水上太阳能光伏电站电气系统设计研究

上饶职业技术学院 成小园 袁 勋

水上太阳能光伏电站电气系统设计研究

上饶职业技术学院 成小园 袁 勋

介绍了一种水上太阳能光伏电站电气系统的设计思路，在具体的论述中，详细分析了该电站电气一次和二次设计的内容。其中，电站电气一次设计中主要包含电气主接线、主要电气社保选型、过电压保护等，而电站电气二次设计中则包含监控系统、继电保护装置、控制电源系统等。通过设计，完善了该水上太阳能光伏电站的电气系统，希望能够为实际的项目建设提供一些参考。

水上太阳能光伏电站；电气一次设计；电气二次设计

1. 水上太阳能光伏电站项目概述

该项目位于江西省鄱阳湖地区，该地区属于亚热带湿润性季风型气候，年平均气温为19度左右，年平均日常时长达到3000H，平均太阳的总幅射量为450～480×10j/cm。该太阳日照时长与总辐射量都适合水上光伏电站的电量产出。具体来说，待建项目占地1834亩，规划装机容量为60MW，投资65731万元，建成后，年均发送点亮达6300万度。整个项目建设中，需要综合考虑电池组件的规格型号、光伏阵列排布形式、光伏阵列支架的结构设计、逆变器的选型、子方阵系统的设计以及接线方式等。本文仅对项目的电气一次和二次设计进行详细介绍。

2. 水上太阳能光伏电站电气一次设计

2.1 主要电气设备选型

系统电气一次设计中，电气设备的选型是首要工作，具体来说本系统电气一次模块中的电气设备包含以下几类：（1）主变压器。选用变压器：变比达到，变压器的断路器需要使用SF6 型号的断路器，并需要配有弹簧操作的结构，此外，所选变压器要有能够人工操作隔离的转动隔离开关，以随时能够保证使用安全。（2）就地升压变压器。使用双分裂的变压器，变比达到；阻抗为。本次的项目考虑防水和施工方便等因素，考虑使用箱式一体的变电站。（3）电力电缆。所有设备之间的连接线缆都需要使用专门的1kV低压电缆，型号为。此外，本项目35kV母线共需要使用的长度为16km；线路需要能够承受39A的电流，为保证供电稳定的前提下，需要在35kV母线上安装接地变压器，满足供电稳定的需要。

2.2 电气主接线设计

电气一次中的主接线设计内容包含以下方面：（1）光伏方阵接线设计。本工程共需要60组1MWp 的子方阵排布，每个子方阵都需要两台500kW 逆变器组成一组，共可以组成120个发电单元。由于并网逆变器的输出电压只有270V，因此会对升压变压器的总容量产生一定的影响，如果要提高子阵列的发电效率，就需要使用1 台 1000kVA容量的变压器。（2）升压方式选择。由于该项目的并网系统采用110kV电压，逆变器输出为交流270V，对每个子方阵主要采用2台500kW 逆变器，并输入1000kVA 升压变电站使输出电压为35kV，最后在通过一次升压是电压达到110kV再与电网连接。（3）系统用电端接线设计。项目内部的电路使用双电源供电系统，一条电源线路通过35kV变压站从新进行设计而来，其电源是通过其他电站引入的，再通过降压得到400V的线路；另一条通过自己发电而来的电，通过自己电站站内降压器将电压转为400V，厂内的双电源配电柜都具有自动切换功能，根据本电站的用电进行预先评估，对60MWp的电站通常厂内使用就转为70KVA，并使用380V/220V 交流的供电模式。

2.3 防雷接地设计

系统电气一次端电池片组件安装时需要考虑防雷接地等问题，结合本项目而言，防雷的方式不需要单独设计防雷系统，只需要利用支架结构来进行防雷保护即可。防雷保护的结构需要满足《交流电气装置的过电压保护设计技术规程》（DL/T 620-1997）的规定，在系统35kV的母线上需要安装3个避雷装置以防止雷电对发电质量的影响，并需要增加相应的电压保护装置。110kV的变压器在设计时就需要配有专门的保护设备，主要为1套避雷器装置以及相应的隔离开关等，所有的汇流箱和逆变器都需要配有直流防雷装置，防止雷击产生的电压波动对逆变器和汇流箱的影响。

3. 水上太阳能光伏电站电气二次设计

3.1 监控系统电气设计

该项目电气二次的监控模块主要为箱式变电站监控系统，在具体的设计中，考虑到项目有60座35kV 箱式变电站以及相应的配电室，每座变电站都需要安装防超负荷开关，并配有熔断装置，可以及时对超负荷的线路进行检测和关断。35kV变电站的主要接线形式为10 进 1 出。需要对所有的输入和输出口都安装断路器就能够实现实时控制，也能够通过系统远程控制，完成对变电站的监控。110kV变电站的安全装置主要采用五防闭锁装置，通过监控系统将装置状态显示在主控室上，并能够通过上位机直接操作实现对110kV变电站的监控和操作等功能。

3.2 继电保护装置设计

本电站二次侧需要配置的继电保护装置如下：

a) 110kV 主变压器保护

此部分的保护包括变压器的相应保护装置、变压器的高压高压过流保护装置、变压器的电流控制保护装置以及变压器的过载保护等装置；

b) 110kV线缆保护方式

在110kV线缆中需要配置完善的全线保护装置。主要为线缆中的电流差动为主要保护对象，并能够有迅速关断电流的功能。重合闸主要使用无检定方式的三相一次重合闸，通过远程通讯等功能进行远程监控，完成实时线缆保护。

c) 35kV线路保护方式

35kV的线路保护主要以直接关断电流作为主要的保护措施，并配合过流保护为后备保护，主要相当于跳闸的功能，由此保护线路。

d) 35kV箱式变电站保护方式

箱式变电站主要需要保护的是变压器，在其中需要安装插入式熔断器，并且一些地方还需要安装智能断路器，当整体过载时需要同时关断各路的断路器，这就可以不需要独立配置相应的保护装置。所有关断的操作都会通过数据采集装置上传至主控室，可以被监控人员所了解。

3.3 控制电源系统设计

本系统的的控制电源主要采用UPS，在具体的配置设计中，在电站的继电器室需要配置一套专门的15kVA 的 UPS 系统，该系统主要由UPS机柜、UPS线柜以及UPS接线柜组成，该系统为办公楼的的主线路提供停电后的供电。

4. 结语

水上太阳能光伏电站的电气系统设计，是整个项目设计的关键环节，本文深入探究了系统电气一次和二次设计的主要内容，整体而言，已有的内容能够基本覆盖项目电气系统设计的主要方面，为整个项目的电气设计和安装配置提供有用的参考。

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