高原地区太阳能光伏电站电气主接线设计

高原地区太阳能光伏电站电气主接线设计

1乌兰县太阳能资源现状及分布青海乌兰光明和光明港位于福建省武兰县西沟市戈壁滩上。青海省处于中纬地带，平均海拔高度320m。高原层相对较薄，阳光直射率高，气候干燥，雨水少，云率低，太阳能资源丰富。乌兰县年太阳总辐射量为6803.7MJ/m2,4—9月平均太阳辐射量最大,1,11,12月平均太阳辐射量较小。该地区年平均气温3.5℃,历年极端最高气温34.0℃,历年极端最低气温-27.7℃,最大冻土深度166cm,冻胀等级为Ⅱ级,冻胀类别为弱冻胀,场址区电阻率范围值为24～130Ω·m,年日照时数3014.4h。青海乌兰并网光伏电站总容量为50MWp,该电站共100个500kWp光伏发电单元,每4个发电单元为1个方阵,共25个方阵,一期建成。电站配套建设有1座110kV升压变电站。2电力工作和原理(1)汇流箱、变压器青海乌兰并网光伏电站是一座并网的大型光伏电站,采用多晶硅电池板,其中280Wp多晶硅电池板4480块,240Wp多晶硅电池板6960块;该站共有汇流箱760只;直流汇流柜60台;500kW/0.27kV逆变器60台,500kW/0.4kV逆变器40台,其中500kW/0.4kV逆变器柜配套直流柜;该电站建1座110kV升压变电站接入乌兰330kV变电站。(2)光伏阵列直流汇流柜和正弦波交流该并网光伏电站装机容量为50MWp,由100个500kWp光伏发电单元组成,100个光伏发电单元组成25个方阵,每个方阵按4个光伏发电单元设计。1～10号方阵均采用280Wp多晶硅电池板,每个方阵安装448组电池板,其中每组串联光伏电池板有16块,采用8×2(行×列)布置;16组电池组汇入1只汇流箱;7只汇流箱接入逆变器室内的1台直流汇流柜,经过500kW的逆变器将光伏阵列直流输出电压变换为正弦波交流电;每2台逆变器输出的交流电接入方阵内的SB11-1000/10.5箱式变压器低压侧,升压至10kV;5台10kV箱式升压变电站在高压侧并联接入电缆分支箱进线,电缆分支箱出线接于本站内110kV升压变电站的10kVⅠ段母线上。11～25号方阵采用240Wp多晶硅电池板,每个方阵安装464组电池板,其中每组串联光伏电池板有18块,采用9×2(行×列)布置。其中的448组电池板,每16组电池组汇入1只汇流箱,其余的16组电池板,每4组电池组汇入1只汇流箱;每8只汇流箱(7只由16组电池组汇入,1只由4组电池组汇入)接入方阵内逆变器室的1台直流汇流柜,经过500kW的逆变器将光伏阵列直流输出电压变换为正弦波交流电;每2台逆变器输出的交流电接入方阵内的SB11-1000/10.5箱式变压器低压侧,升压至10kV;5台10kV箱式升压变电站在高压侧并联接入电缆分支箱进线,电缆分支箱出线接于该站内110kV升压变电站的10kVⅠ段母线上。3光伏电站供电网络的组成该工程考虑50MWp容量的接入,升压变电站采用110kV电压等级将光伏电站所发电能送出,建设1回110kV架空输电线路,接入乌兰330kV变电站。升压变电站110kV侧采用变压器—线路单元接线,110kV配电装置配置1个主变进线间隔、1个母线设备间隔和1个出线间隔。10kV侧采用单母线接线,10回10kV电缆分支箱出线接于10kVⅠ段母线上;1组10Mvar无功补偿装置接于10kVⅠ段母线上。由于该光伏电站供电半径过大,无法满足供电质量要求,将全电站站用电分为2个供电区域,即光伏电站南半部和北半部。其中南半部供电范围包括1～10号方阵照明和逆变器用电、综合楼风机和照明用电、生活泵房照明和动力用电及升压变电站,北半部供电范围包括11～25号方阵照明和逆变器用电。根据用电负荷性质和运行条件,为满足各运行方式下的正常供电,全场站用电10kV母线Ⅱ段接于110kV升压变电站10kV母线Ⅰ段,另设10kV外来电源,2回电源互为备用。南半部供电区域设1台容量为315kVA的干式变压器,接于10kVⅡ段母线上,低压侧采用单母线接线;北半部供电区域设1台容量为250kVA的箱式变电站,接于10kVⅡ段母线上,低压侧采用单母线接线。根据负荷容量和分布情况,站用电系统采用0.4kV一级电压、中性点直接接地的TN-C系统。4算例2:状态下的变压器光伏电站位于青海省乌兰县西里沟镇境内的戈壁滩上,所在地空气质量一般,属于Ⅲ级污秽等级区。该光伏电站的110kV主变压器选用容量为50000kVA的三相双绕组有载调压变压器,为户外布置,110kV侧为架空线连接,10kV侧与共箱母线连接。10kV配电装置室和110kV户外配电装置为平行布置,主变场地在2个电压等级配电装置场地中间,并设在110kV升压站内。根据当地电网的要求,主变选用“YN,d11”的联线方式,主变主分接位置选为121kV,有载调压开关档位选型为±8×1.25%,变压器油选用45号绝缘油,冷却方式采用自冷式。光伏电站内110kV配电装置采用户外布置,布置于升压站南侧场地。110kV断路器采用绝缘介质为SF6的户外瓷柱式高原型断路器。110kV电压互感器采用高原型电容式电压互感器,110kV电流互感器采用高原型户外电流互感器。10kV配电装置采用户内开关柜型式,布置于综合楼配电室内,双列布置。经三相短路电流计算后,所选升压变电站10kV侧开关柜断路器的开端电流为25kA,开关柜内10kV设备的动热稳定电流为25kA,短路热稳定的持续时间不得少于4s。变电站10kV侧采用国产铠装金属封闭开关柜。另外在升压站西侧场地还配置有1套动态无功补偿装置,补偿容量为10Mvar。综合控制楼及其它附属建筑布置于升压站北侧场地。宿舍、食堂、继保室、中控室、高低压配电室设置在综合楼内,并在室内设空调及电加热等设施。光伏电站方阵内的箱式变电站按2逆1变配置,共50台10kV箱式升压变电站,所选箱式变压器均为三相油浸式无励磁调压变压器,容量为1000kVA,10kV侧电压设定为10.5kV。其中30台10.5kV/0.27kV/0.27kV双分裂箱式变压器和20台10.5kV/0.4kV双绕组的箱式变压器;双分裂变压器采用“Y,d11,d11接线”,双绕组箱式变采用“Y,d11接线”。箱式变电站均为户外布置,布置于本逆变器室北侧。光伏电站北半区域的变压器采用户外布置的箱式变电站,箱变布置于15号方阵逆变器室的北侧,所选站用箱式变的容量为250kVA;南半区域的变压器采用户内布置的干式变压器,布置于综合楼的高低压配电室内,所选站用变的容量为315kVA;为了提高电压质量,中性点不漂移,防雷性能好,2台站用变均为无励磁调压的“D,yn11接线”。光伏电站的10kV电缆分支箱采用四分支,户外布置,布置于方阵内的道路两侧,方便管理及检修。500kW单机光伏并网逆变器和其相匹配的直流防雷配电柜布置于逆变器室内,并在各逆变器室内设置电加热和风机等设施。10kV及0.4kV电缆全部采用阻燃电缆,根据当地的地质及环境条件,所选电缆需满足低温下运行、防虫鼠啃噬等要求,因此所选电缆为交联聚乙烯绝缘钢带铠装耐寒高原型电力电缆。为防止冻土对电缆外护套造成损伤破坏,电缆宜埋入冻土层以下或埋设在土壤排水性好的干燥冻土层、回填土中。穿越公路或建筑物时电缆穿管敷设,电池板间常年被太阳直射的电缆穿PVC管保护。5地下主变电压引起的接地电阻利用逆变器室自身金属屋面作为接闪器,再利用逆变器室四角钢筋作引下线,逆变器室内所有关键电气设备均与接地网可靠焊接;逆变器室北侧的箱式变箱体设专用接地体,该接地体上设有不少于2个固定连接端子与接地网可靠连接。为防止线路侧雷电侵入波以及10kV电缆母线的雷电感应过电压的侵害,在每台箱式变电站高压侧装设1组氧化锌避雷器。为防止箱式变电站耦合过电压及雷电感应过电压对低压设备造成危害,在低压侧也装设1组氧化锌避雷器。升压站内设置有1根27m高的避雷针构成全站防直击雷保护,升压站内母线间隔设置有110kV无间隙氧化锌避雷器(Y10W-102/266),防止雷电波入侵对设备绝缘造成破坏。110kV升压站内的所有电气设备均应可靠接地,并与主接地网连接。为防止升压变压器耦合过电压对10kV侧设备造成危害及10kV侧操作过电压对主变绝缘造成危害,在主变10kV侧出线回路还装有10kV过电压保护装置。场区所有电池组件支架与主接地网可靠焊接,场区接地网接地电阻应不大于1Ω。逆变器室接地网接地电阻根据要求小于1