光伏电站运维培训教材

光伏电站运维培训教材目录第一章太阳能电池板.....................................101.1发电原理............................................101.2太阳能电池板组成....................................111.3光伏电池分类........................................131.4电池板参数..........................................151.5光伏板的温度效应....................................171.6热斑效应及检测方法..................................19第二章支架部分.........................................222.1支架材料............................................222.2支架安装方式........................................232.3支架结构............................................242.3.1固定支架太阳能电池板方阵安装角度计算..............252.3.2三种结构的发电效率对比............................28第三章逆变器...........................................293.1逆变器的工作原理....................................293.2逆变器的工作特点....................................313.3逆变器的常见故障....................................333.4逆变器的结构........................................34第四章汇流箱...........................................374.1汇流箱的工作原理....................................374.2汇流箱的工作特点....................................3724.3汇流箱的常见故障....................................384.4汇流箱的结构........................................38第五章电缆.............................................395.1电力电缆型号各部分的代号及其含义.....................405.1.1电缆各部分代码....................................405.1.2常用代码..........................................415.1.3省略原则415.1.4常见耐火电缆型号介绍及用途说明425.1.5主要内容..........................................425.2电缆的种类与特点....................................445.2.1阻燃橡套电缆......................................445.2.2核级电缆..........................................445.2.3裸电线及裸导体制品................................455.2.4电力电缆..........................................465.2.5通讯电缆及光纤....................................465.2.6柔性防火电缆......................................465.2.7新产品............................................475.3电缆选择技巧........................................485.3.1—般原则..........................................485.3.2截面校验..........................................495.4电缆的安全与保护....................................535.4.1安全要求..........................................5335.4.2保护措施..........................................535.4.3存放方法..........................................545.5电缆的老化与故障....................................555.5.1老化原因..........................................555.5.2常见故障..........................................565.6电缆运行要求........................................575.7电线电缆的安装施工..................................595.8电缆性能验收试验....................................615.8.1试验条件..........................................615.8.2试验种类及说明....................................615.9电缆重点试验预试要求................................635.9.1实验前准备工作安排：..............................635.9.2人员要求..........................................635.9.3危险点分析........................................635.9.4安全措施..........................................645.9.5试验分工..........................................645.9.6试验程序..........................................655.9.7试验总结..........................................705.9.8试验记录..........................................70第六章高压断路器.......................................716.1高压断路器的基本结构................................726.1.1断路器的技术参数..................................7346.2油断路器............................................766.2.1油断路器的概念....................................766.2.2油断路器的结构....................................776.2.3油断路器的巡视检查项目............................816.3真空断路器..........................................826.3.1真空断路器概念....................................826.3.2真空灭弧室结构和真空断路器的结构特点..............826.3.3真空断路器的巡回检查项目836.4六氟化硫断路器......................................846.4.1六氟化硫断路器的概念..............................846.4.2六氟化硫断路器的结构..............................846.5六氟化硫断路器的巡视检查项目876.6空气断路器..........................................886.6.1空气断路器的概念..................................886.6.2空气断路器的灭弧性能及结构........................886.6.3空气断路器的巡视检查项目..........................916.7隔离开关............................................926.7.1隔离开关的功用....................................926.7.2对隔离开关的要求及其结构特点......................926.7.3隔离开关的巡视检查项目956.8低压开关............................................966.8.1低压自动空气开关..................................9656.8.2低压开关的巡视检查项目............................98第七章光伏电站变压器...................................997.1变压器的工作原理....................................997.2光伏电站100MW主变压器.............................1007.3光伏电站箱变........................................1057.4光伏电站站用变与中性点接地变........................1077.5变压器的运行与维护.................................108第八章光伏电站电流、电压互感器........................1178.1电流互感器与电压互感器的工作原理....................1178.2光伏发电站电流互感器...............................1188.3电流互感器的运行与维护.............................1198.4光伏发电站电压互感器...............................1218.5电压互感器的运行与维护.............................124第九章光伏电站避雷器..................................1289.1避雷器的工作原理...................................1289.2避雷器的种类和应用场合.............................1299.3光伏电站避雷器.....................................1309.4避雷器的运行与维护.................................132第十章UPS部分.........................................13410.1UPS系统构成.......................................13410.2UPS的工作原理.....................................13510.3UPS运行及维护.....................................136610.4故障排除..........................................138第H章直流系统......................................13911.1直流系统的基本组成部件及其基本功能如下：...........13911.2直流系统运行维护..................................14011.3直流系统故障及处理................................14111.3.1直流系统故障接地的分析..........................14114311.3.2查找接地故障时的注意事项第十二章变电站通讯部分................................14412.1变电站通信设备....................................14412.2变电站运行维护及巡视检查..........................14412.2.1巡视、12.3故障处理..........................................12.4:引用材料........................................145145146第十三章电站监控......................................14613.1概述..............................................14613.2计算机监控系统....................................15013.2.1光伏发电设备及逆变器的计算机监控单元............15113.3箱式升压子站和升压站的监控单元....................15313.3.1升压站的监控....................................15313.3.2有功功率控制系统................................15613.3.3自动电压控制子系统（AVC）功能...................15813.4常见故障及其处理..................................159713.4.1遥测的常见故障及处理............................16113.4.2遥信的常见故障及处理............................16213.4.3其他设备常见故障及处理..........................163第十四章继电保护......................................16414.1输电线路保护配置与整定计算........................16414.1.1保护的类型......................................16414.1.2线路上的故障类型及特征..........................16514.1.3三段式电流保护的整定计算........................16917114.2四、距离保护的整定计算14.2.1阶段式零序电流保护的整定........................17414.3电力变压器非电量保护..............................17614.3.1电力变压器非电量保护概况........................17614.3.2瓦斯保护原理及运行维护注意事项..................17614.3.3压力释放阀的保护原理及运行维护注意事项..........18014.3.4压力突变保护原理及运行维护注意事项..............18114.3.5温控器保护原理及运行维护注意事项................18314.3.6油位计的保护原理及运行维护注意事项..............18614.4主变差动保护......................................18714.4.1变压器差动保护的特点............................18814.4.2差动保护的主要功能及技术要求....................18814.4.3差动保护中的差动速断的作用......................18914.4.4差动保护与瓦斯保护的区别........................190814.4.5变压器过激磁对差动保护的影响....................19014.5变压器后备保护....................................19314.5.1过电流保护......................................19314.5.2二、复合电压起动的过电流保护....................19414.5.3负序电流和单相式低压过电流保护..................19414.5.4变压器的过负荷保护..............................19414.610KV母线保护......................................19514.6.110KV母线保护装置配置功能........................19614.6.2母线差动保护....................................19714.6.3母联充电保护....................................19714.6.4母联过流保护....................................19714.6.5五、母联失灵与母联死区保护......................19814.6.6母联非全相保护..................................19814.6.7断路器失灵保护..................................19814.6.8母线运行方式识别................................19914.6.9交流电压断线检查................................19914.7逆变器保护........................................200第十五章电力系统自动化装置简介........................20115.1变电所综合自动化基本功能..........................201第十六章四子王光伏电站知识题库........................2019第一章太阳能电池板1.1发电原理太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，神化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体硅为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光能转换成电能的过程。10太陽能電池發電原理階光令0A片受光通2中带£•¥的Oz往PSS秭動带S電的里iSN5B移動N電?5導绦0©®©0©©0fe©©"fe"㊉④ft、:h㊉㊉㊉㊉®㊉g)g)7^--PK正踅S*綵AM受圯後貝電孑KNK流出«?1-2太阳能电池板组成产业链多晶硅綻多晶硅片多晶硅太阳能电池太阳能电池板主要由以下部件组成:太阳能发电(系统集成)11组成部分钢化玻璃其作用为保护发电主体（如电池片），透光其选用是有要求的，1.透光率必须高（一般91%以上）；2.超白钢化处理EVA用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（如电池片），透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的EVA易老化发黄，从而影响组件的透光率，从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的，如EVA胶连度不达标，EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起EVA提早老化，影响组件寿命。光伏电池片主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣晶体硅太阳能电池片，设备成本相对较低，但消耗及电池片成本很高，但光电转换效率也高，在室外阳光下发电比较适宜薄膜太阳能电池，相对设备成本较高，但消耗和电池成本很低，但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点，但弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电，如计算器上的太阳能电池。EVA作用如上，主要粘结封装发电主体和背板背板作用，密封、绝缘、防水（一般都用TPT、TPE等材质必须12耐老化，大部分组件厂家都质保25年，钢化玻璃，铝合金一般都没问题，关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。）铝合金保护层压件，起一定的密封、支撑作用接线盒保护整个发电系统，起到电流中转站的作用，如果组件短路接线盒自动断开短路电池串，防止烧坏整个系统接线盒中最关键的是二极管的选用，根据组件内电池片的类型不同，对应的二极管也不相同硅胶密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶，国内普遍使用硅胶，工艺简单，方便，易操作，而且成本很低。太阳能电池板的使用寿命由电池片，钢化玻璃，EVA,TPT等的材质决定，一般会用好一点材料的厂家做出来的电池板使用寿命可以达到25年，但随着环境的影响，太阳能电池板的材料会随着时间的变化而老化。一般情况下用到20年功率会衰减30%，用到25年功率会衰减70%o1.3光伏电池分类单晶硅光伏电池单晶硅光伏电池是开发较早、转换率最高和产量较大的一种光伏电池。单晶硅光伏电池转换效率在中国己经平均达到16.5%,而实验室记录的最高转换效率超过了24.7%.这种光伏电池一般以高纯的单晶硅硅棒为原料，纯度要99.9999%。目前单晶硅太阳能电池的光电13转换效率为15%左右，最高的达到24%,这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，但制作成本很大，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。多晶硅光伏电池多晶硅光伏电池是以多晶硅材料为基体的光伏电池。由于多晶硅材料多以浇铸代替了单晶硅的拉制过程，因而生产时间缩短，制造成本大幅度降低。再加之单晶硅硅棒呈圆柱状，用此制作的光伏电池也是圆片，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短，因而组成光伏组件后光能利用率较低。与单晶硅光伏电池相比，多晶硅光伏电池就显得具有一定竞争优势。非晶硅光伏电池非晶硅光伏电池是用非晶态硅为原料制成的一种新型薄膜电池。非晶态硅是一种不定形晶体结构的半导体。用它制作的光伏电池只有1微米厚度，相当于单晶硅光伏电池的1/300.它的工艺制造过程与单晶硅和多晶硅相比大大简化，硅材料消耗少，单位电耗也降低了很多。非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，目前国际先进水平为10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。多元化合物太阳能电池14多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。现在各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产，主要有以下几种：硫化镉太阳能电池、砷化镓太阳能电池与铜铟硒太阳能电池。电池板参数一、电气特性太阳能电池板组件短路电流温度系数：±0.05%°C开路电压温度系数：-0.33%°C功率温度系数:-0.23%°C工作电流温度系数：+0.08%°C工作电压温度系数：-0.33%°C最大系统电压：10⑻V绝缘系数：彡lOOMOhm击穿电压：AC2000V,DC3000V抗风力系数60m/s(200kg/sq.m)抗压能力100Kg/m2耐撞击系数能承受227g钢球从lm高掉下的撞击环境温度15±45°C良好耐候性防风，防冰霞电气参数输出电压：是指把光伏电池置于lOOmW/cm2的光源照射下，且光伏电池输出两端开路吋所测得的输出电压值。光伏电池的开路电压与入射光辐照度的对数成正比，与环境温度成反比。与电池面积的大小无关。短路电流：是指将光伏电池在标准光源的照射下，在输出短路时流过光伏电池两端的电流。测量短路电流的一般方法是，用内阻小于1欧的电流表接到光伏电池的两端进行测量。最大输出功率(Pm):最大输出工作电压(Vpm)X最大输出工作电流(Ipm)o幵路电压(Voc)：正负极间为开路状态时的电压。短路电流(Isc)：正负极间为短路状态时流过的电流。最大输出工作电压(Vpm)：输出功率最大时的工作电压。最大输出工作电流(Ipm):输出最大功率时的工作电流。伏安特性曲线：是指太阳能电池组件把接收的光能转换成电能，其输出电流I一一电压V的特性曲线。太阳能电池的效率要判别一个太阳能电池性能的好坏，最重要的就是转换效率(h)，转换效率的计算公式:「Im*Vm(atAM1.5,1000W/m225OC)Eff=S-Ptn(atAM1.5.1000W/m2,25°C)其中Pin为太阳能光入射功率，16Pm为最大输出功率，Im与Vm分别为在最大输出功率时的电流与电压。1.5光伏板的温度效应光伏组件的温度太阳能电池封装进光伏组件里所产生的一个多余的边际效应是，封装改变了组件内热量的进出状况，因此增加组件的温度。温度的增加对电池的主要影响是减小电池的输出电压，从而降低输出功率。此外，温度的增加也会导致光伏组件中出现儿个电池恶化，因为上升的温度也会增加与热扩散有关的压力，或者增加恶化率，即每上升10°C恶化量就增加2个。工作温度决定于组件产生的热量、向外传输的热量和周围环境的温度之间的平衡。而组件产生的热量决定于组件所在的工作点、组件的光学特性和电池的封装密组件度。组件向外散发热量可以分为三个过程：传导、对流和辐射。这些散发过程决定于组件材料的热阻抗、组件的发光特性和组件所处的环境条件（特别是风速）。光伏电池的热量生成太阳能电池板晒在阳光之下的光伏电池即产生热又产生电。对于工作在最大功率点处的商业光伏组件来说，只有10%到15%的太阳光被转换成电，而剩下的大部分都变成了热。影响组件的热生成的几个因素包括：组件表面的反射;17组件所处的工作点；组件中没有被电池片占据的空白部分对阳光的吸收；组件或电池对低能光（红外光）的吸收；表面反射被组件表面反射出去的光对电能的产生没有贡献。这些光也被看作是能量损失的因素，因此要尽量减少。当然，反射光也不会使组件加热。对于典型玻璃表面封装光伏组件来说，反射光中包含了大约4%的入射能量。组件的工作点和效率电池的工作点和效率决定了电池吸收的光子中能转换成电能的数量。如果电池工作在短路电流或开路电压处，则产生的电能为零，即把所有光能都转换成电能。太阳能电池的封装密度。光伏组件对光的吸收光伏组件中没有被电池片占据的部分同样也会加热组件。吸收和反射的光的比例决定于组件背面的材料和颜色。红外光的吸收能量低于电池材料禁带宽度的光将不能产生电能，相反会变成热量使电池温度上升。而电池背面的铝线也趋向于吸收红外光。如果电池的背面没有被铝完全覆盖，则部分红外光将穿过电池并射出组件。太阳能电池的封装因素太阳能电池经过特殊设计使得它能更有效率地吸收太阳光辐射。电池本身通常能比组件封装材料和电池背表面层产生更多的热量。因18此，电池封装材料的增加也将增加电池单位面积产生的热量。1.6热斑效应及检测方法一、太阳电池组件热斑效应太阳电池组件通常安装在地域开阔、阳光充足的地带。在长期使用中难免落上飞鸟、尘土、落叶等遮挡物，这些遮挡物在太阳电池组件上就形成了阴影，在大型太阳电池组件方阵中行间距不适合也能互相形成阴影。由于局部阴影的存在，太阳电池组件中某些电池单片的电流、电压发生了变化。其结果使太阳电池组件局部电流与电压之积增大，从而在这些电池组件上产生了局部温升。太阳电池组件中某些电池单片木身缺陷也可能使组件在工作时局部发热，这种现象叫“热斑效应”。在实际使用太阳电池中，若热斑效应产生的温度超过了一定极限将会使电池组件上的焊点熔化并毁坏栅线，从而导致整个太阳电池组件的报废。据国外权威统计，热斑效应使太阳电池组件的实际使用寿命至少减少10%o热斑现象是不可避免的，尽管太阳电池组件安装时都要考虑阴影的影响，并加配保护装置以减少热斑的影响。为表明太阳电池能够在规定的条件下长期使用，需通过合理的时间和过程对太阳电池组件进行检测，确定其承受热斑加热效应的能力。二、检测方法确定太阳电池组件承受热斑加热能力的检测试验叫“热斑耐久试19验”。热斑耐久试验过程需严格遵循国际标准IEC61215-2005,试验内容大致如下：1.装置(1)辐照源1，稳态太阳模拟器或自然光，辐照度不低于700W/m2，不均匀度不超过±2%，瞬时不稳定度在±5%以内。(2)辐照源2,C类(或更好)的稳态太阳模拟器或自然光，其辐照度为1000W/m2±10%。(3)太阳电池组件I-V曲线测试仪。(4)一组对试验太阳电池组件遮光增量为5%的不透明盖板。(5)—个适当的温度探测器。2.程序在太阳电池组件试验前应安装厂商推荐的热斑保护装置。(1)将不遮光的组件在辐照源1下照射，测试其i-v特性和最大功率点。(2)使组件短路，组件在稳定的辐照源1照射下，用适当的温度探测器测定最热的电池单片。(3)完全挡住选定的电池单片，用辐照源2照射组件。在此过程中组件的温度应该在50°C士10°C。(4)保持此状态经过5小时的曝晒。(5)再次测定组件的I-V特性和最大功率点。3.要求(1)太阳电池组件无严重外观缺陷；20(2)太阳电池组件最大输出功率的衰减不超过试验前测试值的5%；由试验过程得知，热斑耐久试验的最终目的是对太阳电池组件厂商的产品质量有严格要求，而试验过程也对试验装置有准确的规定。试验中，关键装置辐照源的选择有稳态太阳模拟器和自然光这2种。众所周知，自然光具有众多非人为的不稳定因素，诸如地区分布、气候变化、风向、温度等。根据实地测试，上海地区夏季正常晴天的中午自然光辐照度仅为700-800W/m2,很难达到1000W/m2的试验要求，更谈何持续5小时的曝晒。综上，热斑耐久试验通常使用稳态太阳模拟器对太阳电池组件进行检测。中心自主研发的热斑耐久检测设备是实验室模拟热斑条件的必需设备，利用此设备进行热斑耐久加速试验可以尽早暴露质量问题，降低质量风险，提高产品可靠性和使用寿命，不仅适用于组件热斑试验，同时也满足早期光衰减试验要求。设备参数如下：(1)有效照射面积：1600mm*1000(2)最大辐射强度：＞1000W/m2(3)光源光谱分布：C级(4)均匀度:土9.2%,C级(5)瞬时不稳定度：±3%，C级(6)人机界面控制：PLC控制，样品温度、稳定度、副照度实时显示和积分功能。21第二章支架部分2.1支架材料目前我国普遍使用的太阳能电池板材料从材质上可以分为：混凝土支架、不锈钢支架、铝合金支架和碳钢支架。混凝土支架主要应用在大型光伏电站上，因其自重大，只能安放于野外，且基础较好的地区，但稳定性高可以支撑尺寸巨大的电池板。铝合金支架一般用在民用建筑屋顶太阳能应用上，由于铝合金具有耐腐蚀、质量轻、美观耐用的特点，但其承载力低，无法应用在太阳能电站项目上。另外铝合金的价格比热镀锌后的钢材稍高。钢支架性能稳定，制造工艺成熟，承载力高，安装简便，广泛应用于民用、工业太阳能光伏和太阳能电站中。其中，型钢均为工厂生产，规格统一，性能稳定，防腐性能优良，外形美观。值得一提的是，组合钢支架系统，其现场安装，只需要使用特别设计的连接件将槽钢拼装即可，施工速度快无需焊接，从而保证了防腐层的完整性。这种产品的缺点是连接件工艺复杂，种类繁多，对生产制造、设计要求高，因此价格不菲。碳钢表面做热镀锌处理，户外使用30年不生锈。特点：无焊接、无钻孔、100%可调、100%可重复利用。碳钢太阳能支撑系统不仅是太阳能支架材料节约成木的最优选择，并且具备良好的性能222.2支架安装方式从连接方式上划分，太阳能支架的安装可以简单地分为焊接和拼装式两种。焊接支架对型钢（角钢）生产工艺要求低，连接强度较好，价格低廉，是目前市场普遍采用的支架连接形式。但焊接支架也有一些自身缺点，例如连接点防腐难度大，如果涂刷油漆，则每1至2年油漆层会发生剥落，需要重新涂刷，后续维护费用较高；另外在野外施工时，特别是离网地区安装时，焊接用电成本较高；施工速度慢，不够美观等。随着我国城市化水平的提高，居民对建筑物美观的要求越来越高，民用建筑中使用的光伏支架系统，则不太适合使用焊接支架。为了克服这些缺点，市场上出现了以槽型钢为主要支撑结构构件的成品支架。拼装支架的最显著优点是拼装、拆卸速度快，无需焊接;所有支架构件均为工厂生产，防腐涂层均匀，耐久性好；施工速度快，美观。但是要做到以上几点，并不容易首先，要做到槽钢之间连接方便，必须根据各种连接情况，设计出不同的拼接件和固定装置。连接固定装置必须能够牢固的连接拼装件和槽钢，可以在槽钢的任意位置被固定锁紧，且安装拆卸方便。其次，槽钢之间的连接需要确保牢固，例如通过齿牙咬合等。最后，整段槽钢的现场切割需要尽量做到精准、方便，还不能切断背孔。这就需要槽钢增加刻度标记，方便施工人员现场切割。232.3支架结构太阳能电池支架按照几楼分类可以分为固定式与追踪式。追踪式支架又可以分为：单轴追踪、双轴追踪与斜轴追踪。（见下图）一、固定式固定式斜单轴追踪式24单轴追踪式双轴追踪式追踪式的结构由光强检测元件、控制器、伺服电机和箱体等组成2.3.1固定支架太阳能电池板方阵安装角度计算太阳能电池板方阵的方位角是方阵的垂直面与正南方向的夹角（向东偏设定为负角度，向西偏设定为正角度）。一般情况下，方阵朝向正南（即方阵垂直面与正南的夹角为0°）时，太阳电池发电量是最大的。在偏离正南（北半球）30°度时，方阵的发电量将减少约10%〜15%；在偏离正南（北半球）60°时，方阵的发电量将减少约20%〜30%。但是，在晴朗的夏天，太阳辐射能量的最大时刻是在中25午稍后，因此方阵的方位稍微向西偏一些时，在午后时刻可获得最大发电功率。在不同的季节，太阳电池方阵的方位稍微向东或西一些都有获得发电量最大的时候。方阵设置场所受到许多条件的制约，例如，在地面上设置时土地的方位角、在屋顶上设置时屋顶的方位角，或者是为了躲避太阳阴影时的方位角，以及布置规划、发电效率、设计规划、建设目的等许多因素都有关系。如果要将方位角调整到在一天中负荷的峰值时刻与发电峰值时刻一致时，请参考下述的公式。至于并网发电的场合，希望综合考虑以上各方面的情况来选定方位角。方位角=（一天中负荷的峰值时刻（24小时制）一12）X15+（经度一116），日射量与时间推移的关系曲线。在不同的季节，各个方位的曰射量峰值产生时刻是不一样的。2.倾斜角倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角，并希望此夹角是方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。一年中的最佳倾斜角与当地的地理纬度有关，当纬度较高时，相应的倾斜角也大。但是，和方位角一样，在设计中也要考虑到屋顶的倾斜角及积雪滑落的倾斜角（斜率大于50%-60%）等方面的限制条件。对于积雪滑落的倾斜角，即使在积雪期发电量少而年总发电量也存在增加的情况，因此，特别是在并网发电的系统中，并不一定优先考虑积雪的滑落，此外，还要进一步考虑其它因素。对于正南（方位角为0°度），倾斜角从水平（倾斜角为0°度）开始逐渐向最佳的倾斜角过渡时，其日射量不断增加直到最大值，然后再增加倾斜角其日射量不断减少。特别是在倾26斜角大于50°〜60°以后，日射量急剧下降，直至到最后的垂直放置时，发电量下降到最小。方阵从垂直放置到10°〜20°的倾斜放置都有实际的例子。对于方位角不为0°度的情况，斜面日射量的值普遍偏低，最大日射量的值是在与水平面接近的倾斜角度附近。以上所述为方位角、倾斜角与发电量之间的关系，对于具体设计某一个方阵的方位角和倾斜角还应综合地进一步同实际情况结合起来考虑。因此***光伏电站倾斜角为38度3.阴影对发电量的影响一般情况下，我们在计算发电量时，是在方阵面完全没有阴影的前提下得到的。因此，如果太阳电池不能被日光直接照到时，那么只有散射光用来发电，此时的发电量比无阴影的要减少约10%〜20%。针对这种情况，我们要对理论计算值进行校正。通常，在方阵周围有建筑物及山峰等物体时，太阳出来后，建筑物及山的周围会存在阴影，因此在选择敷设方阵的地方时应尽量避开阴影。如果实在无法躲开，也应从太阳电池的接线方法上进行解决，使阴影对发电量的影响降低到最低程度。另外，如果方阵是前后放置时，后面的方阵与前面的方阵之间距离接近后，前边方阵的阴影会对后边方阵的发电量产生影响。有一个高为L1的竹竿，其南北方向的阴影长度为L2,太阳高度（仰角）为A，在方位角为B时，假设阴影的倍率为R，则R=L2/L1=ctgAXcosB此式应按冬至那一天进行计算，因为，那一天的阴影最长。例如方阵的上边缘的高度为hl，下边缘的高度为h2,贝lj:方阵之间的距27离f(hl-h2)XR。当纬度较高时，方阵之间的距离加大，相应地水平面固定倾纬度角单轴水平跟踪双轴全跟踪设置场所的面积也会增加。对于有防积雪措施的方阵来说，其倾斜角度大，因此使方阵的高度增大，为避免阴影的影响，相应地也会使方阵之间的距离加大。通常在排布方阵阵列时，应分别选取每一个方阵的构造尺寸，将其高度调整到合适值，从而利用其高度差使方阵之间的距离调整到最小。具体的太阳电池方阵设计，在合理确定方位角与倾斜角的同时，还应进行全面的考虑，才能使方阵达到最佳状态。2.3.2三种结构的发电效率对比下图为三种结构形式的电池板支架在相同环境下发电效率的对比固定纬度角：比水平面提高14%;单轴水平跟踪：比水平面提高40%;单轴跟踪倾纬度角：比水平面提高51%;双轴高精度跟踪：比水平面提高56%。121A11O76份月432.O.O.O.O.O.O.O.O4.208.642CS(d<zul/tl喇忘棚28第三章逆变器3.1逆变器的工作原理太阳能逆变器的电路拓扑如图1所示，l_a)是单相并网逆变器电路拓扑，l_b)是三相并网逆变器电路拓扑。从电路拓扑结构上看属于电压型控制逆变电路。从控制方式上属于电流控制型电路。a)b)图1逆变器电路拓扑结构太阳能逆变器电路的基本工作原理，以图2的单相光伏逆变电路分析，图3为单相光伏逆变器运行向量图。图3单相光伏逆变器运行向量图29按照正弦波和载波比较方式对S1-S4进行控制，交流侧AB处产生SPWM波uAB,uAB中含有基波分量和高次谐波，在LS的滤波作用下高次谐波可以忽略，当uAB的频率与电网一致时，s也是和电网一致的正弦波，i在电源电压一定的条件下，is的幅值和相位仅有uAB的基波的幅值和相位决定，这样电路可以实现整流、逆变以及无功补偿等作用。在图3所示是电路的运行向量图中，从左上角顺吋针依次是整流运行，逆变运行，无功补偿运行，Is超前4）角运行。在太阳能逆变器电路的基本控制方法中，光伏逆变器对于功率因数有较高要求，为了准确实现高功率因数逆变，需要对输出电流进行控制，通常的电流控制方式有两种：其一是间接电流控制，也称为相位幅值控制，按照图3的向量关系控制输出电流，控制原理简单，但精度较差，一般不采用；其二是直接电流控制，给出电流指令，直接采集输出电流反馈，这种控制方法控制精度高，准确率好，系统鲁棒性好，得到广泛应用。光伏并网系统作为接入电力系统的装置，需要设定合理的保护措施保护发电设备的安全以及电网的安全；孤岛效应会产生很多不良影响，光伏系统作为分布式发电系统的典型代表，如何准确测定孤岛效应也是监控保护单元的重要作用；太阳能光伏电站尤其是大规模的光伏电站往往建设在荒漠和无人区，智能电量管理和系统状况检测上报也是光伏发电系统需要重点考虑的因素。303.2逆变器的工作特点光伏并网系统作为接入电力系统的装置，需要设定合理的保护措施保护发电设备的安全以及电网的安全。逆变器作为光伏发电的并网点，相应的保护是整个保护系统的重要部分，也是逆变器的重要工作特点。根据逆变器的工作特点，可以在又威胁系统安全的潜在危险，逆变器并入的电网支路存在过载风险，孤岛危险，影响稳态电网或动态电网稳定性的风险因素，频率上升进而威胁到系统稳定性，电网自身维护、修善等工作的需要，电网管理工作的需要等情况时，需要对逆变器的有功功率输出进行限制，具体操作步骤可以根据逆变器说明书进行操作。同时，逆变器还可以更具需要提供无功输出。逆变器的保护功能是逆变器正常运行，保护电网，保证发电的重要特点，其相关保护说明如表1所列。表1逆变器保护说明表直流过电压保护电网过/欠压保护频率异常保护防孤岛效应保护当光伏阵列的直流电压超出允许电压范围时，即直流电压大于1000V时，逆变器会停止工作，同时发出警示信号，并在液晶上显示故障类型。1=1应。逆变器能够迅速检测到异常电压并作出反当逆变器交流输山端电压超岀允许范围时，逆变器停止向电网供电，同时发出警示信号，并在液晶上显示故障类型。逆变器能够迅速检测到异常电压并作出反应。当逆变器检测到电网频率波动超出允许范围时，逆变器停止向电网供电，同时发出警示信号，并在液晶上显示故障类型。逆变器能够迅速检测到异常频率并作出反成。_“孤岛效应”指在电网失电情况下，若逆变器输出端的局部负载的谐振频率与屯网的额定频率相等时，那么逆变器将会继续工作。发电设备仍作为孤立电源对负载供电这一现象。“孤岛效应”对设备和人员的安全存在重大隐患，体现在以下两个方面:1、当检修人员停止电网的供电，并对电力线路和电力设备进行31根据逆变器的工作特点，在日常运行中还需要做相关维护工作。检修吋，若并网光伏电站的逆变器仍继续供电，会造成检修人员伤亡事故；2、当因电网故障造成停电时，若并网逆变器仍继续供电，一旦电网恢复供电，电网电压和并网逆变器的输出电压在相位上可能存在较大差异，会在这一瞬间产生很大的冲击电流，导致设备损坏。极性反接保护当光伏阵列的极性接反时，逆变器能迅速保护而不会被损坏，极性正接后，逆变器能正常工作。过载保护当光伏阵列输岀的功率超过逆变器允许的最大直流输入功率时，逆变器将会限流工作在允许的最大交流输出功率处，在持续工作7小吋或温度超过允许值的任何一种情况下，逆变器应停止向电网供电。恢复正常后，逆变器能正常工作。接地保护逆变器具有接地保护功能，接地线安置了漏电流传感器，当检测到漏电流超过5A时，系统立即发山指令，使机器停止运行，并通过液晶显示故障类型。模块过温保护逆变器的TGBT模块使用了高精度的温度传感器，能够实吋监测模块温度，当温度出现过高情况时，使逆变器停止运行或降额输出，以保护设备的稳定运行。机内过温保护逆变器内部出现温度过高情况吋，使逆变器停止运行或降额输岀，以保护设备的稳定运行。日常运行中的维护项目如表2所示:表2维护说明32检査内容检查方法维护周期保存软件数据1.读取数据采集器的数据2.保存运行数据、参数以及曰志到软盘或文件屮。3.检查各项参数设置4.更新软件一月一次系统大致运行状态及环境1.观察逆变器是否有损坏或变形2.听逆变器运行是否有异常声音3.系统并网运行时检查各项变量4.住器件是否正常5.观察进出风是否正常每半年一次系统清洁1.检查电路板以及元器件的清洁2.更换空气过滤网每半年到一年一次功率电路连接1.检查功率电缆连接是否松动，按之前所规定的扭矩再紧每半年到一年一次固。2.检查电力电缆接线端子的绝缘包扎带是否己脱落。冷却风机维护及更换1.检查风机叶片等是否有裂缝2.听风机运行时是否有异常振动声3.若风机有异常情况需及时更换一年一次断路器维护1.对所有金属原件的锈蚀情况做常规检查2.接触器年检保证其机械运转良好3.检查运行参数每半年到一年一次软件维护1.优化软件2.检查各项参数设置每半年到一年一次3.3逆变器的常见故障在逆变器的运行过程中常会出现一些简单故障，再次对所出现的故障做简单总结，具体如下表3故障类型可能原因简单处理备注直流过压直流电压髙于最大直流电压检查光伏阵列的配置，减小光伏阵列的幵路电压请与光伏组件安装商联系电网过压电网电压高于允许电网电压上限检查电网电网电压恢复至允许范围后可自动重新并网电网欠压电网电压低于允许电网电压下限检查电网电网电压恢复至允许范围后可自动重新并网频率异常电网频率超出允许电网频率范围检查电网电网频率恢复至允许范围后可自动重新并网接地故障逆变器交流侧对地漏电流〉2A漏电流恢复至正常范围后可自动重新并网交流过流逆变器存在短路或内部电子元器件损坏检査逆变器交流侧电路的线缆连接以及控制电路板是否存在问题具体请联系厂家温度异常逆变器内部温度高于待设备内部完全断电若故障每天发生超过333.4逆变器的结构允许值后，检修冷却风扇十次，则停机模块过温模块温度高于允许值待设备内部完全断电后，检修模块若故障每天发生超过十次，则停机电抗器过温电抗器温度高于允许丨4自待设备内部完全断电后，检修电抗器若故障每天发生超过十次，则停机DSP故障机器内部故障检查机器内部接插件是否松动，通过液晶先关机后开机重新工作若故障依然存在请联系厂家接触器故障机器内部与电网相连的接触器故障待设备内部完全断电后，检修接触器若故障每天发生超过5次，则停机直流熔断器故障直流侧熔断器发生故障待设备内部完全断电后，检修熔断器具体请联系厂家防雷器故障防雷器跳脱，过电压保护动作待逆变器完全断电后，更换同型号防雷器具体请联系厂家传感器失效传感器损坏待逆变器完全断电后，更换同型号传感器具体请联系厂家孤岛故障逆变器检测到孤岛现象的发生逆变器会自动进入防孤岛效应保护的状态电网恢复正常后可自动重新并网新能源光伏发电站采用合肥阳光生产的SG500MX型逆变器，其运行稳定。内部器件布置如下图4所示。34汝流接触器I负责与电路连接与脱并gan文流输入防雷）4电能计指示灯以及迨#机□IGBT模決健变母蟬部分（穷责将直流柃換成耷流电路））X/\\\、、、直流输入空开（二路输入）f汝流滤画每劁声源变压堡（提供AV220V电=;翻供电电源变-3/°时的能量）流输入空开）III5图4SG500MX型逆变器内部器件布置逆变器SG500MX面板元器件如下图5所示35图5SG5⑻MX型逆变器面板元器件SG500MX型逆变器面板元件介绍如表4所示表4SG500MX型逆变器面板元件介绍位置名称功能A电源指示灯交流侧有电时亮B运行指示灯并网发电时亮C故障指示灯故障时亮D紧急停机开关紧急情况按下，交流侧空开脱扣。E启停旋钮开关运行与停止旋钮F直流侧输入断路器1直流侧1分段与连接G直流侧输入断路器2直流侧2分段与连接H交流侧输出断路器交流电网侧分段与连接I显示器显示逆变器信息36第四章汇流箱4.1汇流箱的工作原理在太阳能光伏发电系统中，为了减少太阳能光伏电池阵列与逆变器之间的连线，根据《SJT11127-1997光伏(PV)发电系统过电压保护-导则》和《GB/T18479-2001地面用光伏(PV)发电系统概述和导则》以及光伏系统的特点，设计研制出了光伏防雷汇流箱。在光伏发电系统中将20个光伏电池组件串联起来，组成一个光伏阵列，一个汇流箱有8到16个光伏阵列组成，在汇流箱内汇流后，通过直流断路器输出，送到直流配电柜，与光伏逆变器配套使用从而构成完整的光伏发电系统，实现并网发电。4.2汇流箱的工作特点1、可同时接入8到16路太阳能光伏阵列，每路电流最大可达10A。2、配有太阳能光伏直流高压防雷器，具备防雷功能。3、采用专业直流断路器，额定绝缘电压值为DC1000V,额定电流值为250A,安全可靠，熔断器额定电流为15A。5、具有工作状态指示，便于观察工作状况。6、装有耐高压的直流熔断器和断路器共两级安全保护装置。7、可以根据需要配置传感器及监控显示模块对每路的电流进行测量和监控，可以远程记录和显示运行状况，无须到现场。378、防护等级为IP31,满足室外安装的使用要求。9、安装维护简单、方便，使用寿命长。4.3汇流箱的常见故障在汇流箱的运行中，有时会出现后台通信断开或者无电流值，出现此类问题需到现场确认是通信问题，还是保险烧断或者正负极板问题，找出问题及时更换，及吋与相关厂家联系。4.4汇流箱的结构汇流箱的具体结构如图6所示图6汇流箱结构汇流箱器件功能介绍如表5所示38表5汇流箱器件功能第五章电缆份詈名称功能A直流断路器控制汇流箱与直流配电柜的通断B防雷器保护汇流箱C通信模块汇流箱通信D正极板固定熔断器，连接母排E负极板固定熔断器，连接母排F通讯电源模块给通信模块提供电源定义1：由一根或多根相互绝缘的导体外包绝缘和保护层制成，将电力或信息从一处传输到另一处的导线。定义2:通常是由几根或几组导线（每组至少两根）绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。电缆的具有内通电，外绝缘的特征。II电缆电缆有电力电缆、控制电缆、补偿电缆、屏蔽电缆、高温电缆、计算机电缆、信号电缆、同轴电缆、耐火电缆、船用电缆、铝合金电缆等等。它们都是由单股或多股导线和绝缘层组成，用来连接电路、电器等。395.1电力电缆型号各部分的代号及其含义5.1.1电缆各部分代码（1）

绝缘种类：V代表聚氯乙稀；X代表橡胶；Y代表聚乙烯；YJ代表交联聚乙烯；Z代表纸。（2）导体材料：L代表铝；T（省略）代表铜。（3）内护层：V代表聚氯乙稀护套；Y聚乙烯护套；L铝护套；Q铅护套；H橡胶护套；F氯丁橡胶护套。（4）特征：D不滴流；F分相；CY充油；P贫油干绝缘；P屏蔽;Z直流。（5）控制层：0无；2双钢带；3细钢丝；4粗钢丝。（6）外被层：0无；1纤维外被；2聚氯乙稀护套；3聚乙烯护套。（7）阻燃电缆在代号前加ZR;耐火电缆在代号前加Nil。充油电缆型号及产品表示方法充油电缆型号由产品系列代号和电缆结构各部分代号组成。自容式充油电缆产品系列代号CY。外护套结构从里到外用加强层、铠装层、外被层的代号组合表示。绝缘种类、导体材料、内护层代号及各代号的排列次序以及产品的表示方法与35kV及以下电力电缆相同。如CYZQ102220/1X4表示铜芯、纸绝缘、铅护套、铜带径向加强、无铠装、聚氯乙稀护套、额定电压220kV、单芯、标称截面积400mm2的自容式充油电缆。40充油电缆外护层代号含义为：（1）加强层：1代表铜带径向加强；2代表不锈钢带径向加强；3钢带径向加强；4不锈钢带径向、窄不锈钢带纵向加强。（2）铠装层：0无铠装；2钢带铠装；4粗钢丝铠装。（3）外被层：1纤维层；2聚氯乙稀护套；3聚乙烯护套。5.1.2常用代码用途代码一不标为电力电缆，K为控制缆，P为信号缆；导体材料代码一不标为铜（也可以标为⑶），L为铝；内护层代码一Q铅包，L铝包，H橡套，V聚氯乙烯护套内护套一般不标识；外护层代码一V聚氯乙烯，Y聚乙烯电力电缆；派生代码一D不滴流，P干绝缘；特殊产品代码_TH湿热带，TA干热带，ZR-（阻燃），NH-（耐火），WDZ-（低烟无鹵、企业标准）。省略原则型号中的省略原则：电线电缆产品中铜是主要使用的导体材料，故铜芯代号T省写，但裸电线及裸导体制品除外。裸电线及裸导体制品类、电力电缆类、电磁线类产品不表明大类代号，电气装备用电线电缆类和通信电缆类也不列明，但列明小类或系列代号等。第7项是各种特殊使用场合或附加特殊使用要求的标记，在后以拼音字母标记。有时为了突出该项，把此项写到最前面。如ZR-（阻燃）、NH-（耐火）、WDZ-（低烟无卤、企业标准）、-TH（湿热地区用）、41FY-（防白蚁、企业标准）等。5.1.3常见耐火电缆型号介绍及用途说明型号/铜芯名称用途NA-YJV/NB-Y交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套A（B）JV类耐火电力电缆NA-YJV22/NB交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯-YJV22护套A（B）类耐火电力电缆NA-VV/NB-VV聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套NA-VV22/NB-聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护可敷设在对耐火有要求的室内、隧道及管道中。适宜对耐火有要求时埋地敷设，不适宜管道内敷设。可敷设在对耐火有要求的室内、隧道及管道中。适宜对耐火有要求吋埋地敷设，不VV22套A（B）类耐火电力电缆适宜管道内敷设。WDNA-YJY/WD交联聚乙烯绝缘聚烯烃护套A（B）类NB-YJY无卤低烟耐火电力电缆可敷设在对无卤低烟且耐火有要求的室内、隧道及管道中。WDNA-YJY23/WDNB-YJY23交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚烯烃护套A（B）类无卤低烟耐火电力电缆适宜对无卤低烟且耐火有要求时埋地敷设，不适宜管道内敷设。1、SYV：实心聚乙烯绝缘射频同轴电缆2、SYWV（Y）:物理发泡聚乙绝缘有线电视系统电缆，视频（射频）冋轴电缆（SYV、SYWV、SYFV）适用于闭路监控及有线电视工程SYWV（Y）、SYKV有线电视、宽带网专用电缆结构：（同轴电缆）单根无氧圆铜线+物理发泡聚乙烯（绝缘）+（锡丝+铝）+聚氯乙烯（聚乙烯）3、信号控制电缆（RVV护套线、RVVP屏蔽线）适用于楼宇对讲、防盗报警、消防、自动抄表等工程RVVP：铜芯聚氯乙烯绝缘屏蔽聚氯乙烯护套软电缆电压250V/300V2-24芯42变频器专用电缆用途：仪器、仪表、对讲、监控、控制安装4、RG：物理发泡聚乙烯绝缘接入网电缆用于同轴光纤混合网（HFC）中传输数据模拟信号5、KVVP：聚氯乙烯护套编织屏蔽电缆用途：电器、仪表、配电装置的信号传输、控制、测量6、RVV（227IEC52/53）聚氯乙烯绝缘软电缆用途：家用电器、小型电动工具、仪表及动力照明7、AVVR聚氯乙烯护套安装用软电缆8、SBVVHYA数据通信电缆（室内、外）用于电话通信及无线电设备的连接以及电话配线网的分线盒接线用9、RV、RVP聚氯乙烯绝缘电缆10、RVS、RVB适用于家用电器、小型电动工具、仪器、仪表及动力照明连接用电缆11、BV、BVR聚氯乙烯绝缘电缆用途：适用于电器仪表设备及动力照明固定布线用12、RIB音箱连接线（发烧线）4313、KVV聚氯乙烯绝缘控制电缆用途：电器、仪表、配电装置信号传输、控制、测量14、SFTP双绞线传输电话、数据及信息网15、UL2464电脑连接线16、VGA显示器线17、SYV同轴电缆无线通讯、广播、监控系统工程和有关电子设备中传输射频信号（含综合用同轴电缆）18、SDFAVP、SDFAVVP、SYFPY同轴电缆，电梯专用19、JVPV、JVPVP、JVVP铜芯聚氯乙烯绝缘及护套铜丝编织电子计算机控制电缆5.2电缆的种类与特点5.2.1阻燃橡套电缆一、用途本产品为矿用橡套软电缆系列产品。适用于额定电压Uo/U为1.9/3.3KV及以下采煤机及类似设备装置作电源连接。多在煤矿使用。二、使用条件线芯长期允许工作温度为65°C,电线的最小弯曲半径为电缆直径的6倍。黄色护套电缆不得在日光下长期暴露。5.2.2核级电缆适用范围:44本产品适用于核电站额定电压Uo/U为0.6/lkV控制系统网络中使用的控制和信号连接用电缆。电缆导体允许长期工作温度为90°C,短路时电缆导体的最高温度不超过250"C，持续时间不超过5秒。敷设电缆时的环境温度应不低于0°C。电缆敷设时允许弯曲半径为：1、无铠装的电缆，应不小于电缆直径的6倍2、有铠装或铜带屏蔽结果的电缆，应不小于电缆直径的12倍3、有屏蔽结构的软电缆，应不小于电缆直径的6倍。在导体长期允许工作温度不大于90°C时，电缆的鉴定寿命不少于40年。成品电缆应符合GB/T18380.3标准中规定的A类成束燃烧试验要求。成品电缆烟密度：透光率不小于70%。耐辐射性能：25X104Gy无卤性：非金属材料在燃烧时，逸出气体的酸度（以PH值表示）应大于4.3；电导率不大于10uS/mm。5.2.3裸电线及裸导体制品本类产品的主要特征是：纯的导体金属，无绝缘及护套层，如钢芯铝绞线、铜铝汇流排、电力机车线等；加工工艺主要是压力加工，如熔炼、压延、拉制、绞合/紧压绞合等；产品主要用在城郊、农村、45用户主线、开关柜等。电力电缆产品主要用在发、配、输、变、供电线路中的强电电能传输，通过的电流大（几十安至几千安）、电压高（220V至500kV及以上）。5.2.4通讯电缆及光纤随着近二十多年来，通讯行业的飞速发展，产品也有惊人的发展速度。从过去的简单的电话电报线缆发展到几千对的话缆、同轴缆、光缆、数据电缆，甚至组合通讯缆等。该类产品结构尺寸通常较小而均匀，制造精度要求高。柔性防火电缆1、防火性能优异，耐火等级不仅满足国际GB12666.6A类950°C90min还可满足英国BS6387-1994中规定A级65CTC3hB级75CTC3hC级950°C3h要求同时在燃烧中还能耐受水喷与机械撞击。2、连续长度长不管是单芯还是多芯电缆其长度能满足供电长度需要，极限长度可达2（X）0m。3、截面大单芯电缆截面可达1000mm2多芯电缆截面可达240mm2。4、具有柔性，电缆可以盘在电