中电投山东单县20MW光伏电站项目工程施工图设计电气施工图总说明及施工图卷册目录.pdf

检 索 号 37-NA16531S-D0101-01 中电投山东单县 20MW光伏电站项目工程 施工图设计 电气施工图总说明及施工图卷册目录 工程设计证书甲级 A 1 3 7 0 1 0 4 8 1 号 2015 年 10 月 济 南 本 卷 目 录 第一章 工程概况 第二章 设计依据 第三章 设计原则 第四章 注意事项 第五章 卷册目录 1 第一章 工程概况 1.1 项目名称：中电投山东单县 20MW 光伏电站项目。1.2 工程性质及建设地点：新建，位于菏泽单县。1.3 工程内容：新建并网型太阳能光伏发电装置，并网输送。机组性质为并网型太阳能光伏发电工程（新能源）。1.4 设计范围 工程电气部分设计范围为：A.电气工程设计含逆变器，电站配电装置，电站内工程、电气计量仪表、全厂防雷及接地、光伏电池模块、电缆敷设、照明及图像监控等设计；B.电站监控系统 电气部分设计的设计接口在 35kV 出线开关柜。35kV 出线电缆、电缆终端与架空线相连及电缆附属设施均由业主负责。第二章 设计依据 中电投山东单县 20MW 光伏电站项目工程勘测设计合同；国家发展改革委关于印发 可再生能源发电有关管理规定 的通知（发改能源200613 号）；光伏发电站设计规范（GB 50797-2012）；光伏系统并网技术要求（GB/T 19939-2005）；地面用光伏（PV 发电系统）概述和导则（GB/T 18479-2001）；国家及电力行业相关的标准、规程、规范；本工程其它专题报告及其批复性文件；业主提供的有关原始资料；国网山东电力公司关于中电投山东单县 20MW 光伏电站项目接入系统设计审查意见；中华人民共和国的有关法律、法规及工程项目所在地的地方法规。2 第三章 设计原则 3.1 电气主接线 本工程建设地点位于山东菏泽单县，光伏阵列安装在地面。工程采用分块发电，集中并网的设计方案，本期规划容量 20MWp。根据接入系统批复意见，本工程各光伏电池板分别经直流汇流箱、逆变器和 35kV 箱式升压变后接入厂内 35kV 配电装置，经 1 回 35kV 线路接入变电站，以 35kV 电压等级接入电网。35kV 配电装置采用单母线接线，2 回集电单元进线、1 回出线，1 回无功补偿装置接线，1 回接地变接线，出线采用电缆直埋的方式接至站外铁塔架空线路与对侧变电站连接（出线电缆，电缆与架空线连接及电缆附属设施由业主负责），集电单元进线采用直埋电缆和架空线相结合的方式。全厂光伏组件区域分为 20 个 1MWp 单元。每个单元内电池板经直流汇流箱汇流后，接入两台 500kW 逆变器。每个 1MWp 单元设一台 1MW 双分裂绕组箱式变压器，两个低压分裂绕组各接一台逆变器。20 个单元配置相同。电气主接线图及单元接线图见 37-NA16531S-D0101-02/03 图。3.2 主要设备选择 本工程以接入系统报告中的提供的短路电流计算结果：电站 35kV 母线的三相短路电流为 6kA 为依据，来进行主要设备的选择。3.2.1 变压器 本工程设 20 台 1MVA 的油浸式分裂主变压器，变比为 38.522.5%/0.315-0.315kV，无载调压，连接组别为 Dy11y11，Uk=6.5%，变压器采用美式箱变，放置于逆变器室旁。3.2.2 35kV 高压配电装置 35kV 配电装置选用户内金属铠装封闭开关柜设备。35kV 开关柜按热稳定31.5kA/4s、动稳定 80kA 选型。3.2.3 逆变器 采用特别电工西安电气科技有限公司产品，容量 500kW，共 40 台，每台逆变器配一台直流配电柜，基本参数如下：3 最大光伏输入功率（Ppv）550kWp 额定交流功率（Pac，nom）550kW 太阳电池最大功率点跟踪（MPPT）范围 500Vdc820Vdc 额定输出电压（Uac）283-347V 最大阵列开路电压 1000Vdc 工作频率（Fac）47-52Hz 最大阵列输入电流 1130A 最高效率 98.8%直流输入路数 16 路 功率因数调节范围 0.9（超前）0.9（滞后）3.2.4 无功补偿装置 根据本工程的接入系统批复意见，本工程在 35kV 侧设置无功补偿装置，补偿容量为5Mvar。3.2.5 接地兼站用变压器 本工程 35kV 侧集电线路采用以直埋电缆为主的敷设方式，35kV 电缆线路的长度约 16km 左右。经计算，35kV 母线上的电容电流为 61A，变电站增加电容电流按 13%考虑，则 35kV 母线上的电容电流值约为 69A，超过规范 10A的要求，35kV 系统应采用经消弧线圈或电阻接地方式；本工程采用电阻接地方式。经计算，本光伏站每段 35kV 母线上需配置 1 台容量为 630kVA 的接地变压器和 10s 通流量为 300A 的接地电阻。本工程接地变兼作站用变，站用变容量为 160kVA，故接地兼站用变压器容量选用 800kVA；接地兼站用变选用环氧树脂浇注干式变压器，型号为：DKSC-800/37-160/0.4kV，3722.5%/0.4kV。3.3 站用电 站用变压器（兼接地变）经开关柜接入 35kV 母线，容量为 160kVA，另一台站用变压器由外引 10kV 配电网引接电源。站用电供电回路均由站用变压器低压侧提供。正常运行情况下站用电源取自 35kV 母线，事故和电站停运时取自站外 10kV 配电网。照明系统采用 TN-C-S 系统，所有灯具外壳接有专用地线。应急照明采用灯具内自带蓄电池供电，应急照明时间不少于 60 分钟。4 在配电室内设检修箱，电源取自 380V 配电柜。3.4 光伏阵列汇流系统 为了减少电池组件与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，本系统按分段连接、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”）。本工程太阳能光伏电池组件选用 260Wp 的多晶硅电池板，22 块为一串列，汇流箱根据电池板布置选择。汇流箱选用 16 汇 1。光伏阵列防雷汇流箱的性能特点如下：1）户外壁挂式安装，防水、防锈、防晒，满足室外安装使用要求；2）可同时接入 16 路电池串列，每路电池串列输入的最大电流为 15A；3）电池串列的最大开路电压为 DC 1000V；4）每路电池串列配有光伏专用高压直流熔丝进行保护，其耐压值为 DC 1000V；5）直流输出母线的正极对地、负极对地、正负极之间配有光伏专用高压防雷器；6）直流输出母线端配有可分断的直流断路器。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。直流配电柜安装在逆变器室内，主要性能特点如下：1）每个 500kW 逆变器配置 1 面直流防雷配电柜；2）每面直流防雷配电柜具有多路输入接口，可接多台汇流箱；3）每路直流输入侧采用熔断器保护方案；4）直流母线输出侧都配置光伏专用防雷器。每台直流配电柜按照 500kWp的直流配电单元进行设计，共需配置 40 台直流配电柜。3.5 直流及 UPS 电源系统 本太阳能电站工程直流系统设一组 200Ah 阀控式密封铅酸蓄电池组。直流系统采用单母线接线方式。供电电压采用 220V，不设端电池。直流负荷采用辐射供电方式。5 交流不停电电源系统（UPS）容量为 10kVA。UPS 应保证在停电时，具备不小于 1 小时的供电能力。3.6 电气设备布置 直流防雷汇流箱按区域划分，安装在光伏模块的支架上。直流配电柜、逆变器一体化装置与箱式升压变压器配合，分散布置在光伏组件安装现场。35kV 开关柜、380V 开关柜、SVG 功率单元及二次设备等布置在综合楼内，接地电阻成套装置、SVG 变压器户外布置。3.7 防雷接地 3.7.1 防雷设计 太阳能光伏并网电站防雷主要是防直击雷和雷电侵入波两种，防雷措施依据交流电气装置的过电压保护和绝缘配合（DL/T 620-1997）、交流电气装置的接地设计规范（GB/T 50065-2011）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，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。综合楼屋顶设置避雷带，以实现对户内设备的直击雷保护。综合楼室外设置独立避雷针，以实现对 SVG 户外变压器的直击雷保护。b）配电装置的雷电侵入波保护 在 35kV 母线上装设一组无间隙氧化锌避雷器对雷电侵入波和其他过电压进行保护；每面 35kV 开关柜设一组过电压保护装置。为防止感应雷、浪涌等情况造成过电压而损坏配电室内的并网设备，其防雷措施主要采用避雷器来保护。太阳电池串列经直流汇流箱后通过电缆接入直流配电柜及逆变器，汇流箱和直流配电柜配置光伏专用高压防雷器。3.7.2 接地 围绕厂区设计接地环网，将逆变器室和 35kV 配电室二次室电气设备接入接地环网。35kV 配电室和二次室设计二次等电位接地网。a）保护接地的范围 6 根据交流电气装置的接地设计规范（GB/T 50065-2011）规定，对所有要求接地的设备均应可靠地接地。本系统中所有电气设备金属外壳、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。集控室、二次室、配电室、逆变器室内接地网可与厂区接地网相连，二次室与 35kV 配电室设二次等电位，通过电缆与接地网连接。b）接地电阻 电站的保护接地、工作接地采用一个总的接地装置，其接地电阻要求 R0.5。3.8 监控及保护系统 本工程的监控系统采用微机监控系统，系统与继电保护、逆变器通讯及数据采集装置等构成一个分层分布系统，在集控室内设两台操作员站和一台五防工作站。监控系统采用国电南京自动化股份有限公司产品。监控系统分为两层：间隔层（包括环网测控单元、开关柜综保装置等）和站控层。环网测控单元主要是采集光伏电站逆变器、箱变、汇流箱等的运行数据和工作状态，以及现场的日照强度、风速、风向和环境温度（全厂设一台气象站）。35kV 综保装置的信号采用通讯方式接入监控系统，控制和重要的状态反馈信号采用硬接线接入。气象站数据通过电池方阵的数据采集器将信号送至集控室的主监控系统；光伏发电方阵的信号通过数据采集器接入监控系统。对于少数不能用通信方式传送的信号，则采用电缆硬接线的方式直接将信号送入相关测控装置。站控层包括两台操作员站、网络交换机、远动装置等设备。（1）逆变器 逆变器保护装置由逆变器成套，安装于逆变器控制柜内。保护配置有相间短路电流速断保护、单相接地短路保护、逆功率保护、过负荷保护、低电压保护、防孤岛效应保护、温度保护。（2）箱变测控保护 箱式变电站高压侧采用负荷开关熔断器保护，低压侧采用真空短路器作为箱式变内部及逆变器出口引线故障的保护。7 箱变设置高温报警、超温跳闸保护、过流保护，动作后跳低压侧开关。箱变高低压开关柜位置信号、保护动作、变压器非电量等信息通过箱变测控单元接至逆变器室通讯柜，再上传至主控系统。箱变测控单元具有环网通信功能，采集逆变器、汇流箱、箱变等智能设备信息上传监控系统。（3）站内电气设备的继电保护 35kV 集电线路保护 35kV 集电线路保护采用微机型保护测控装置，装于 35kV 开关柜面板上。线路保护配三段定时限过流保护、过负荷保护、零序保护、三相一次重合闸。SVG 高压动态无功补偿保护 配置变压器差动保护、过电流保护、非电量保护及过负荷保护。35kV 接地兼站用变压器保护 接地变压器保护配三段定时限过流保护、0.4kV 侧零序定时限过流保护和零序保护。400V 设备的保护功能则由低压开关柜内的控制保护装置实现，不再单独设保护测控柜，电气设备的参数以通信的方式上传至监控系统站控层。（4）系统继电保护及安全自动装置 光伏电站对侧站的 35 千伏并网线两侧均配置具备完整后备功能的光纤电流差动保护。配置 35 千伏母线保护及故障解列柜。35kV 出线保护 35kV 并网线路两侧均配置光纤电流差动主保护，含有完整的三段相间距离保护、四段可选相间低电压和方向闭锁的过流保护作为后被保护，配置三相重合闸及三相操作箱。母线保护 本期 35kV 为单母线接线，配置一套独立的、快速的、灵敏的微机型母线差动保护。母线保护应适应母线及出线电流影响，母线差动保护设复合电压闭锁回路，母线保护特性应满足内部故障快速动作，外部故障 CT 严重饱和不会误动作。8 故障解列装置 为适应当电力系统失步时实现解列、切机、切负荷等控制措施，设置故障解列装置一套。（5）系统远动 1）安全区/区/区 安全 I 区配置维护工作站 1 台、通讯机柜 1 面、网络机柜 1 面以及其他调试、维护设备。通讯机柜配置 2 套远动通信装置（综合终端），上传信息来自计算机监控系统采集的实时数据；网络机柜配置有路由器、交换机、纵向加密认证装置各 2 套，用于调度数据网的接入。安全区配置光伏功率预测工作站 1 台、NWP 数值天气预报下载工作站 1台、网络机柜 1 面以及光伏功率数据采集系统等。网络机柜配置功率预测服务器 2 台、交换机 2 台和 1 台反向物理隔离装置。安全区配置工作站 1 台、网络机柜 1 面。网络机柜配置路由器、交换机、硬件防火墙 1 套，用于调度管理信息网的接入。远动通信装置的传输通道为数字专线和网络互备，传输规约为 DL/T 634.5101-2002、DL/T 634.5104-2002。3.9 电缆敷设和防火封堵 从太阳能电池组件串联单元至汇流箱电缆敷设采用沿支架凹槽、穿管与槽盒相结合的敷设方式。汇流箱至逆变器间电缆采用直埋、穿管与槽盒相结合的方式，箱式变压器之间及至配电室间电缆采用直埋敷设。本站 35kV 配电室、站用电及无功补偿装置室设电缆沟，光伏组件区域采用桥架敷设，高压集电线路采用直埋敷设。电力电缆选用交联聚乙烯或聚氯乙烯绝缘电缆；连接微机设备的控制电缆选用聚氯乙烯绝缘屏蔽控制电缆。电缆设施遵循电力工程电缆设计规范（GB 50217-2007）的要求。电缆从室外进入室内的入口处、电缆接头处、长度超过 100m 的电缆沟、电缆通过的孔洞，均应进行防火封堵。电缆设施遵循电力工程电缆设计规范（GB 50217-2007）的要求。3.10 图像监控系统 本站区集中配置一套图像监控安全警卫系统，主要实现安全、防盗功能，监视开关站内现场设备的运行状况。摄像机视频及报警信号线均接至二次设 9 备室内的监控主机内，监控主机柜置于二次设备室，供电电源为交流 220V，电源引自逆变电源柜。第四章 注意事项 1 施工过程中，应加强业主、施工单位、设计院、制造厂之间的联系，进一步完善设计，避免问题的发生。2 土建施工过程中，电气应及时配合，做好预埋铁件、电缆埋管、接地装置等工作，防止漏埋。电缆沟引出的埋管应注意封堵，防止漏水。3 施工过程中，严禁将地面水排入电缆沟道内。第五章 卷册目录 序号 卷 册 号 卷 册 名 称 1 D0101 电气总图、说明书及卷册目录 2 D0102 设备及主要材料清册 3 D0103 电缆清册 4 D0201 光伏模块出线安装 5 D0202 逆变器、箱式变电站及低压开关柜安装及订货图 6 D0203 35kV 中性点接地装置安装 7 D0204 35kV 开关柜安装及订货图 8 D0205 无功补偿装置安装 9 D0206 全站照明 10 D0207 全站防雷接地 11 D0208 全站电缆敷设及防火封堵 12 D0301 公用设备及监控系统二次线 13 D0302 调度自动化二次线 10 序号 卷 册 号 卷 册 名 称 14 D0303 35kV 系统二次线 15 D0304 直流系统及不间断电源系统订货图 16 D0305 图像监控 17 D0306 光纤环网通信 排、校：李