屋顶光伏发电项目电气设计方案.doc

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1、屋顶光伏发电项目电气设计方案1.1 整体技术方案根据招标书要求，本期项目电站装设Aide太阳能组件，组件型号为XZST-220W，共计6000片组件，峰值功率为220*6000=1320kW，每20片组件串联为一串，共计300组并联。分为5个发电单元。每个单元接线形式如下：每15组组件接入一个汇流箱，2个汇流箱并联接入一个125kW的逆变器，每2组逆变器转换为AC400V后并联接入交流配电柜，最后经一个300kVA的变压器升压为23kV后送出。本项目场址地形平坦、开阔，太阳电池方阵布置条件好。为了方便电站运行管理，结合项目文件及业主要求本工程设计为Aide太阳能公司的XZST-220W晶硅太阳

2、电池组件。逆变器采用Zigor股份公司的型号为Sunzet 125 MV的逆变器，支架对应采用固定支架系统。1.2光伏电池组件的串、并联设计光伏电池组件经串联、并联组成，一个光伏电池方阵即为一个光伏发电单元系统，包括1台逆变器与对应的n组光伏电池组串、直流连接电缆等。光伏电池组件串联的数量由并网逆变器的最高输入电压和最低工作电压，以及光伏电池组件允许的最大系统电压所确定，串联后称为光伏电池组串；光伏电池组串并联的数量由逆变器的额定容量确定。光伏电池组件的输出电压随着工作温度的变化而变化，因此需对串联后的光伏组件串的输出电压进行温度校验。根据PVSYST软件计算结果，本工程晶硅组件设计为20个模

3、块一串。15串并联后接入汇流箱。直流系统主要设备安装方式：汇流箱可直接安装在电池组件支架上，户外壁挂式安装，防水、防锈、防晒，满足室外安装使用要求；直流防雷配电柜、逆变器、交流配电柜、干式升压变均安装在逆变升压配电室内。1.3 短路电流计算由于缺少系统相关资料，本次站内电气设备选择及导线、电缆热稳定截面校验按23kV系统31.5kA设计；400kV系统20kA设计。1.4 光伏电站太阳电池组件及逆变器选型结合项目文件及业主要求本工程设计为Aide太阳能公司的XZST-220W单晶硅太阳电池组件。逆变器采用Zigor股份公司的型号为Sunzet 125 MV的逆变器，支架对应采用固定支架系统。

4、XZST-220W单晶硅组件共计6000片，Sunzet 125 MV的逆变器共计10台。Sunzet 125 MV的逆变器自带绝缘变压器，额定交流输出功率125kW。1.5 电气设备选择 (1) XZST-220W单晶硅电池组件(2) 直流防雷汇流箱(3) 直流防雷配电柜(4) Sunzet 125 MV型逆变器(5) 低压配电柜配带有长延时+短延时+瞬时+接地故障保护的断路器，可有效切断故障电流。(6) 升压变压器升压变压器采用两相户内干式变压器型号：300kVA，400/23000V，YND11，Ud=6%额定容量：300kVA(7) 高压配电柜配限流熔断器+负荷开关，提供精确的始熔曲线

5、和熔断曲线，以保证熔断器具有精确的时间-电流特性；有良好的抗老化能力；达到熔断值时能够快速熔断；要有良好的切断故障电流能力，可有效切断故障电流。(7) 就地电缆选择连接电缆共有直流和交流两大类：(a) 直流侧电缆要以减少线损并防止外界干扰的原则选型，选用双绝缘防紫外线阻燃铜芯电缆，电缆性能符合GB/T18950-2003性能测试的要求；(b) 交流侧需要考虑敷设的形式和安全来选择，采用多股铜芯耐火阻燃电缆；(c) 直流侧的电缆连接需采用工业防水快速接插件来与光伏组件连接。(8) 主要设备技术参数（列表）(a) 并网逆变器生产厂家Zigor股份有限公司逆变器型号Sunzet 125MV单机额定功

6、率125kW逆变器数量10台总功率1250kWp运行电压350720V(b) 晶体硅太阳电池组件技术参数太阳电池种类多晶硅太阳能电池组件太阳电池生产厂家Aide太阳能太阳电池组件型号XZST-220W1.6电气设备布置本工程5个发电单元集中设置一个逆变升压站。每个发电单元升压成23kV，最后经一个出线将本工程的5个发电单元集中送出。光伏发电区域：逆变器、升压变压器和23kV出线柜放置在逆变升压配电室，两组逆变器和升压变同侧布置于逆变器室，23kV开关柜和站用变布置于配电装置室，二次设备及监控系统布置于二次设备室，逆变升压配电室居中布置于1MWp光伏发电分系统的中央位置，便于直流电缆引接，节省电

7、缆，降低电压损失。1.25MW逆变升压站内还需布置23kV配电室、与系统相连的二次设备室。由于接入系统尚不明确，与接入系统有关的二次部分的设计与施工均不在本次投标范围内。故本方案仅预留系统二次设备的位置。在厂区西南位置设置视频监测室及仓库。该视频监测室仅为厂区及逆变器升压站房的闭路电视监控。1.7 防雷接地1.7.1直击雷防护(1) 太阳电池方阵区域直击雷防护：在光伏阵列区域不设置避雷针，利用在电池金属框的下边，设置环形扁钢（避雷带），作为直击雷防护设施。(2) 其他区域直击雷防护：在逆变升压配电室等建筑物屋顶设置避雷带用于直击雷防护。交流侧的直击雷防护按照电力系统行业标准交流电气装置的过电压

8、保护和绝缘配合进行。1.7.2感应雷防护在太阳能组件的不同控制部分，分别设置二次防雷模块，避免其受感应雷和操作过电压冲击。1.7.3接地光伏发电区域的接地网采用水平地网与垂直接地极相结合的复合接地网方式。整个水平地网做成“田字格模式”。对太阳电池方阵，将每排的电池支架连为一体，并就近与水平地网相连（连接点不小于2点）。保护接地、工作接地采用共网接地方式；接地电阻值按不大于4考虑。逆变升压站的接地网采用以水平接地网为主垂直接地网为辅的复合地网。水平接及设备接地引下线均采用15.8镀铜圆钢；17.2镀铜钢棒作为垂直接地体。以满足不小于0.5的阻值要求。当不满足阻值要求时可根据实际情况采取相应的措施

9、。1.8 照明与检修1.8.1常用照明保安室、仓库采用荧光灯。逆变升压室及23kV配电装置室采用吊灯壁灯相结合的方式，光源为节能灯。 室外照明采用草坪灯或庭院灯的照明方式。 1.8.2事故照明主控制室事故照明电源引自开关柜内的UPS电源，事故情况下自动投入。1.8.3检修检修电源由0.4kV交流配电盘取得。1.9 电缆设施与电缆防火1.9.1电缆敷设(1) 电池组与汇流箱的连接电缆，垂直方向沿电池组件安装支架敷设，水平方向沿电池组件安装支架敷设，并经电缆通道汇总后沿户外电缆沟进入逆变升压配电室。(2) 光伏电池区所有23kV电缆通道根据光伏发电方阵的布置位置和间隔距离等，灵活设置电缆桥架支路（

10、支桥架），汇总后进入电缆主桥架，主桥架在适当位置穿入户外电缆沟进入逆变升压室内。支架和桥架的支撑可就近利用电池板支架，电缆过道路部分埋管敷设。(3) 在23kV综合配电室内设置电缆沟，通往各主要电气设备附近，沟内设电缆支架，动力电缆和控制电缆敷设时同沟分层；电缆在无电缆沟的地方穿管暗敷。控制室内设防静电地板层，并与23kV综合配电室内电缆沟连通；防静电地板层内设电缆支架。1.9.2电缆防火及阻燃措施(1) 在电缆主要通道上，设置防火阻燃分隔措施，设置耐火隔板、阻火包等。(2) 墙洞、盘柜箱底部开孔处、电缆管两端、电缆沟进入建筑物入口处等采用防火封堵。(3) 电缆防紫外线照射措施：本工程所有室外

11、电缆敷设，将沿太阳电池板下、埋管或沿电缆沟敷设，以避免太阳直射，提高电缆使用寿命。1.10光伏发电系统的控制、保护、测量和信号每个光伏发电单元配置1台数据采集器，就地安装于逆变器柜内，通过RS485总线获取逆变器和汇流箱的运行参数、故障状态和发电参数。数据采集器通过RS485总线传输方式接入就地监控装置，还可经光电转换装置通过光缆接入光伏发电监控系统，实现各光伏发电单元运行参数的监视、报警、历史数据储存等统一管理。1.10.1光伏发电系统的控制(1) 就地监控逆变器、数据采集器采用显示屏幕、触摸式键盘方式进行人机对话，运行人员可就地对逆变器进行参数设定、控制等功能。每个光伏发电单元配电室设有就

12、地监控装置，可通过装置的液晶显示器和键盘实现光伏发电单元的监测与控制。(2) 集中监控考虑将各光伏发电单元通过数据采集器，经光端机通过光缆接入中心配电室光伏发电监控系统，该监控系统纳入升压站监控系统。运行人员可在中心配电室或升压站主控室对各光伏发电单元进行监控，并能够单独对每台逆变器进行启停操作、参数设置、故障报警和电能量累加等功能。上述控制操作需相互闭锁，同一时间只接收一种控制指令。(3) 光伏发电系统的保护、测量和信号运行人员可就地通过数据采集器的人机对话界面，对每台汇流箱和逆变器的参数、设备状况、事故记录进行查看，还可在中心配电室或升压站主控室操作员站上连续记录、查看光伏发电系统运行数据

13、和故障数据，其中包括电站的当前发电总功率、日总发电量、累计总发电量、累计CO2总减排量、每天发电功率曲线图、逆变器的输入输出的运行参数和相关故障报警信号。逆变器具有直流输入过、欠压保护，输出过压，过载保护，过流和短路保护，过热保护，孤岛检测保护功能。此部分保护由厂家实现。逆变器出口升压变压器考虑采用箱式变压器。箱变高压侧配置负荷开关和高压插入式熔断器，作为变压器过载及短路保护。低压侧配置框架式断路器，作为逆变器至变压器低压侧的过载及短路保护。当电气设备发生短路故障时，能在最小的区间内，断开与电网的连接，以减轻故障设备的损坏程度和对临近地区设备的影响。箱变高压侧配置的双位置负荷开关常开、常闭接点

14、信号由数据采集器进行采集，并由数据采集器通过RS485总线或光缆传输至本站监控系统。(3) 环境监测根据实际需要，系统还可配置一套环境监测装置。该装置由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头及支架组成，可测量风速、风向、环境温度和太阳光辐射强度等参量，通过RS485总线或光缆传输方式将数据上传至光伏发电监控系统，实时显示、记录环境数据。1.11光伏发电系统的信号正常运行情况下，光伏电站向电网调度机构提供的信号由当地电网公司的相关要求执行。本投标方案不包含该部分的设计与施工。1.12升压站控制、保护、测量和信号升压站按无人值班、少人值守的原则设计，按运行人员定期或不定期巡视的方式运行。升压

15、站内安装一套计算机监控系统和一套光伏发电监控系统，并接入升压站监控系统。两套综合自动化系统具有保护、控制、通信、测量等全功能自动化管理功能，可实现升压站与调度端的遥测、遥信功能和与光伏发电有限公司总部的监测功能。升压站内二次设备，包括控制、保护、测量、信号等均采用微机装置，各装置通过网络传递信息并实现资源共享。监控主机兼有微机五防闭锁功能，实现全站的防误操作闭锁功能。站内设置GPS对时装置，以保证系统时钟的统一。(1) 计算机监控系统采用分层分布式结构，整个系统纵向分为两层：站控层和间隔层。站控层配置1台监控主机，取消工程师站，仅保留与便携式终端的接口；站内主网采用双以太网，110kV升压站内

16、设备由双绞线网连接；各光伏发电单元数据采集器均经光纤环网接入监控系统，以此实现对站内电气设备和光伏发电系统运行状况进行集中监控，并可以单独对每台逆变器进行参数设置，可以根据实际的天气情况设置逆变器系统的启动和关断顺序，以使整个光伏发电系统的运行达到最优性能和最大的发电能力。(2) 直流电源系统采用220V直流电源作为全站各安装单位的控制、保护、信号装置及事故照明等负荷的供电电源。直流系统由1套高频开关电源和1组100Ah（2V单体、103只）阀控铅酸免维护蓄电池构成，采用单母线接线形式。高频开关电源N+1冗余配置，由4个10A模块组成。升压站内设置蓄电池屏2面、充电屏1面、馈线屏1面。为监察直

17、流系统电压和绝缘状况、检测直流系统接地故障，安装1台直流系统接地自动检测装置（带绝缘监察功能）。(3) 交流不停电电源UPS升压站配置一套交流不停电电源(UPS)。UPS正常运行时由站用电源供电，当输入电源故障、消失时，装置自动转向由直流电源逆变供电，以实现交流220V不间断输出。考虑配置1台容量为5kVA的UPS装置。UPS具有标准通信接口，能将装置运行状态、主要数据等信息上传监控系统。(4) 元件保护（一）23kV线路保护23kV出线保护根据不接地系统线路保护的配置原则，配置三段过电流保护、重合闸及小电流接地选线。以上保护采用微机型产品，装置集保护、控制、测量及远传功能于一体，安装在23k

18、V出线开关柜内。（二）所用变压器保护本期设置2台所用变压器，由于招标文件未明确施工用电，故暂按#1所用变压器考虑永临结合，以站外23kV电源引入，施工结束后作为备用所用变，所变23kV侧装设跌落式熔断器作为电流速断保护。#2所用变压器以站内23kV母线电源引入，配置电流速断保护、过流保护和零序电流保护等及本体保护。所变测控保护装置集保护、控制、测量及远传功能于一体，安装在23kV所用变开关柜内。 （三）23kV动态无功补偿装置保护由于系统接入尚未明确，本投标方案不包含无功补偿部分的设计与施工。(5) 火灾报警系统考虑光伏发电升压站为无人值班，少人值守的变电站，根据GB_50229-2006火力

19、发电厂与变电站设计防火规范有关规定，应装设火灾报警系统。该系统由控制器、探测器及联系电缆、光缆等组成。在各个逆变升压配电室和升压站，视具体环境的不同，在各个房间设置装设不同种类的探测器，在合适、方便的地方设置火灾报警按钮。火灾探测器能够在火灾初始阶段准确地给出报警信号。1.13调度自动化(1) 电能量计量 本期5个0.25MW光伏发电单元经23kV集电线路接入配套升压站。升压站经1回23kV线路接入系统站。本工程关口计量点暂设在升压站23kV出线，装设0.2S级双向多功能关口电能表2块（1+1配置），同时表计配置失压无流报警计时功能。关口表计量信息上传方案尚未明确，本投标方案不包含该的设计与施工。(2) 电能质量监测、远动、调度端自动化系统、电力调度数据网接入设备、二次系统安全防护设备由于其他系统二次接入方案尚未明确，本投标方案不包含该的设计与施工。