100mw光伏并网电站电气系统设计

荣光100MW光伏发电一次电气系统设计摘要随着现在科技的迅速发展，我们在享受科技带来的好处的同时。人们开始更加的注重生活的品味，这也意味着需要对可以提出更高的要求了。在我国对改革的不断推进下，追求绿色发展是我们主要的目标，在提高生活质量的同时也要对环境进行应有的保护，这是保持可持续发展的必要条件，也是对国家政策的有力支持。能源危机问题一直困扰着我们大部分科学家们。然而作为新能源中的太阳能，理想情况下可以接近完美地解决这一问题，它既符合绿色生活和可持续发展，也能很好地缓解如今所面临的能源危机问题。如今，世界上各个科技强国和各个科学研究组织均积极开发和探索太阳能这一清洁能源。太阳能光伏电站利用太阳能进行发电也越来越走近大众的生活，与我们的生活变得息息相关。本文采取的光伏发电电力系统并网技术，就是利用太阳能电池进行大规模发电并经过一系列的整流逆变发出符合国家相关标准的50HZ100MW正弦交流电与国家电网并网以供人们正常使用的电力系统。论文的研究成果对了解和学习光伏发电的相关概念和原理以及建设光伏发电电力系统有着重要的研究意义和借鉴参考实践价值。关键词：新能源；绿色生活；可持续发展；光伏发电；电力系统目录TOC\o"1-3"\h\u28200摘要 115067ABSTRACT 2278501光伏行业介绍 5327281.1研究背景和意义 5146731.1.1研究背景 5116281.1.2研究意义 5179751.2国内外发展状况 5226361.2.1国内发展现状 662051.2.2国外发展现状 74331美国 7276961.3本文研究内容 83512光伏发电 8102512.1光伏发电系统原理 8122382.1.1光伏发电系统介绍 8230122.1.2光伏发电系统原理 8147052.2本文系统介绍 9234332.2.1系统原理简介 9257202.2.2太阳能电池 10101662.2.3逆变及其并网控制 102033负荷计算以及光伏电池选型 1157073.1.3光伏系统容量设计 1261463.2防雷汇流箱和监控系统介绍 1379183.2.1防雷汇流箱选型 13117493.2.2监控系统介绍 13322504导线及其断路器选型 1377384.1短路计算 13137424.2发电厂电缆选型 17188554.2.1导体的选型 17301914.2.2导体截面计算 1848444.2.3选线电缆总结 1818314.3接触器选型等级 18304154.3.1发电厂高压断路器选型 18309764.3.2厂用断路器选型 19178184.4变压器选型 19141184.4.1连接组别的选择 1959594.4.2变压器容量计算 19113984.5配电柜选型 2041134.6电表选择 20193915总结与展望 21120835.1本文研究总结 21106185.2光伏行业展望 2131083参考文献 231光伏行业介绍1.1研究背景和意义1.1.1研究背景在今天我国的社会进入了一个高科技的时代，科技的应用已经深入到我们生活的方方面面，但是这些仍然还是不能更好的满足人们，人们对生活质量和生活环境的要求也越来越高，也越来越追求绿色生活和可持续发展。伴随科技快速发展的同时，能源危机问题一直困扰着我们大部分科学家们。然而作为新能源中的太阳能，理想情况下可以接近完美地解决这一问题，它既符合绿色生活和可持续发展，也能很好地缓解如今所面临的能源危机问题。世界上各个科技强国和各个科学研究组织均积极开发和探索太阳能这一清洁能源。太阳能光伏电站利用太阳能进行发电也越来越走近大众的生活，与我们的生活变得息息相关。1.1.2研究意义在日新月异的21世纪，现代化工业得以快速的发展，与此同时，其与之俱来的就是能源问题。目前，能源危机始终恐吓着世界上所有人，也始终在全球热门话题中具有一席之地。根据有关组织统计，石油在世界初级能源的产量和消费中占据第一位。煤炭，天然气紧随其后。可地球上已知的常规化石能源（石油，天然气，煤炭）的储量越来越少，如果不能找到有效地解决办法，总有一天石油将会慢慢的用完的，并且不会自动的再生出来的。对于石油的开发从无到有，从使用最原始的技术到现在的自动化技术，已经过去了140年了。而且现在开发石油的速度已经远远快于以前了。以现在的开发速度来看，石油将会越来越紧缺的。煤炭和天然气面临的窘境也是如此，煤炭在500年内将会被开采殆尽，而天然气的时间将会更短，和石油的可开采持续时间的相差不大；很明显，对于新能源的开发及其应用的任务迫在眉睫。值得庆幸的是，人类在认识这方面的危机的时间不算晚，并在很早以前就开始了在新能源开发和利用，在如今更是在一些方面上取得巨大的突破和成就，光伏发电就是新能源中太阳能开发和利用的典例。光伏发电作为如今在很多的地方都开始不断的充分利用太阳能了，有的人就利用太阳产生的光能进行相关的研究，制作了太阳能发电设备。为我们提供了解决能源短缺的一种技术。这种技术在科研领域中统称为光伏发电。这对我们解决全球能源危机有着举足轻重的研究地位，对改善全球环境降低二氧化碳等传统电站排放废气有着重要的研究作用，对改善我国基本民生问题中的用电问题提高我国国民的用电质量具有巨大的研究意义。1.2国内外发展状况在19世纪前期的时候，我国还处于落后的状态中，而一位法国研究者进行了光能研究，终于在1839年的时候取了重要研究成果就是光伏效应的发现，由此打开了光伏发电的大门。在各个国家的科学家100多年以来的不断研究和探索，于1954年发明出第一块实用光伏电池。从此以后，太阳能光伏发电产业由此诞生并在逐步成长的道路上越走越远，越走越好，整个光伏产业呈现出蓬勃的朝气和欣欣向荣的状态。在科技发展速度迅猛的21世纪,各个国家都想充分利用太阳能,因此此技术发展的很快,特别是太阳能电池进行了快速发展,关键的原因在于它可以反复的利用,可以说是用不完的.在世界各个国家领导人及其政府对可持续发展理念的进一步重视和理解情况下,在世界范围内太阳能的利用规模扩大速度超乎人们想象.通过技术的不断地进步,太阳能电池的成本也越来越小,透露出良好的产业前景和强大的发展潜力.世界上很多国家将太阳能及其衍生产业作为极其重要的新兴产业,太阳能因此得到更加广泛应用.在2000年至2016这16年间,光伏产业的发展速度足以达到令世人惊叹的地步.据不完全统计,在2000年至2016年期间,装机量迅速的飙升,现在的平均年增长率为41.01%.太阳能之所以发展的如此迅速,是因为世界各个国家的政府都在全力的去支持这方面的科研,进行技术的攻关难题,从而加快了技术的迅速的发展.这样才有可能解决相关的能源问题的.1.2.1国内发展现状光伏行业在我国焕发着强大的活力和蓬勃的生机。我国在世界上多个地方建设相关工厂，范围广达全球范围内的20个以上的地区或国家，相关产品与世界范围内的近200个地区或国家进行着长期稳定的商品交易。如今，光伏行业作为我国具有国际竞争优势的战略新兴产业对我国实现中华民族伟大复兴有着巨大积极的影响。就具体从电池片生产数量规模来说，我国的电池片生产数量规模在2007年就高登全球榜首并已经连续11年蝉联世界冠军。在2017年期间，中国的太阳能电池片产量已经成为全球最大的拥有者了，其对应的数量为68GW，这是其他国家无法比拟的，它可以占到全球的68%左右。但是在2016年的时候仅有现在的1/3左右。而且2017年的太阳能组件方面也有的很大的发展数量可以达到76GW，是世界光伏电池组件总产量的71%，与2016年的光伏电池组件同比增长了43%。从目前的发展趋势来看，太阳能的优势越来越明显了，全球都在对太阳能进行布局，最有发展前景的技术就是PERC，它代表者太阳能的发展技术的。此技术将有效的提高了太阳能的转换的效率，从而实现了太阳能的高效快速的转化，这样从某些方面提高了人们的对太阳能的追求。从而使得更多的研究者对其进行投入研究。来推动太阳能的技术发展。这为解决能源问题提供了重要的帮助和理论技术的问题。我国在2017年年的时候，我国所拥有的装机量为130GW了，这与2012年相比已经有了大幅度的提高，但是在2012年以前的时候，我国在这一方面才刚刚开始发展，这说明近几年我国进行了大量的资金投入和科研人员的投入，从而导致这些光能发电的出现。近几年出现的光伏发电也为我国提供了能源解决的重要途径，这也是我们拓展国外市场的重要阶段。关于这些方面的产品，主要通过出口销售给世界上其他国家或地区。在2013年，我国政府通过相关部委出台一系列政策文件大力支持鼓励国内光伏市场的开发，我国国内的光伏市场出现井喷并保持着强大活力。日前，对于光伏产业我国始终走在世界的前面，生产出的光伏发电产品在市场上具有较强的竞争力，这对于我国来书是非常有意义的，可以在这方面占据着主导权，欧美对这一块的研究还是不是很好，这也是我国占主导地位的一个原因。这也使得我国将会投入更多的人力和物力进行科学研究了。从而使得我国对光伏行业制造的绝大部分关键设备的本土化制造以及智能制造。其制造水平位居世界前列。1.2.2国外发展现状美国在光伏行业美国是最先开展研究的并将相关的研究成果方应用在实际的社会生产中的。在美国政府的相关帮助下，不断的进行光伏技术的改进与研发，使得光伏发电在不断的增长，同时也给美国的国民生产带来了很大的社会效益，因此有更多的美国科研工作投入到这方面的领域中，为光伏产业的发展贡献自己的力量。因此光伏行业开始成为美国的主导产业。光伏电站成为美国整个光伏产业的发展的重大一部分。在2012年期间，美国的光伏行业在数量和发电量上均有大幅度增长。同2011年相比，增加了80%的新装机容量，达33亿千瓦（3.3GW），在6年时间里，每年的增长率均超过了40%，在过去的10间，光伏行业的复合增长率为65%，总装机量为原来的3.5倍，光伏产业已经应用到美国行业的方方面面了，在商业建筑领域为各个建筑物提供电能10亿卡瓦。于此同时也为美国的家庭用电提供了5亿卡瓦的电能。这些充分说明了光电产业在美国本土受到了广泛的应用。从使得光伏产业的装机量在2019年达到了70GW，与2018年同比30%了。与此同时，美国能源新增装机总量的40%为美国的太阳能新增装机容量，对整个美国能源新增装机总量有着举足轻重的地位和影响，是该行业历年以来最大份额，相比于十年前的2009年的新增光伏装机量的1GW增加了70多倍。日本作为最早制定光伏产业发展政策的国家之一日本，在2007年的时候对开始注重光伏发电装置的安装了，他们采用了新型的安装技术，进行的光伏发电系统的研发，使其安装起来方便已操作，因此他们国家的安装量是更大的达到了中国的4倍还多。累计已经打了1918.891MW。这些安装的其中主要是日本的普通民众，这说明在日本已经普及化的应用在生活中。越南中国也推动了东南亚的光伏市场，在越南正在进行着火热的技术开发与研究，每年的增长率在10%左右，使得这些市场在不断的进行扩大化，每天都吸引着很多的技术人员进行相关的研究实现了能源市场的发展与经济化。这样更有利于它的发展。同时也吸引了世界各个对其进行相关的投资和直接对其进行相关的援助。截至到2019年6月30日，越南的相关的装机量也有了大幅度的提高，已经有上百家并网发电系统向越南全国进行输送电能了，这使得这个国建的发电量进行了全面的发展与进步使得人们对这项节能的产业产生了兴趣使其能够不断的快速发展，相关的光能发电技术已经过越南国家电力系统调度中心检查，在越南这个国家中，在2019年时，他们国家在全国的装机量在630MW左右，已经有了很多的企业选择按住那个光能发电装置，进行能量转换为公司的相关的动能提供了重要的理论依据。越南国家对应的相关部门对其并网条件的检查使其成功并入越南国家电网，越南就有着近百家的太阳能发电厂。在越南，使用太阳能进行电量发送已经达到了全国发电量的20%左右。在光伏产业高速发展的今天，全球都在对其进行了高度重视，都对其进行路其进行了大量资金的投入，实现光能产业的不断提高和发展，使技术在不断革新希望将来能够彻底代替石油这种不可再生的能量。1.3本文研究内容本文研究的是装机容量为100Mw的光伏发电电站并网设计的电力系统。在太阳能丰富的地区利用太阳能电池进行光伏发电电站的建设，并完成与电网的并网，以供用户的正常使用。光伏发电电电力系统并网设计包括光伏发电电池模块，整流逆变模块和低压控制配电模块。光伏发电电池模块用于将太阳能转化并储蓄，电能；整流逆变模块将太阳能电池中的电能转变为工频电以实现电网的并网；低压控制配电模块实现对光伏发电电站的监控和控制和保护。2光伏发电2.1光伏发电系统原理2.1.1光伏发电系统介绍光伏发电系统需要对它产生的直流电利用太阳能电池阵列进行进一步的转换，使其能够转换为交流电，提供给各个公司进行使用。该系系统中还要具有一个储能蓄电池用来进行光能到电能的转换。将光伏发电系统产生的直流电转变为交流电以及将带有各种谐波的交流电调整为合乎电能质量的工频交流电的整流逆变系统，为了实现并网而进行与电网的升降压的变压器系统。总的来说，目前主流的光伏发电系统为独立和并网两种系统这两种系统都是光伏发电系统。一般我们在野外进行工作的时候，经常需要用到独立的电源，使用这些独立电源就能够正常的工作，光伏发电系统为实现这个功能，因此发明设计了对应的独立光伏发电系统。这种系统主要用于野外工作，小负荷的功率设备中是非常好用的，此时不需要使用并网进行发电。对于偏远地区的人们使用这种方式是非常的方便的。2.1.2光伏发电系统原理太阳能电池方阵是太阳能发电系统的重要组成部分，主要负责接收光能的。它的另外的组成部分就是并网逆变器，它负责对产生的电流和电压进行转化的。工作原理光伏发电的工作原理，必须要有充足的阳光照射，特别是在白天的时候光伏发电系统要充分利用电池组将接收到的光能转化成一定的电动势，此时通过一系列的串并联形成的太阳能电池方阵，当电压达到一定的数值时，将启动控制器进行电能的充放电，并将电能保存到蓄电池中，电能储存到一定的数值后，将启动对应的逆变器将储存的电能转化成想对应的交流电。继而在整流系统的作用下转化为工频电从而将转化好的交流电输送到配电柜，这时配电柜就对外进行相关的供电活动。为了确保供电的安全，必须安装对应的安全设备，来进行安全供电。光伏系统的组成太阳能电池方阵是太阳能发电系统的重要组成部分，主要负责接收光能的。它的另外的组成部分就是并网逆变器，它负责对产生的电流和电压进行转化的。主要是将直流电转化为工频电的整流逆变器，对系统起控制作用的直流配电柜和交流配电柜。下面将具体叙述每个部分的具体：⑴电池方阵：该设备主要用于充分接收太阳的光照，将接收到的电荷进而转化成对应的电能。将相关的电能储存到蓄电池中去。从而为蓄电池组进行能量供给。按照光伏电池组件的原材料分类，现在市场上一般均为硅电池。通过组成材料的不同可以对其分为三种类型的电池方阵。分别为单晶、多晶和非晶硅太阳能电池。⑵蓄电池组：该蓄电池组主要用来对电能进行存储的，电能主要来自太阳光的照射于相关的电池方阵而产生的，然后将其存储与蓄电池中。再通过光伏系统中的控制器设备和整流逆变系统满足负荷的供电需求。在一般相关的情况下，蓄电池组必须要具备以下的需求：a.光伏系统中的蓄电池组要具备自动的自放电率低；b.光伏系统中的蓄电池组的使用寿命必须够长；c.光伏系统中的蓄电池组在要具有较强的深放电能力；d.光伏系统中的蓄电池组在要具充电效率高；e.光伏系统中的蓄电池组在要具少维护或免维护的特性；f.光伏系统中的蓄电池组要适合工作温度范围一定要宽；g.光伏系统中的蓄电池组价格要低廉，这样用户方能接受。 ⑶充放电控制器：主要是用来对用于对光伏系统中的蓄电池组进行充电和放电的控制的。⑷整流逆变器：光伏系统中的整流逆变器主要负责将对应的直流电转换成交流电的设备。 ⑸交流配电柜：光伏系统中的交流配电柜负责对外提供交流电，供其它的设备进行使用。2.2本文系统介绍2.2.1系统原理简介本次设计系统是由接收太阳的光照，将接收到的电荷进而转化成对应的电能的电池方阵、蓄电池组以及整流逆变器转化为电能质量合乎国家标准的工频电，再经过总配电箱的控制，实现并网。其中，总配电箱里面有着三相双向电表进行电量测量和计算和各种保护装置。在二次回路中采用10KV/0.4KV的厂用变压器为各种测量监测保护设备提供电源，通过对整流逆变的检测实现对整个系统的保护。另外设有电表用于对厂用负荷的用电量的测量和计算。图.2太阳能电池太阳能电池是由各个串并联光伏发电组件形成的光伏发电方阵在光照情况下产生的光生电压进而产生的电能经由蓄电池存储起来，再由蓄电池的控制器统一控制发电的的光伏发电设备。在光伏发电系统中，太阳能电池材料及其接线形式的好坏直接影响到整个光伏发电系统的效率和经济性运行。因此太阳能电池模块在光伏发电系统中占有举足轻重的地位，是建设光伏电站的重要因素。图2.2.2太阳能电池原理结构示意图2.2.3逆变及其并网控制太阳能转化为电能后，这些电能是直流电的，无法直接提供给外部进行相关的使用，必须要对其进行相关的转化，将其转化为对应的交流电。提供给外部的电力设备。太阳能电池的各个光伏组件及其所配套的蓄电池连接直流屏和相应的逆变器，即可满足对其直流电转化为满足国家电能质量要求的工频电。再经由配电柜的检测和监控和变压器的升压实现并网。图2.2.3光伏系统结构原理图3负荷计算以及光伏电池选型3.1负荷计算以及太阳能电池容量计算3.1.1负荷计算光伏电站里面用电设备主要有生活区域基本设施（包括照明，制冷等），一次回路及其二次回路功率元件。其中，生活区域基本设施包括10个房间20个50W节能灯共1KW，10个空调30KW，各种显示仪器和应急设备1KW和一次回路和二回路电力设备损耗10KW，查阅相关设备需要系数，其中用于生活区的照明需要系数为0.6-0.8，本文取0.6，空调的需要系数为0.7-0.9，本文取0.8，应急设备和显示仪器和的需要系数为1，一次回路和二次回路电力设备损耗的需要系数为1.因此本文负荷计算总量为1*0.6+30*0.8+1*1+10*1=35.6KW3.1.2蓄电池组的容量计算蓄电池的容量与逆变器的效率，自维持条数，蓄电池的温度补偿系数和蓄电池允许DOD（电池放电量占额定电量的比例系数）（1）收集负荷分析中算得的总电量值总耗电量为:100MW*h（2）逆变器直流侧的容量为总设计的装机量除以逆变器的效率即可得到。即将步骤（1）得到的电量(W*h)除以逆变器效率（本文根据后续的逆变器型号其效率为0.96）,得到的容量100MWh÷0.96=104.17MW*h（3）将步骤（2）得到的数值乘以自维持天数（本文设计为一周7天全天发电）电量值为:104.17kWh/d×1d=104.17kWh。（4）将步骤（3）得到的数值除以由蓄电池厂商提供的温度补偿系数（本文为取0.9）则容量为:104.17MWh÷0.9=115.74MWh。（5）将步骤（4）得到的数值除以蓄电池允许DOD（本文设计中取0.75）计算结果为:115.74MWh÷0.75=154.32MWh。（6）将步骤（5）得到的数值除以期望的蓄电池标称电压。系统为了降低电流及减小导线截面选择了12V电压,则光伏系统中对应的光伏蓄电池组的容量为:154.32MWh/12V=12.86MAh本文选取型号为太阳能光伏专用蓄电池12V/300Ah，共需12.86MAh/300Ah=42867个蓄电池。3.1.3光伏系统容量设计本文光伏方阵的设计容量计算办法为蓄电池的设计容量除以蓄电池的效率和光伏组件的转化效率日前光伏方阵的效率为17%到20%左右，根据本文后续所选取的光伏电池组件的类型可知其效率为18%。本文所选蓄电池的效率为75%。可得整个太阳能电池的发电效率为0.18*0.75=0.135.方阵需发出的总量154.32MW*h÷0.135=1143.11MW*h。将步骤（4）得到的电量值除以峰值日照小时数（平均峰值日照小时数为4.5-5h，本文采取5h计算）,即为方阵的容量:1143.11MW*h÷5h=228.62MW。通过以上步骤得到的方阵容量是在平均日照资源下,能够提供的平均功率,实际安装的方阵在不同的季节运行特性不同。3.2光伏设备选型3.2.1光伏组件选型通过上述得出方阵容量的数值后,可以计算出需要的组件数量。本设计选用程鹏新能源科技有限公司的320瓦多晶硅组件，其参数如下：组件尺寸（mm）：1956×992×40（长×宽×厚）；电池片数量（片）：6×12=72；最大功率：320W，功率偏差±5%；电池片效率：18.4%；开路电压：46.5V；最大功率点工作电压：37.1V；短路电流：9.21A，最大功率点工作电流：8.72A；工作温度：-40~80°C；最大保险丝额定电流：10A；系统允许最大电压：1000V。所需光伏组件数量为光伏设计容量除以单个光伏组件的功率即228.62MW/320W=714438（个）。3.2.2交流逆变器选型光伏系统中的逆变器的选型，需要根据它的工作方式来选择的，本文中的设计选择为三相交流逆变器；若按照此逆变器的隔离情况进行相关的选择时，需要选择隔离型的交流逆变器来进行设计的。若按照在接入是的电压等级的方式进行交流逆变器的选取时，需要选择A类的逆变器。本文逆变器选用型号为SG50KTL满足相关规范要求,额定输入电压780V,输出功率48000W,MPPT电压范围200-1000V。太阳能电池组件的最佳工作电压为34.3V,则20个太阳能板为一组接一个逆变器,一共需要35722个逆变器。那么每个太阳能电池组的最佳工作电压为20*37.1=742V,开路电压为46.5*20=930V,满足所选逆变器的正常工作范围。光伏控制器选择额定电压为DC48V,额定电流为15A的SD4815。根据上诉计算，可知整个系统需要12V/300Ah的太阳能专用光伏蓄电池42867个，320W的光伏组件714438个，光伏逆变器SG50KTL和光伏控制器SD4815各35722个。3.2防雷汇流箱和监控系统介绍3.2.1防雷汇流箱选型本文设计的100mw光伏并网电站电气系统为了安全地工作需要安装相关的防雷汇流箱。用于为系统的安全可靠运行提供重要的安全保障。因此本设计中我们采用了能够直接安装在电池支架上的防雷汇流箱。选择的这个防雷汇流箱需要的工作电压在1100V以内，避免过大给系统造成短路的情况。最大的直流输入电流12.5A,选用接线较为方便的MC4接线端子;输出可以用铝芯、铜芯线缆,选型便捷,设计灵活,且达到了能够防止粉尘对设备影响的IP65等级。每500KW子发电系统需要1台汇流箱,整个100MW发电系统需要配置200台太阳能电池阵列防雷配电箱。3.2.2监控系统介绍一般在整个系统当中，监控系统会被分为两个组成部分，第一部分是保护方面的监控，而对外第二个部分是检测的监控。对于保护方面而言，要借助于开关对于过流保护来对变压器的低压侧进行有效保护，而对于高压方面而言，一般它的保护方式是三段式的保护方式，同时还借助于其他的报警装置来进行综合的保护。对于检测装置而言，要布置相应的摇感开关，这样能够同时的对系统当中各个路段相应的电压和电流确保它们都能够在合适的范围内进行正常的工作，这样做到相关的监控后，避免了过大或者过小产生的不稳定情况。对应的工作条件为-20℃~+60℃,电口数量多，能很好地满足要求。4导线及其断路器选型4.1短路计算在本文设计的100mw光伏并网电站电气系统中，为了系统的安全可靠运行时，在短路选择的类型中，选择了三相短路。因为它产短路的概率虽然最小但其影响和破坏力却是最大的。因此，本文通过三相短路计算短路电流使其检验电气设备的稳定性。为了对电路的安全系数进行有效的评估计算，本文采用标幺值来对不同类型的短路类型进行了计算与评估：短路计算的标幺值的基准值计算得到的基准容量为计算得到的基准电压Vg（KV）0.435计算得到的基准电流Ig（KA）250（10KV）2.86（35KV）电抗标幺值系统的短路容量设为1000MVA，并网侧侧为无穷大系统。因此可计算出x3=0.2主要变压器：x1=x2=Ud%*Sj/（100*Sb）=0.333电源侧：逆变器的短路电压相比之下太小可以忽略不计，故在计算过程中电抗为0。在低压侧和高压侧分别选取一短路点分别计算。图4.1.1短路点选取示意图可画出系统的等值网诺图图4.1.2系统等值网络图假设d1点短路a、等效阻抗（计算电抗）xsf=x3+x1//x2=0.367b、短路电流标幺值Is’’=Is=1/0.367=2.72c、短路电流有铭值I=2.72*100/（1.732*0.4）=392.6KAe、计算非周期分量0S时Isf1=1.414*I=555.2KA0.06S时Isf2=555.2*e-0.06/0.05=167.2KA0.1S时0.42KAf、计算短路容量Ses=1.732*UI=1.732*0.4*392.6=272MWg、短路冲击电流isk=1.414*K*I=1.414*1.9*392.6=1054.8KAh、全电流Kg=0.9Ieh=I*(Kg2+2*(Keh-Kg)2)1/2=639.6KA假设d2点短路a、等效阻抗（计算电抗）xsf=x3=0.2b、短路电流标幺值Is’’=Is=1/0.2=5c、短路电流有铭值I=5*100/（1.732*36.5）=7.91KAe、计算非周期分量0S时Isf1=1.414*I=11.2KA0.06S时Isf2=11.2*e-0.06/0.05=3.46KA0.1S时0.43KAf、计算短路容量Ses=1.732*UI=1.732*36.5*7.91=500MWg、短路冲击电流isk=1.414*K*I=1.414*1.9*7.91=21.25KAh、全电流Kg=0.9Ieh=I*(Kg2+2*(Keh-Kg)2)1/2=12.88KA另外，本文也将其他短路情况下的短路电流计算出来作为参考。（1）d1点的其他短路电流计算正序电抗之和：负序电抗之和：零序电抗之和：①单相短路：E为发电机等效电势，一般情况下取1。可得短路电流计算结果为0.7*250=175KA250I=0.7*250=175KA250②两相短路：E为发电机等效电势，一般情况下取1。可得短路电流计算结果为2.36*250=590KA2.36*250=590KA③两相短路接地：E为发电机等效电势，一般情况下取1。可得短路电流计算结果为1.72*250=430KA1.72*250=430KAd2点的其他短路电流计算正序电抗之和：负序电抗之和：零序电抗之和：单相短路：E为发电机等效电势，一般情况下取1。0.67*2.86=1.92KA0.67*2.86=1.92KA②两相短路：E为发电机等效电势，一般情况下取1。4.33*2.86=12.38KA4.33*2.86=12.38KA③两相短路接地：E为发电机等效电势，一般情况下取1。4.44*2.86=12.7KA4.44*2.86=12.7KA4.2发电厂电缆选型一般来说，发电厂电缆需要使用导线进行光能转化为电流。但是仅仅有导线是不够的，还需要绝缘层进行保护隔离来达到电流的安全输出。在传输中会遇到其他电磁进行干扰，因此需要在电缆加入屏蔽材料进行屏蔽这些干扰信号。对于电缆中的空隙需要各个芯线进行填充。按照应用范围分类，本文选有电力电缆和，控制电缆，和通信电缆，分贝用于传输电能和连接开关量，及其发电厂内的计算机的信息的传输。由于作为发电站的消防要求很高，本文选用耐火等级最高的A类耐火电缆。4.2.1导体的选型按照《发电厂、变电所电缆选择与敷设设计规范（SDJ-26）》规定，控制电缆采用铜芯导线：35KV及其以上高压电缆需要质量较高的生产厂家生产的铜芯导线，因为这个模块的材质设置是很重要的。对于其他模块的导线选择可以按照成本低来选择。当然，相比之下，铜芯导线相比于铝芯导线有着很多优势。例如，在使用铜芯导线进行传输电流时，它承载的数据能力是相同情况下的铝的1.3倍左右。进而可以推断出，采取铜芯导线会减少相应的截面积，采取铝芯导线会使电缆根数增加从而增大了连接处故障导致事故的概率。但由于我国金属铝资源较金属铜资源丰富得多，我国每年都需进口大量的铜，所以这两种金属价格差异较大。铜芯导线比相同截面，相同型号的铝芯导线价格贵一半左右。尤其最近受疫情影响，这个价格差还会进一步扩大。根据相关统计，铜芯电缆导线的平均价格为铝芯导线的1.76到1.89倍左右。另外考虑到光伏发电对导线的耐热等级有一定的要求，因此采用导体可以长期运行温度为90摄氏度，短路温度为250摄氏度，有着较高的机械强度的交联聚乙烯材质的导线，因此高压侧电缆导线本文采取YJV22-26/35KV型号；低压动力电缆根据耐温要求，也选用交联聚乙烯材质的电缆型号为YJV22-26/0.4KV.根据有关规章要求，控制电缆电压等级，在本文中设计的100mw光伏并网电站电气系统采用的是450/750V电缆，进行电流电压的传输。 利用数据分析的结果得出：发电厂一般在500kV升压站采用600/1000V控制电缆，在其它场所选用450/750V控制电缆。4.2.2导体截面计算100高压侧最大可持续电流为10036.5*1.05*11.582KA36.5*1.05*11.582KA选用三条8*95mm2矩形铝导体平方，标称截面为760mm2，在70摄氏度的工作温度下长期允许可持续电流为1900A，在40摄氏度下，其温度修正系数为0.84，则长期允许可持续电流为1900*0.84=1596A>1582A,可见满足要求，经检验，所选导线的允许电压损失，，经济电流密度，机械强度，短路稳定度满足要求。低压侧最大可持续电流为1001000.4*1.05*1144.3KA0.4*1.05*1144.3KA选用三条573*120mm2矩形铝导体平方，标称截面为68760mm2，在70摄氏度的工作温度下长期允许可持续电流为171900A，在40摄氏度下，其温度修正系数为0.84，则长期允许可持续电流为171900*0.84=144396A>144300A,可见满足要求，经检验，所选导线的允许电压损失，，经济电流密度，机械强度，短路稳定度满足要求。4.2.3选线电缆总结在变压器中性点低电阻接地的情况下，高压侧电力电缆采取阻燃交联聚乙烯电缆，型号为ZRC-YJV22-26/35KV-3*760：厂用低压电力电缆采取阻燃交联聚乙烯电缆，型号为ZRC-YJV-0.6/1KV-3*68760;直流，UPS，消防，保安电源系统采取耐火聚氯乙烯电缆，型号NH-YJV-0.6/1KV；本文选择的型号为NH-KVVp-450/750V。4.3接触器选型等级4.3.1发电厂高压断路器选型按照高压侧电压为35KV，装机容量为100MW，Igmax=1.05P/1.732U=1.05*100MW/1.732/35KV=2121A。本文设计的100mw光伏并网电站电气系统中对应的断路器为，该系统中对应的各式各样的隔离开关型号为。该系统中的进行的校验参数为：正常工作时的电压：。要满足对应的需求，正常工作时的电流：，要满足对应的需求其开断电流，动稳定校验，热稳定校验均进过校验满足要求。4.3.2厂用断路器选型按照高压侧电压为10KV，负荷容量为24KW，本次设计容量为30KW,Igmax=1.05P/1.732U=1.05*30kW/1.732/35KV=3.6A。本文高压侧断路器采取型号为ZN-10-6A/3P断路器，开断电流，动稳定校验，热稳定校验均进过校验满足要求。按照低压侧电压为0.4KV，负荷容量为24KW，本次设计容量为30KW,Igmax=1.05P/1.732U=1.05*30kW/1.732/30.4KV=454A。本文低压侧断路器采取型号为ZN-0.4-630A/3P断路器。开断电流，动稳定校验，热稳定校验均进过校验满足要求。4.4变压器选型4.4.1连接组别的选择三相变压器绕组连接组别常见的有（D，yn11）、（Y，zn11）和（Y，yn0）。（D，yn11）三种，其优点是能抑制对高次谐波电流的输出,允许很大的三相不平衡电流的出现,很好地提高了保护装置的灵敏度,但缺点是价格较贵。综合对比这三种组别和查阅相关规范要求，本文选用(D,yn11)这种连接组别。4.4.2变压器容量计算主变压器选型电力系统设计按照要求应设有2个回路，因此本文主要变压器的数目为2个。但当有一台变压器处于检修状态时，另一台变压器需要输送额定功率的75%，，当功率因数为1时，也就是75MVA，因此要求变压器的容量至少为75MVA，因此本文选用S11-90000/35型号的变压器，其容量为75MVA，变比为0.4/35KV的升压变压器。厂用变压器选型厂用电系统变压器及其备用变压器没有具体的容量值，本文统一设计为10MVA，因此本文选用S11-10000/10型号的变压器，其容量为10MVA，变比为10/0.4KV的降压变压器。对于两台配电变压器，根据低压设备的用电容量不超过1000KVA，可选用SZ11-1000/10型号的变压器，其容量为5MVA，变比为10/0.4KV的降压变压器。4.5配电柜选型对于配电柜的选型来说是很重要的一方面，它能够决定设备的相关的摆放，配电柜应该进行选择安全性系数较高的，在抗干扰方面能够具有很好的效果。并且能够具有防潮的功能，这样的配电柜具有更好的使用寿命。而且要保证设计美观、空间占比小等额外优点。光伏发电系统配电柜中按照在系统中作用对象不同，可以将配电柜的相关的柜子进行分为两类，分别为直流和交流配电柜。4.5.1配电柜作用配电柜起到的作用，我们通常按照直流和交流配电柜来进行分析的。其中直流配电柜的作用可以对直流电电能进行分配并在相关的分配中起到监控作用，对与相关的电能及其用电情况进行保护。比如需要安装上相关的保护装置用来进行对雷电的防护，避免产生电量传输过程的短路现象。配电柜还要确保对运行电路的电压和电流的监控。图4.5.1直流配电柜内部结构图交流配电柜是对交流电能的接受及其分配的电力设备。该交流配电柜需要相关的保护电器，来确保电量的安全传输；需要具有控制电器相关的器件进行对电路的闭合与断开进行控制的。需要安装继电器、避雷器等等相关的器件来确保电量的安全传输。图4.5.2交流配电柜4.6电表选择在对电表进行选择时，进行了详细的设计，需要能够对相关的