器高压熔断器能够保护电气设备免受过载和短路电流的伤害。当线路的电流大小超过一定值的时即设备过载或者发生故障时，熔体发热而熔化，引起电路切断，进而达到保护电路或设备的目的。根据设计以及短路计算要求，选择XRNP1-12kV型高压熔断器，它的具体技术参数如表4-4。表4-4.型高压熔断器技术参数表型号XRNP1-12/0.2-50额定电压12kV额定电流200A额定开断电流50kA工作温度-25～45①校验熔断器断流能力是否符合系统要求：短路电流最大有效值，选用的熔断器的额定开断电流为50kA，50＞0.08，所以该高压熔断器符合要求；②校验额定电压与额定电流是否符合系统要求：额定电压12kV、额定电流200A均符合要求；③校验温度是否符合系统要求：选用的熔断器适用的工作温度为-25～40，本次设计所在地温度为-13～39，所以该高压熔断器符合要求；综合以上校验，该高压熔断器选型符合要求。（3）高压隔离开关高压隔离开关用来隔离电源，保证高压电器和装置在检修工作时的安全，但其不具有灭弧的功能。根据设计要求，高压隔离开关本次选择型高压隔离开关，它的具体技术参数如表4-5所示。表4-5型高压隔离开关技术参数表项目参数1min工频耐受电压(有效值)(kV）雷电冲击耐受电压(峰值)（kV)周围空气温度-30～40校验：①校验动稳定性是否符合系统要求：本次系统的冲击电流为0.13kA,选择的器件动稳定电流（即为所选器件的额定峰值耐受电流）为16kA，0.13＜16，所以符合要求；②校验热稳定性是否符合系统要求：，热稳定电流（即为所选器件额定短时耐受电流）为，则，，符合要求；③校验额定电压和额定电流是否符合系统要求:该隔离开关的额定电压12kV、额定电流200A均符合本次系统要求；④校验温度是否符合系统要求：该隔离开关正常使用周围空气温度为-30～40，本次系统所在地温度范围为-13～39；综合以上校验，该高压隔离开关选型符合要求。4.4交流汇流箱设计交流汇流箱主要内部配置包括断路器、熔断器以及交流防雷器，一般会选用配有智能监控仪表的。将多个逆变器的输出电流进行汇流，保护逆变器免受交流并网的危害，同时可以作为逆变器输出的断开点，提高系统的安全性，保护安装维护人员的安全。本次设计中通过一台交流汇电箱将两个光伏子系统汇流，所以本次方案设计只需要1个交流汇流箱。本次方案设计选用2进1出的交流汇流箱，输入为2路50kW逆变器，总容量为10MW，汇入交流汇流箱输出接入升压变压器。逆变器的输出电压为0.4kV，因此交流汇流箱的工作电压应高于0.4kV；由于逆变器的最大输出电流为83.6A，则交流汇流箱的每路最大输入电流不小于83.6A，所以它的技术参数如下表4-6。表4-6交流汇流箱技术参数要求表0.4kV工作温度-30~454.4.1交流汇流箱支路断路器选型根据方案的设计要求，逆变器的每一路输入需要一个支路断路器，汇流支路断路器的工作电压为0.4kV，额定电流需要大于83.6A，根据选型要求使用型断路器，它的参数如表4-7所示。表4-7型断路器技术参数表参数（）额定电流与额定电压的校验：支路的断路器额定电压（440V）大于线路电压（0.4kV）且支路的断路器脱扣器额定电流（100A）大于线路额定电流（83.6A），符合系统要求。综合以上校验，该支路断路器选型符合要求。4.4.2交流汇流箱主断路器的选型经过分析，本次拟选用型断路器。型断路器参数如下表4-8所示。表4-8型断路器参数表额定极限短路分断能力AC380V30kAAC660V25kA额定运行短路分断能力AC380V30kAAC660V20kA额定短时耐受电流12.6kV机械寿命9000次电气寿命1000操作频率60次/h校验：①校验额定电流与额定电压是否符合系统要求：交流汇流箱主断路器的工作电压应为0.4kV，电流达到334.4A，所以选用的主断路器的额定电流，额定电压均符合要求；②校验额定开断电流是否符合系统要求：选用的主断路器的额定短路开断电流（30kA）大于线路短路电流的最大有效值（6.8kA），所以该断路器符合要求。③校验动稳定性是否符合系统要求：选用的主断路器的极限短路分断电流（30kA）大于冲击电流（11.5kA），所以该断路器符合要求。④校验热稳定是否符合系统要求：,,，所以该断路器符合要求；综上所述，断路器选型设计符合要求。4.4.3熔断器选型根据方案设计的要求，本次拟选用RTO-100型熔断器，RTO-100型熔断器技术参数如下表4-9所示。表4-9RTO型熔断器技术参数表熔断器型号RTO-100额定电压（kV)0.4额定电流（A)100额定分断能力50kA额定频率50Hz使用环境温度-30~50校验：①校验额定电流和额定电压是否符合系统要求：由于熔断器应满足额定电压0.4kV，额定电流应不小于83.6A，而本次选择的熔断器的额定电压、额定电流均能满足要求；②校验额定分断电流是否符合系统要求：熔断器的额定分断电流（50kA）大于线路短路电流的最大有效值（6.8kA）；综上所述，断路器选型设计符合要求。4.5总结本章节首先是选取了适合本系统的升压变压器，将光伏电站并入中压电网。根据设计方案，完成电气主接线，并计算短路电流，选取合适的交流配电柜，并对交流侧的关键设备包括断路器、隔离开关、熔断器选择合适的型号并进行校验。

5光伏电站交流侧二次部分电气设计与防雷5.1交流二次侧设计当光伏组件被长期使用后一些其内在的问题将会显现出来，并且因其受外界环境等影响会产生很多问题，导致输出电压产生波动，严重影响电力系统安全，影响电网电压与频率。其中主要的因素包括一下几种：①组件品质②PID效应③组件安装方式④天气因素⑤阴影遮挡⑥温度系数⑦清洁保养（即灰尘清理）因此二次侧需要满足相应的电能质量的规定，主要包括谐波需满足GB/T29319-2012相应的要求、电压偏差需满足GB/T12325-2008相应的要求、电压对波动和闪变需满足GB/T12326-2008相应的要求、电压的不平衡需满足GB/T15543-2008相应的要求，这几个方面都能满足时，电能质量才能得到保证。5.2继电保护要求以及配置原则继电保护的要求是在长时间实践和理论研究的基础上总结出来的，继电保护装置要求为“四性”，指的是选择性、速动性、灵敏性以及可靠性，具体含义如下表5-2，其配置原则：根据DL400-1991规程的要求。表5-1继电保护装置要求及配置原则要求含义可靠性不发生误动作且不发生拒绝动作。选择性在最小的区间内选择出故障部分并从电力系统中断开，能够最大限度地保证系统中无故障部分仍继续安全运行。速动性尽快地切除故障部分，以减少在大短路电流、低电压下设备及用户的运行时间，从而降低设备的损坏程度，提高电力系统运行的稳定性。灵敏性对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的快速反应能力。（1）电力变压器的保护配置变压器的保护配置主要包括断路器、负荷开关或负荷开关加熔断器等。通常用于发生短路故障时，以用来快速切除故障，保护高压开关设备和变压器。其优缺点如表5-2所示。表5-2变压器保护配置的优缺点保护配置优点缺点断路器技术性能好投资高，使用复杂负荷开关投资少不能开断短路电流负荷开关和熔断器组合操作简单，价格便宜，能开断短路电流配置稍复杂（2）母线的保护配置具体方式包括：①将元件的后备保护延时以实现故障的切除；②装专门的母线保护装置（主要是指母线差动保护）。5.3防雷措施当发生雷暴时，该光伏系统非常容易受到雷击而损坏，并且光伏组件和逆变器价格比较昂贵，为避免因雷击或者浪涌而造成经济损失，有效的防雷措施和接地保护都是必不可少的，并且防雷的相关措施需要按照相应的标准达到系统运行可靠性要求才能实施。5.3.1雷电过电压雷电过电压：指由于电力系统内的设备或构筑物在遭受直接雷击或者雷电感应而产生的过电压。雷电过电压的基本形式主要包括以下两种：①直击雷过电压：它是指电气设备、线路或建筑物直接被雷电击中，强大的雷电流通过该物体流入大地，在该物体上形成较高的电位降。②感应雷过电压：它是指输电线路受到雷击时产生的雷电波，从而在输电线路上感应出异性电荷，从而产生很高的过电压。5.3.2雷击过电压保护措施对于雷击对电力系统的破坏，最常用防雷设备为接闪器，接闪器主要是通过吸引和接收雷电流，接闪器最常见的形式是避雷针与避雷带。避雷针：避雷针的功能实质上是引雷，它将雷电引入地下，通过这种方式实现了保护线路、设备及建筑物等。避雷带：常用来保护较高的建筑物免受雷击，其沿周围装设，通常高于100~150mm,其必须经引下线与接地装置连接。而对于太阳能光伏电站防雷的主要措施如下图5-1所示。图5-1太阳能光伏电站防雷的主要措施对于本次设计的防雷，我们应当考虑以下具体保护措施。①在上建立避雷带截直击雷；②在选择进线的线路时选取耐雷水平高的；③选用包含防雷装置的逆变器，接地引出线全部与全站主接地网；④在10kV进出线段采用电缆线路铺设代替架空线路。⑤一组避雷器安装在10kV馈线的出口处和10kV电缆出口的空线处；⑥直流和交流配电柜选用含有防雷器的，防止引起雷电波入侵过电压和操作过电压。本次防雷主要是对于的光伏组件防雷保护，运用避雷带沿周围装置，高出屋面100~150mm,其中防雷避雷带如图5-2所示。图5-2避雷带示意图5.3.3接地本次的采用将光伏组件接地与原有的防雷系统接地系统两者进行共地。接地装置可以降低防雷装置的在的电阻值，实现降低过电压幅值，从而能够更好的保护用电设备。在本次光伏电站系统设计中，采用统一的接地装置来将各种用电设备连接起来共地，主要运用避雷针和避雷器通过引下线以及水平接地体将各个部分连接起来，接入巨大的接地网，通过这种方式，能快速散射雷电流，引雷入地，能更加高效地实现防雷，并且防止过电流损坏避雷器和避雷针、光伏系统以及其他用电设备。接地棒的材料通常采用扁钢，这种材料更加耐受雷电流和腐蚀。本次太阳能光伏系统并网发电系统的接地示意图如图5-3所示。图5-3太阳能光伏系统并网发电系