太陽能光電建筑一體化示范項目電氣設(shè)計方案

太陽能光電建筑一體化示范項目電氣設(shè)計方案1.1電氣一次1.1.1設(shè)計依據(jù)編制依據(jù)和主要引用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范如下：（1）《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》GB/Z19964-2005；（2）《電力變壓器選用導(dǎo)則》GB/T17468-2008；（3）《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》GB311.1-1997；（4）《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》DL/T620-1997；（5）《交流電氣裝置的接地》DL/T621-1997；（6）《變電所總布置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》DL/T5056-2007；（7）《高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》DL/T5352-2006；（8）《220kV～500kV變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程》DL/T5218-2005；（9）《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定》DL/T5222-2005；（10）《330kV變電站通用設(shè)計規(guī)范》Q/GDW341-2009；（11）《國家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定（試行）》國家電網(wǎng)發(fā)展（2009）747號；（12）《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施（試行）》國家電網(wǎng)生技（2005）400號；其它相關(guān)的國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，設(shè)計手冊等。1.1.2系統(tǒng)并網(wǎng)配置方案某玉昊隆新能源有限公司位于某，是一家陰極銅生產(chǎn)為主，金、銀、鉑、鈀、硒、銻、鉍等稀貴稀散金屬綜合提取，集科工貿(mào)為一體的集團化企業(yè)。本光伏項目計劃建設(shè)用戶側(cè)太陽能光伏發(fā)電裝置共2.6MWp，所發(fā)部分電力可在廠區(qū)內(nèi)就地消納，直接接入既有建筑物的變配電室。根據(jù)光伏陣列安裝在廠區(qū)的建筑物屋頂?shù)奶攸c，本工程采用分塊發(fā)電，分塊并網(wǎng)的設(shè)計方案，三部分作為兩個獨立的發(fā)電單元，根據(jù)樓頂光伏模塊的容量配置適當(dāng)?shù)哪孀兤鳎?jīng)隔離變輸出380V交流電，分別并入各自樓內(nèi)的低壓配電盤內(nèi)。圖1.1并網(wǎng)系統(tǒng)原理圖本系統(tǒng)采用分段連接、逐級匯流的方式進行設(shè)計，即光伏陣列按照合理的組串方式接入?yún)R流箱，然后接入直流配電柜，匯流箱和直流配電柜中包括防雷保護裝置以及短路保護等功能。經(jīng)過直流部分的匯流調(diào)整之后，直流輸出接入逆變器。1.1.3光伏陣列直流防雷匯流箱的設(shè)計為了減少光伏組件到逆變器之間的連接線和方便日后維護，需要在直流側(cè)配置匯流裝置，本系統(tǒng)可采用分段連接、逐級匯流的方式進行設(shè)計，即在室外配置光伏陣列防雷匯流箱（以下簡稱“匯流箱”），室內(nèi)配置直流防雷配電柜。由于逆變器的輸入回路數(shù)量有限，采用匯流箱將多串電池組件進行匯流，然后再輸入逆變器，使逆變器的輸入功率達到合理的值，同時節(jié)省直流電纜，降低工程造價。本工程所選匯流箱具有以下性能特點：a）戶外壁掛式安裝，防水、防銹、防曬，滿足室外安裝使用要求；b）可同時接入16路輸入，每回路設(shè)15A的光伏專用高壓直流熔絲進行保護，其耐壓值為1000V；c）配有光伏專用防雷器，正負極都具備防雷功能；d）直流輸出母線端配有可分?jǐn)嗟闹绷鲾嗦菲?；e）匯流箱內(nèi)配有監(jiān)測裝置，可以實時監(jiān)測每個輸入輸出回路的直流電流、電壓，直流斷路器狀態(tài)等；f）配有標(biāo)準(zhǔn)RS485通訊口，可以與電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)通訊。1.1.4直流配電柜設(shè)計匯流箱輸出的直流電通過直流配電柜進行匯流，再與并網(wǎng)逆變器連接，方便操作和維護。每面直流配電柜具有多路輸入，可以連接多只匯流箱，每路輸入都設(shè)有高分?jǐn)嗄芰Φ闹绷鲾嗦菲骱头婪炊O管，并且在輸出側(cè)設(shè)有光伏專用防雷器，逆變器和光伏組件進行有效的保護。平均每臺逆變器設(shè)1面直流配電柜，本期整個項目暫設(shè)6面7進1出直流配電柜，安裝位置靠近逆變器。圖1.2直流配電柜原理接線圖1.1.5逆變器的選型參照標(biāo)準(zhǔn)：《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》GB/Z19964-2005《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》GB/T19939-2005《光伏（PV）系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性》GB/T20046-2006并網(wǎng)逆變器具有如下功能特點。電能質(zhì)量保障：本光伏系統(tǒng)向當(dāng)?shù)亟涣髫撦d提供電能和向電網(wǎng)發(fā)送電時，在電壓偏差、頻率、諧波和功率因數(shù)方面必須滿足實用要求并符合標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)出現(xiàn)偏離標(biāo)準(zhǔn)的越限狀況，逆變器能檢測到這些偏差并將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)安全斷開。電壓偏差保護：為了保障當(dāng)?shù)亟涣髫撦d正常工作，本光伏系統(tǒng)中所選逆變器的輸出電壓與電網(wǎng)完全匹配。正常運行時，光伏系統(tǒng)和電網(wǎng)接口處的電壓允許偏差應(yīng)符合GB/T12325的規(guī)定。三相電壓的允許偏差為額定電壓的±5%，單相電壓的允許偏差為額定電壓的+10%、-10%。超出該允許范圍時，逆變器自動將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)安全斷開。諧波和波形畸變：逆變器總電流波形畸變率控制在3%之內(nèi)，遠小于GB14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》規(guī)定的5%。電壓不平衡度保護：本光伏系統(tǒng)并網(wǎng)運行時，如電網(wǎng)接口處的三相電壓不平衡度超過GB/T15543規(guī)定的數(shù)值，超過允許值2%，及短時超過4%，逆變器將斷開本系統(tǒng)與電網(wǎng)的連接。過/欠電壓保護：當(dāng)電網(wǎng)接口處電壓超出規(guī)定的電壓范圍時，本光伏系統(tǒng)逆變器將會自動斷開與電網(wǎng)的連接，停止向電網(wǎng)送電。確保電網(wǎng)和本系統(tǒng)的安全。過/欠頻率保護：當(dāng)電網(wǎng)接口處頻率超過規(guī)定的頻率范圍時，過/欠頻率保護應(yīng)在0.2S內(nèi)動作，逆變器將本光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開。由于光伏組件布置在建筑屋頂，每個建筑物布置的組件數(shù)量受其屋頂面積不同的影響，容量也有所不同。因此為了降低系統(tǒng)損耗，根據(jù)組件布置設(shè)置逆變器的原則，每個建筑物屋頂?shù)陌l(fā)電單元選用合適的逆變器配置方案，整個工程共設(shè)11臺逆變器，均為250kW逆變器。根據(jù)組件的安裝情況進行分散布置。近年來光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，國內(nèi)外已經(jīng)有很多成功的運行經(jīng)驗，逆變器的產(chǎn)品技術(shù)成熟，業(yè)績廣泛，其具體參數(shù)如表1.1和表1.2。表1.1太陽能并網(wǎng)逆變器選用250kWp并網(wǎng)逆變器技術(shù)參數(shù)型號250K直流側(cè)參數(shù)最大直流電壓900Vdc啟動電壓470V滿載MPPT電壓范圍450~820V最低電壓450V最大直流功率275kWp最大輸入電流600A推薦光伏陣列開路電壓900V最大功率跟蹤器數(shù)/每路跟蹤器可接入組串?dāng)?shù)1/2交流側(cè)參數(shù)額定輸出功率250KW最大交流輸出電流380A額定電網(wǎng)電壓380/270Vac允許電網(wǎng)電壓310~450/210~310Vac額定電網(wǎng)頻率50Hz允許電網(wǎng)頻率41.5~52.5Hz總電流波形畸變率<3%(額定功率)直流電流分量<0.5%(額定輸出電流)功率因素0.9(超前)~0.9(滯后)系統(tǒng)最大效率98.7%(無變壓器)歐洲效率98.5%(含變壓器)防護等級IP20(室內(nèi))夜間自耗電＜10W允許環(huán)境溫度-25~+55℃冷卻方式風(fēng)冷允許相對濕度0~95%，無冷凝允許海拔2000米顯示與通訊顯示128*64圖形VFD及鍵盤標(biāo)準(zhǔn)通訊方式RS485可選通訊方式以太網(wǎng)、RS232、無線機械參數(shù)外形尺寸(寬x高x深)800x2400x2200mm重量1200kg根據(jù)并網(wǎng)逆變器的工作電壓范圍（450V~820V）,每個電池串列按照20個電池組件串聯(lián)進行設(shè)計，按照每16個太陽電池串列單元需要配置1臺光伏方陣防雷匯流箱，每個并網(wǎng)逆變器需配置1個直流配電柜，本工程2.6MWp光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)共需配置35臺光伏方陣防雷匯流箱。圖1.3匯流箱、逆變器電氣原理綜上所述：太陽能光伏并網(wǎng)電站配置如表1.3表1.3太陽能并網(wǎng)電站配置表位置組件組件數(shù)可安裝容量(kWp)陣列匯流箱直流柜逆變器塊/串組進/出個路/個臺規(guī)格臺精礦倉屋頂250Wp

1650x992mm408010202020416/1144/14250kW4精礦倉二期屋頂37209302018616/1124/14250kW420萬噸電解車間屋頂26406602013216/194/13250kW3小計(按規(guī)劃=sum(C3:C5)10440=sum(D3:D5)2610522=sum(H3:H5)351111圖1.4交流配電柜原理接線圖1.1.7低壓開關(guān)柜的布置每座建筑物內(nèi)的低壓開關(guān)柜布置在其配電間內(nèi)，與原有低壓開關(guān)柜并柜安裝。1.1.8防雷參照采用標(biāo)準(zhǔn)：GB50057-94建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50169-92電氣裝置安裝工程接地及驗收規(guī)范GB3482-83電子設(shè)備雷擊實驗方法太陽能光伏并網(wǎng)電站防雷主要是防直擊雷和感應(yīng)雷兩種，防雷措施應(yīng)依據(jù)《光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)過電壓保護-導(dǎo)則》（SJ/T11127）中有關(guān)規(guī)定設(shè)計。a)直擊雷保護直擊雷保護分光伏電池組件和交、直流配電系統(tǒng)的直擊雷保護。光伏電池組件邊框為金屬材質(zhì)，將光伏電池組件邊框與支架可靠連接，然后與接地網(wǎng)連接，光伏電池組件邊框與支架可防止半徑為30m的滾雷，為增加雷電流散流效果，可將站內(nèi)所有光伏電池組件支架可靠連接。組件的防雷連接方案簡述如下：用4mm2的接地專用線，根據(jù)相鄰兩組件預(yù)留接地孔的位置裁合適的長度，原則上越短越好，接地線的兩端做上與線徑相符的OT端子，用螺母M8的燕尾絲將端子打在接地孔里，這樣小面積的破壞了組件邊框接地孔位置處的氧化膜，以此每20塊做一個接地引下線，根據(jù)測算可能達到接地電阻R≤4Ω的要求。匯流箱等設(shè)備布置于室外，可以利用組件支架作為防雷措施。交流配電系統(tǒng)布置在室內(nèi)，屋頂設(shè)避雷帶，用于交流配電系統(tǒng)的直擊雷保護。b)配電裝置的雷電侵入波保護根據(jù)《交流電氣裝置的接地》(DL/T621-1997)和《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》DL/T620-1997中規(guī)定，在升壓變高壓側(cè)設(shè)一組無間隙氧化鋅避雷器，對雷電侵入波進行保護。為防止感應(yīng)雷、浪涌等情況造成過電壓而損壞配電房內(nèi)的并網(wǎng)設(shè)備，裝設(shè)防雷器作為防雷措施。太陽電池串列經(jīng)匯流箱后通過電纜接入直流防雷配電單元，匯流箱和配電柜內(nèi)都配置防雷器。1.1.9接地充分利用建筑物結(jié)構(gòu)柱內(nèi)的鋼筋作為自然接地體，利用廠區(qū)內(nèi)的接地網(wǎng)作為本項目的接地網(wǎng)。根據(jù)《交流電氣裝置的接地》(DL/T621-1997)規(guī)定，對所有要求接地或接零的設(shè)備均應(yīng)可靠地接地或接零。所有電氣設(shè)備外殼、開關(guān)裝置和開關(guān)柜接地母線、架構(gòu)、電纜支架、和其它可能事故帶電的金屬物都應(yīng)可靠接地。本系統(tǒng)中，支架、太陽能板邊框以及連接件均是金屬制品，每個子方陣自然形成等電位體，所有子方陣之間都要進行等電位連接并通過引下線與接地網(wǎng)就近可靠連接，接地體之間的焊接點應(yīng)進行防腐處理。本系統(tǒng)的保護接地、工作接地采用一個總的接地裝置。根據(jù)《交流電氣裝置的接地》(DL/T621-1997)要求，高、低壓配電裝置共用接地系統(tǒng)，接地電阻要求R≤4Ω；由于暫無關(guān)于光伏電池組件接地要求，本電站按R≤2Ω設(shè)計。1.2電氣二次在每一個太陽能光伏并網(wǎng)電站配電室配備一套太陽能需裝備系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備。采用高性能工業(yè)控制PC機作為系統(tǒng)的監(jiān)控主機，配置光伏并網(wǎng)系統(tǒng)多機版監(jiān)控軟件，采用RS485通訊方式，每天連續(xù)24小時不間斷對所有并網(wǎng)逆變器的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。工控機帶有以太網(wǎng)接口或GPRS接口，可將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)遠傳至上一級數(shù)據(jù)監(jiān)測中心，如省市級或住建部數(shù)據(jù)中心。（1）建立光伏系統(tǒng)的信息化管理系統(tǒng)利用計算機管理系統(tǒng)建立光伏系統(tǒng)信息資料，對每個光伏系統(tǒng)建立一個數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫內(nèi)容包括兩方面，一是光伏系統(tǒng)的基本信息，主要有：氣象地理資料；交通信息；光伏系統(tǒng)所在地的相關(guān)信息（如人口、戶數(shù)、公共設(shè)施、交通狀況等）；光伏系統(tǒng)的相關(guān)信息（如光伏系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模、設(shè)備基本參數(shù)、建設(shè)時間、通電時間、設(shè)計建設(shè)單位等）。二是光伏系統(tǒng)的動態(tài)信息，主要包括：①光伏系統(tǒng)供電信息：用電戶、供電時間、負載情況、累計發(fā)電量等；②光伏系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的故障和處理方法：對光伏系統(tǒng)各設(shè)備在運行中出現(xiàn)的故障和對故障的處理方法等進行詳細描述和統(tǒng)計。（2）建立光伏系統(tǒng)運行期檔案這項工作是分析光伏系統(tǒng)運行狀況和制定維護方案的重要依據(jù)之一。日常維護工作主要是每日測量并記錄不同時間系統(tǒng)的工作參數(shù)，主要測量記錄內(nèi)容有：日期、記錄時間；天氣狀況；環(huán)境溫度；子方陣電流、電壓；逆變器直流輸入電流、電壓；交流配電柜輸出電流、電壓及用電量；記錄人等。當(dāng)光伏系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，光伏系統(tǒng)操作人員要詳細記錄故障現(xiàn)象，并協(xié)助維修人員進行維修工作，故障排除后要認(rèn)真填寫《電站故障維護記錄表》，主要記錄內(nèi)容有：出現(xiàn)故障的設(shè)備名稱、故障現(xiàn)象描述、故障發(fā)生時間、故障處理方法、零部件更換記錄、維修人員及維修時間等。光伏系統(tǒng)巡檢工作應(yīng)由專業(yè)技術(shù)人員定期進行，在巡檢過程中要全面檢查光伏系統(tǒng)各設(shè)備的運行情況和運行現(xiàn)狀，并測量相關(guān)參數(shù)。并仔細查看光伏系統(tǒng)操作人員對日維護、月維護記錄情況，對記錄數(shù)據(jù)進行分析，及時指導(dǎo)操作人員對光伏系統(tǒng)進行必要的維護工作。同時還應(yīng)綜合巡檢工作中發(fā)現(xiàn)的問題，對本次維護中光伏系統(tǒng)的運行狀況進行分析評價，最后對光伏系統(tǒng)巡檢工作做出詳細的總結(jié)報告。表1.4主要電氣設(shè)備清單序號名稱型號規(guī)格單位數(shù)量備注電氣一次一光伏陣列部分電氣設(shè)備1多晶硅電池組件250WP塊104402匯流箱16路臺353電纜YJV22-1kV-2×4mm2km104電纜YJV22-1kV-2×35mm2km1.55電纜YJV22-1kV-2×50mm2km1.56電纜YJV22-1kV-2×70mm2km37電纜YJV22-1kV-2×95mm2km28電纜YJV22-1kV-2x120mm2km19電纜YJV22-1kV-3x120+1x70mm2km2101kV電纜終端3×120mm2套10011過路套管SC70km0.212PVC套管Φ70km2.513匯流