太阳能光电建筑一体化示范项目电气设计方案

太阳能光电建筑一体化示范项目电气设计方案1.1电气一次1.1.1设计依据编制依据和主要引用标准、规范如下：（1）《光伏发电站接入电力系统技术规定》GB/Z19964-2005；（2）《电力变压器选用导则》GB/T17468-2008；（3）《高压输变电设备的绝缘配合》GB311.1-1997；（4）《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620-1997；（5）《交流电气装置的接地》DL/T621-1997；（6）《变电所总布置设计技术规程》DL/T5056-2007；（7）《高压配电装置设计技术规程》DL/T5352-2006；（8）《220kV～500kV变电所设计技术规程》DL/T5218-2005；（9）《导体和电器选择设计技术规定》DL/T5222-2005；（10）《330kV变电站通用设计规范》Q/GDW341-2009；（11）《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定（试行）》国家电网发展（2009）747号；（12）《国家电网公司十八项电网重大反事故措施（试行）》国家电网生技（2005）400号；其它相关的国家、行业标准规范，设计手册等。1.1.2系统并网配置方案某玉昊隆新能源有限公司位于某，是一家阴极铜生产为主，金、银、铂、钯、硒、锑、铋等稀贵稀散金属综合提取，集科工贸为一体的集团化企业。本光伏项目计划建设用户侧太阳能光伏发电装置共2.6MWp，所发部分电力可在厂区内就地消纳，直接接入既有建筑物的变配电室。根据光伏阵列安装在厂区的建筑物屋顶的特点，本工程采用分块发电，分块并网的设计方案，三部分作为两个独立的发电单元，根据楼顶光伏模块的容量配置适当的逆变器，经隔离变输出380V交流电，分别并入各自楼内的低压配电盘内。图1.1并网系统原理图本系统采用分段连接、逐级汇流的方式进行设计，即光伏阵列按照合理的组串方式接入汇流箱，然后接入直流配电柜，汇流箱和直流配电柜中包括防雷保护装置以及短路保护等功能。经过直流部分的汇流调整之后，直流输出接入逆变器。1.1.3光伏阵列直流防雷汇流箱的设计为了减少光伏组件到逆变器之间的连接线和方便日后维护，需要在直流侧配置汇流装置，本系统可采用分段连接、逐级汇流的方式进行设计，即在室外配置光伏阵列防雷汇流箱（以下简称“汇流箱”），室内配置直流防雷配电柜。由于逆变器的输入回路数量有限，采用汇流箱将多串电池组件进行汇流，然后再输入逆变器，使逆变器的输入功率达到合理的值，同时节省直流电缆，降低工程造价。本工程所选汇流箱具有以下性能特点：a）户外壁挂式安装，防水、防锈、防晒，满足室外安装使用要求；b）可同时接入16路输入，每回路设15A的光伏专用高压直流熔丝进行保护，其耐压值为1000V；c）配有光伏专用防雷器，正负极都具备防雷功能；d）直流输出母线端配有可分断的直流断路器；e）汇流箱内配有监测装置，可以实时监测每个输入输出回路的直流电流、电压，直流断路器状态等；f）配有标准RS485通讯口，可以与电站计算机监控系统通讯。1.1.4直流配电柜设计汇流箱输出的直流电通过直流配电柜进行汇流，再与并网逆变器连接，方便操作和维护。每面直流配电柜具有多路输入，可以连接多只汇流箱，每路输入都设有高分断能力的直流断路器和防反二极管，并且在输出侧设有光伏专用防雷器，逆变器和光伏组件进行有效的保护。平均每台逆变器设1面直流配电柜，本期整个项目暂设6面7进1出直流配电柜，安装位置靠近逆变器。图1.2直流配电柜原理接线图1.1.5逆变器的选型参照标准：《光伏发电站接入电力系统技术规定》GB/Z19964-2005《光伏系统并网技术要求》GB/T19939-2005《光伏（PV）系统电网接口特性》GB/T20046-2006并网逆变器具有如下功能特点。电能质量保障：本光伏系统向当地交流负载提供电能和向电网发送电时，在电压偏差、频率、谐波和功率因数方面必须满足实用要求并符合标准。当出现偏离标准的越限状况，逆变器能检测到这些偏差并将光伏系统与电网安全断开。电压偏差保护：为了保障当地交流负载正常工作，本光伏系统中所选逆变器的输出电压与电网完全匹配。正常运行时，光伏系统和电网接口处的电压允许偏差应符合GB/T12325的规定。三相电压的允许偏差为额定电压的±5%，单相电压的允许偏差为额定电压的+10%、-10%。超出该允许范围时，逆变器自动将光伏系统与电网安全断开。谐波和波形畸变：逆变器总电流波形畸变率控制在3%之内，远小于GB14549-1993《电能质量公用电网谐波》规定的5%。电压不平衡度保护：本光伏系统并网运行时，如电网接口处的三相电压不平衡度超过GB/T15543规定的数值，超过允许值2%，及短时超过4%，逆变器将断开本系统与电网的连接。过/欠电压保护：当电网接口处电压超出规定的电压范围时，本光伏系统逆变器将会自动断开与电网的连接，停止向电网送电。确保电网和本系统的安全。过/欠频率保护：当电网接口处频率超过规定的频率范围时，过/欠频率保护应在0.2S内动作，逆变器将本光伏系统与电网断开。由于光伏组件布置在建筑屋顶，每个建筑物布置的组件数量受其屋顶面积不同的影响，容量也有所不同。因此为了降低系统损耗，根据组件布置设置逆变器的原则，每个建筑物屋顶的发电单元选用合适的逆变器配置方案，整个工程共设11台逆变器，均为250kW逆变器。根据组件的安装情况进行分散布置。近年来光伏发电产业发展迅速，国内外已经有很多成功的运行经验，逆变器的产品技术成熟，业绩广泛，其具体参数如表1.1和表1.2。表1.1太阳能并网逆变器选用250kWp并网逆变器技术参数型号250K直流侧参数最大直流电压900Vdc启动电压470V满载MPPT电压范围450~820V最低电压450V最大直流功率275kWp最大输入电流600A推荐光伏阵列开路电压900V最大功率跟踪器数/每路跟踪器可接入组串数1/2交流侧参数额定输出功率250KW最大交流输出电流380A额定电网电压380/270Vac允许电网电压310~450/210~310Vac额定电网频率50Hz允许电网频率41.5~52.5Hz总电流波形畸变率<3%(额定功率)直流电流分量<0.5%(额定输出电流)功率因素0.9(超前)~0.9(滞后)系统最大效率98.7%(无变压器)欧洲效率98.5%(含变压器)防护等级IP20(室内)夜间自耗电＜10W允许环境温度-25~+55℃冷却方式风冷允许相对湿度0~95%，无冷凝允许海拔2000米显示与通讯显示128*64图形VFD及键盘标准通讯方式RS485可选通讯方式以太网、RS232、无线机械参数外形尺寸(宽x高x深)800x2400x2200mm重量1200kg根据并网逆变器的工作电压范围（450V~820V）,每个电池串列按照20个电池组件串联进行设计，按照每16个太阳电池串列单元需要配置1台光伏方阵防雷汇流箱，每个并网逆变器需配置1个直流配电柜，本工程2.6MWp光伏并网发电系统共需配置35台光伏方阵防雷汇流箱。图1.3汇流箱、逆变器电气原理综上所述：太阳能光伏并网电站配置如表1.3表1.3太阳能并网电站配置表位置组件组件数可安装容量(kWp)阵列汇流箱直流柜逆变器块/串组进/出个路/个台规格台精矿仓屋顶250Wp

1650x992mm408010202020416/1144/14250kW4精矿仓二期屋顶37209302018616/1124/14250kW420万吨电解车间屋顶26406602013216/194/13250kW3小计(按规划=sum(C3:C5)10440=sum(D3:D5)2610522=sum(H3:H5)351111图1.4交流配电柜原理接线图1.1.7低压开关柜的布置每座建筑物内的低压开关柜布置在其配电间内，与原有低压开关柜并柜安装。1.1.8防雷参照采用标准：GB50057-94建筑物防雷设计规范GB50169-92电气装置安装工程接地及验收规范GB3482-83电子设备雷击实验方法太阳能光伏并网电站防雷主要是防直击雷和感应雷两种，防雷措施应依据《光伏（PV）发电系统过电压保护-导则》（SJ/T11127）中有关规定设计。a)直击雷保护直击雷保护分光伏电池组件和交、直流配电系统的直击雷保护。光伏电池组件边框为金属材质，将光伏电池组件边框与支架可靠连接，然后与接地网连接，光伏电池组件边框与支架可防止半径为30m的滚雷，为增加雷电流散流效果，可将站内所有光伏电池组件支架可靠连接。组件的防雷连接方案简述如下：用4mm2的接地专用线，根据相邻两组件预留接地孔的位置裁合适的长度，原则上越短越好，接地线的两端做上与线径相符的OT端子，用螺母M8的燕尾丝将端子打在接地孔里，这样小面积的破坏了组件边框接地孔位置处的氧化膜，以此每20块做一个接地引下线，根据测算可能达到接地电阻R≤4Ω的要求。汇流箱等设备布置于室外，可以利用组件支架作为防雷措施。交流配电系统布置在室内，屋顶设避雷带，用于交流配电系统的直击雷保护。b)配电装置的雷电侵入波保护根据《交流电气装置的接地》(DL/T621-1997)和《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620-1997中规定，在升压变高压侧设一组无间隙氧化锌避雷器，对雷电侵入波进行保护。为防止感应雷、浪涌等情况造成过电压而损坏配电房内的并网设备，装设防雷器作为防雷措施。太阳电池串列经汇流箱后通过电缆接入直流防雷配电单元，汇流箱和配电柜内都配置防雷器。1.1.9接地充分利用建筑物结构柱内的钢筋作为自然接地体，利用厂区内的接地网作为本项目的接地网。根据《交流电气装置的接地》(DL/T621-1997)规定，对所有要求接地或接零的设备均应可靠地接地或接零。所有电气设备外壳、开关装置和开关柜接地母线、架构、电缆支架、和其它可能事故带电的金属物都应可靠接地。本系统中，支架、太阳能板边框以及连接件均是金属制品，每个子方阵自然形成等电位体，所有子方阵之间都要进行等电位连接并通过引下线与接地网就近可靠连接，接地体之间的焊接点应进行防腐处理。本系统的保护接地、工作接地采用一个总的接地装置。根据《交流电气装置的接地》(DL/T621-1997)要求，高、低压配电装置共用接地系统，接地电阻要求R≤4Ω；由于暂无关于光伏电池组件接地要求，本电站按R≤2Ω设计。1.2电气二次在每一个太阳能光伏并网电站配电室配备一套太阳能需装备系统监控设备。采用高性能工业控制PC机作为系统的监控主机，配置光伏并网系统多机版监控软件，采用RS485通讯方式，每天连续24小时不间断对所有并网逆变器的运行状态和数据进行监测。工控机带有以太网接口或GPRS接口，可将实时监测数据远传至上一级数据监测中心，如省市级或住建部数据中心。（1）建立光伏系统的信息化管理系统利用计算机管理系统建立光伏系统信息资料，对每个光伏系统建立一个数据库，数据库内容包括两方面，一是光伏系统的基本信息，主要有：气象地理资料；交通信息；光伏系统所在地的相关信息（如人口、户数、公共设施、交通状况等）；光伏系统的相关信息（如光伏系统建设规模、设备基本参数、建设时间、通电时间、设计建设单位等）。二是光伏系统的动态信息，主要包括：①光伏系统供电信息：用电户、供电时间、负载情况、累计发电量等；②光伏系统运行中出现的故障和处理方法：对光伏系统各设备在运行中出现的故障和对故障的处理方法等进行详细描述和统计。（2）建立光伏系统运行期档案这项工作是分析光伏系统运行状况和制定维护方案的重要依据之一。日常维护工作主要是每日测量并记录不同时间系统的工作参数，主要测量记录内容有：日期、记录时间；天气状况；环境温度；子方阵电流、电压；逆变器直流输入电流、电压；交流配电柜输出电流、电压及用电量；记录人等。当光伏系统出现故障时，光伏系统操作人员要详细记录故障现象，并协助维修人员进行维修工作，故障排除后要认真填写《电站故障维护记录表》，主要记录内容有：出现故障的设备名称、故障现象描述、故障发生时间、故障处理方法、零部件更换记录、维修人员及维修时间等。光伏系统巡检工作应由专业技术人员定期进行，在巡检过程中要全面检查光伏系统各设备的运行情况和运行现状，并测量相关参数。并仔细查看光伏系统操作人员对日维护、月维护记录情况，对记录数据进行分析，及时指导操作人员对光伏系统进行必要的维护工作。同时还应综合巡检工作中发现的问题，对本次维护中光伏系统的运行状况进行分析评价，最后对光伏系统巡检工作做出详细的总结报告。表1.4主要电气设备清单序号名称型号规格单位数量备注电气一次一光伏阵列部分电气设备1多晶硅电池组件250WP块104402汇流箱16路台353电缆YJV22-1kV-2×4mm2km104电缆YJV22-1kV-2×35mm2km1.55电缆YJV22-1kV-2×50mm2km1.56电缆YJV22-1kV-2×70mm2km37电缆YJV22-1kV-2×95mm2km28电缆YJV22-1kV-2x120mm2km19电缆YJV22-1kV-3x120+1x70mm2km2101kV电缆终端3×120mm2套10011过路套管SC70km0.212PVC套管Φ70km2.513汇流