太陽能光伏電站光伏系統(tǒng)交流配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

太陽能光伏電站光伏系統(tǒng)交流配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第一節(jié)電氣主接線形式選擇光伏系統(tǒng)交流配電電氣主接線是指發(fā)電系統(tǒng)的逆變輸出至電力電網(wǎng)間相關(guān)配電及控制設(shè)備的相互聯(lián)接，從而完成輸配電任務(wù)。交流配電電氣主線是光伏發(fā)電系統(tǒng)接線組成中一個(gè)重要組成部分。主接線的確定，對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及電站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、保護(hù)和控制方法的擬定將會(huì)產(chǎn)生直接的影響。光伏電站主接線設(shè)計(jì)根據(jù)光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃結(jié)合電網(wǎng)接入方案以及所采用的關(guān)鍵設(shè)備的數(shù)量、分布、性能、結(jié)構(gòu)和參數(shù)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不論規(guī)模大小，其電路結(jié)構(gòu)基本上是一致的，主要不同點(diǎn)在于逆變器交流輸出以后的交流配電控制方式。小型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的主接線方式比較簡單，其電路結(jié)構(gòu)一般為光伏電池板方陣匯流后進(jìn)入并網(wǎng)逆變器，并網(wǎng)逆變器輸出直接從用戶側(cè)電網(wǎng)并入，大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)一般要經(jīng)過升壓變壓器升壓后，通過高壓開關(guān)設(shè)備并入高壓電網(wǎng)。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：應(yīng)符合電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)要求；盡可能減少線路中間環(huán)節(jié)的損耗，最大限度地將太陽能電力并出電網(wǎng)；整體設(shè)計(jì)要力求安裝簡簡、可靠高、便于維護(hù)。第二節(jié)短路電流計(jì)算在發(fā)電廠和變電站的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其計(jì)算的目的主要有以下幾方面：1）在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。2）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。例如：計(jì)算某一時(shí)刻的短路電流有效值，用以校驗(yàn)開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計(jì)算短路后較長時(shí)間短路電流有效值，用以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定；計(jì)算短路電流沖擊值，用以校驗(yàn)設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定。3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地的安全距離。在計(jì)算短路電流時(shí)可以按下面步驟進(jìn)行。1）首先去掉系統(tǒng)中的所有分支、線路電容、各元件的電阻。2）選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓（一般取各級(jí)的平均電壓）。3）將各元件的電抗換算為同一基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值的標(biāo)幺電抗。4）繪制等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號(hào)。5）化簡等值網(wǎng)絡(luò)：為計(jì)算不同短路點(diǎn)的短路值，需將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡為以短路點(diǎn)為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。6）求計(jì)算電抗。由運(yùn)算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量標(biāo)幺值（運(yùn)算曲線只作到）。7）計(jì)算無限大容量（或）的電源供給的短路電流周期分量。8）計(jì)算短路電流周期分量有名值和短路容量。第三節(jié)高壓電氣設(shè)備選擇1斷路器的選擇斷路器型式的選擇，除需滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還考慮便于安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能確定。根據(jù)我國當(dāng)前制造情況，電壓6－220kV的電網(wǎng)一般選用少油斷路器，斷路器選擇的具體技術(shù)條件如下：1）電壓：2）電流：3）開斷電流：式中：——斷路器實(shí)際開斷時(shí)間t秒的短路電流周期分量；——斷路器的額定開斷電流。4）動(dòng)穩(wěn)定：式中：——斷路器極限通過電流峰值；——三相短路電流沖擊值。5）熱穩(wěn)定：式中：——穩(wěn)態(tài)三相短路電流；2隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)是高壓開關(guān)的一種，但是它有明顯的斷開點(diǎn)，可以有效的隔離電源，通常與斷路器配合使用。隔離開關(guān)型式的選擇，其技術(shù)條件與斷路器相同，應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等因素進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，然后確定。其選擇的技術(shù)條件與斷路器選擇的技術(shù)條件相同。根據(jù)如下條件選擇隔離開關(guān)：電壓：電流：，各回路的3電流互感器的選擇電流互感器選擇的具體技術(shù)條件如下：一次回路電壓：式中：——電流互感器安裝處一次回路工作電壓；——電流互感器額定電壓。一次回路電流：式中：——電流互感器安裝處的一次回路最大工作電流；——電流互感器原邊額定電流。當(dāng)電流互感器使用地點(diǎn)環(huán)境溫度不等于時(shí)，應(yīng)對(duì)進(jìn)行修正。修正的方法與斷路器的修正方法相同。準(zhǔn)確級(jí)準(zhǔn)等級(jí)是根據(jù)所供儀表和繼電器的用途考慮?；ジ衅鞯臏?zhǔn)等級(jí)不得低于所供儀表的準(zhǔn)確級(jí)；當(dāng)所供儀表要求不同準(zhǔn)確級(jí)時(shí)，應(yīng)按其中要求準(zhǔn)確級(jí)最高的儀表來確定電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)。a）與儀表連接分流器、變送器、互感器、中間互感器不低于下要求：與儀表相配合分流器、變壓器的準(zhǔn)確級(jí)為0.5級(jí)，與儀表相配合的互感器與中間互感器的準(zhǔn)確級(jí)為0.5。儀表的準(zhǔn)確級(jí)為1.5時(shí)，與儀表相配合分流器、變壓器的準(zhǔn)確級(jí)0.5，與儀表相配合的互感器與中間互感器的準(zhǔn)確級(jí)0.5。儀表的準(zhǔn)確級(jí)為2.5時(shí)，與儀表相配合分流器、變壓器的準(zhǔn)確級(jí)0.5與儀表相配合的互感器與中間互感器的準(zhǔn)確級(jí)1.0。b）用于電能測(cè)量的互感器準(zhǔn)確級(jí)：0.5級(jí)有功電度表應(yīng)配用0.2級(jí)互感器；1.0級(jí)有功電度表應(yīng)配用0.5級(jí)互感級(jí)，2.0級(jí)無功電度表也應(yīng)配用0.5級(jí)互感器；2.0級(jí)有功電度表及3.0級(jí)無功電度表，可配用1.0級(jí)級(jí)互感器。c）一般保護(hù)用的電流互感器可選用3級(jí)，差動(dòng)距離及高頻保護(hù)用的電流互感器宜選用D級(jí)，零序接地保護(hù)可釆用專用的電流互感器，保護(hù)用電流互感器一般按10%倍數(shù)曲線進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：式中：——短路電流沖擊值；——電流互感器原邊額定電流；——電流互感器動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：式中：——穩(wěn)態(tài)三相短路電流；——短路電流發(fā)熱等值時(shí)間；——電流互感器原邊額定電流?！猼秒時(shí)的熱穩(wěn)定倍數(shù)。4電壓互感器的選擇一次電壓：式中：——電壓互感器額定一次線電壓，其允許波動(dòng)范圍為二次電壓：電壓互感器二次電壓。準(zhǔn)確等級(jí)：電壓互感器應(yīng)在那一準(zhǔn)確等級(jí)下工作，需根據(jù)接入的測(cè)量儀表、繼電器和自動(dòng)裝置等設(shè)備對(duì)準(zhǔn)確等級(jí)的要求確定。二次負(fù)荷：式中：——二次負(fù)荷；——對(duì)應(yīng)于在測(cè)量儀表所要求的最高準(zhǔn)確等級(jí)下，電壓互感器的額定容量。第四節(jié)無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)無功電源和有功電源一樣是保證系統(tǒng)電能質(zhì)量和安全供電不可缺少的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)用戶所消耗的無功功率大約是它們所消耗的有功功率的50~100%。另外電力系統(tǒng)中的無功功率損耗也很大，在變壓器內(nèi)和輸電線路上所消耗掉的總無功功率可達(dá)用戶消耗的總無功功率的75%和25%。因此，需要由系統(tǒng)中各類無功電源供給的無功功率為總有功功率的1~2倍。由無功功率的靜態(tài)特性可知，無功功率與電壓的關(guān)系較有功功率與電壓的關(guān)系更為密切，從根本上來說，要維持整個(gè)系統(tǒng)的電壓水平就必須有足夠的無功電源。無功電源不足會(huì)使系統(tǒng)電壓降低發(fā)送變電設(shè)備達(dá)不到正常出力，電網(wǎng)電能損失增大，故需要無功補(bǔ)償。1無功補(bǔ)償?shù)脑瓌t與基本要求1）無功補(bǔ)償?shù)脑瓌t根據(jù)技術(shù)規(guī)程規(guī)定按主變?nèi)萘康?0%～20%進(jìn)行無功補(bǔ)償；分級(jí)補(bǔ)償原則，按主變無功損耗減去電纜充電功率確定無功補(bǔ)償?shù)娜萘?；?0KV和110KV側(cè)電壓不能低于標(biāo)稱電壓；在輕負(fù)荷（2%～30%主變?nèi)萘坑?jì)時(shí)）時(shí)由于電纜充電功率的影響，其充電功率與補(bǔ)償功率近似抵消；2）無功補(bǔ)償?shù)幕疽箅娏ο到y(tǒng)的無功電源與無功負(fù)荷，在各種正常及事故運(yùn)行時(shí)，都應(yīng)實(shí)行分層分區(qū)、就地平衡的原則，并且無功電源應(yīng)具有靈活的調(diào)節(jié)能力和一定的檢修備用、事故備用。在正常運(yùn)行方式時(shí)，突然失去一回線路，或一臺(tái)最大容量的無功補(bǔ)償設(shè)備，或一臺(tái)最大容量的發(fā)電機(jī)（包括失磁）之后，系統(tǒng)無功電源事故備用的容量方式及配電方式，應(yīng)能保持電壓穩(wěn)定和正常供電，避免出現(xiàn)電壓崩潰；在正常檢修運(yùn)行方式時(shí)，若發(fā)生上述事故，應(yīng)允許采取切除部分負(fù)荷或并聯(lián)電抗器等必要措施，以維持電壓穩(wěn)定。對(duì)于110KV及以上系統(tǒng)的無功補(bǔ)償，應(yīng)考慮提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。2補(bǔ)償裝置選擇及容量確定1）補(bǔ)償裝置的確定同步調(diào)相機(jī)：同步調(diào)相機(jī)在額定電壓±5%的范圍內(nèi)，可發(fā)額定容量，在過勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它向系統(tǒng)供給感性的無功功率起無功電源作用，能提高系統(tǒng)電壓，在欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它從系統(tǒng)吸收感性的無功功率起無功負(fù)荷作用，可降低系統(tǒng)電壓。裝有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的同步調(diào)相機(jī)，能根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)電壓的數(shù)值平滑改變輸出（或吸收）無功功率，進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，但是調(diào)相機(jī)的造價(jià)高，損耗大，維修麻煩，施工期長。串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置：在長距離超高壓輸電線路中，電容器組串入輸電線路，利用電容器的容抗抵消輸電線的一部分感抗，可以縮短輸電線的電氣距離，提高靜穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定度。但對(duì)負(fù)荷功率因數(shù)高（＞0.95）或?qū)Ь€截面小的線路，由于PR/V分量的比重大，串聯(lián)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)壓效果就很小。靜電補(bǔ)償器補(bǔ)償裝置：它由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，兩者結(jié)合起來，再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，就能夠平滑地改變輸出（或吸收）無功功率的靜止補(bǔ)償器，與同步調(diào)機(jī)相相比較，運(yùn)行維護(hù)簡單，功率損耗小，但相對(duì)串聯(lián)電容及并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置，其造價(jià)高維護(hù)較復(fù)雜，一般適用以較高的電壓等級(jí)500KV變電所中。并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置：并聯(lián)電容器是無功負(fù)荷的主要電源之一。它具有投資省，裝設(shè)地點(diǎn)不受自然條件限制，運(yùn)行簡便可靠等優(yōu)點(diǎn)，故一般首先考慮裝設(shè)并聯(lián)電容器。由于本次設(shè)計(jì)的變電站為110KV降壓變電站，以補(bǔ)償?shù)慕嵌葋磉x擇，以上四種均能滿足要求，但是在經(jīng)濟(jì)和檢修方面來考慮，首先選擇并聯(lián)和串聯(lián)補(bǔ)償裝置。而原始資料可知，補(bǔ)償