光伏发电并网工程电气设计方案.pdf

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1、光伏发电并网工程电气设计方案 1.1 电气一次 1.1.1某华安风电升压站电气主接线 某华安风电升压站现安装一台 1158X1.25%/35kV 50MVA 主变，110kV 侧单回线变组接线；35kV 侧单母线接线，出线间隔从右至左分别为：电压互感器间隔、电容器间隔、接地变兼站用变消弧线圈间隔、3 回风机进线间隔、预留间隔。本期光伏电站 35kV 送电线路经某华安风电升压站 35kV侧预留间隔接入升压站，升压至 110kV 送至 110kV 华安变。1.1.2接入电力系统方式 某电网是隶属于某地区的县级地方电网，供电范围为某区，现有 110kV、35kV、10kV、380/220V 4 种电

2、压等级。网内有 110kV 负荷二次变电所（华安变）1 座，主变容量 231.5MVA。本系统由20个1MWp的光伏发电矩阵组成，总装机20MWp。经过直流汇流、逆变、升压接入厂区 35kV 配电装置。采用一回 35kV 架空线路接入某华安（某）风力发电有限公司升压站，导线型号 LGJ-150，长度 8km。经过某华安（某）风力发电有限公司主变压器升压至 110kV，输送至华安变，接入电网。1.1.3电气主接线 1.1.3.1 电气主接线初步方案 本系统由20个1MWp的光伏发电矩阵组成，总装机20MWp。经过直流汇流、逆变、升压接入厂区 35kV 配电装置。采用一回 35kV 架空线路接入某

3、华安（某）风力发电有限公司升压站，导线型号 LGJ-150，长度 8km。经过某华安（某）风力发电有限公司主变压器升压至 110kV，输送至华安变，接入电网。1.1.3.2 光伏电站电场集电线路方案 本工程鉴于光伏电站中应避免阴影遮挡，场区内部的线路拟选定电缆直埋敷设方案。依据光伏电站方阵的最终排布情况及变电站电气设备布置情况，进行电缆型号及截面的选择，具体如下：1）所有太阳电池组件串连接入至直流防雷汇流箱的电缆均采用 1 对 1 4mm的铝芯单芯交联聚乙烯铠装电缆（每汇流箱输入共 11 对）；2）汇流箱的出线电缆采用1对 170 mm的铝芯单芯交联聚乙烯铠装电缆，接入至逆变配电室内的直流配电

4、柜（每汇流箱输出共 18 对）；3）直流防雷配电柜引接至逆变器的直流电缆采用 2 对1300 mm的铝铝芯单芯交联聚乙烯电缆（每直流箱共 2 对*3）；4）逆变器至室外 0.315/35KV 升压变采用(3 根 3300 mm)的铝芯三芯交联聚乙烯铠装电缆。5）每 5 台 35kV 升压箱式变压器相并联，引至 35kV 开关柜。6）升压变之间、升压变至场地 35kV 开关柜之间，采用 350 mm铝芯三芯铜芯交联聚乙烯绝缘铠装电缆。7）35kV 开关室至35kV 某华安风力发电采用 LGJ-150架空线路。1.1.3.3 一次电气设备选择 1）35kV 变压器：1000kVA 双分裂式升压变

5、本工程每个发电单元逆变器输出额定功率为 2*500kW，升压变容量按 1000kVA 考虑。其变比为 0.3/35kV 42.5%，共 20 台。采用油浸式变压器，配控温仪。2）所用变：本工程设两台所用变，其中一台 35/0.4kV、400kVA，采用干式变压器，布置于电控室；另一台，施工时电源作所用变备用电源。3）35kV 系统开关柜：（1）35kV 进线总断路器柜 1 面，拟采用 SF6 断路器，额定电流按 1250A，开断电流按 31.5kA 选择。（2）35kV 出线断路器柜 4 面，拟采用 SF6 断路器，额定电流按 630A，开断电流按 25kA 选择。（3）35kV 所用变断路器

6、柜 1 面，拟采用 SF6 断路器，额定电流按 630A，开断电流按 25kA 选择。（4）35kV 电容器断路器柜 1 面，拟采用 SF6 断路器，额定电流按 630A，开断电流按 25kA 选择。（5）35kV 电压互感器柜 1 面。4）35kV 负荷开关：每台升压变 35kV 侧分别配置负荷开关，共计 20 台。5）低压开关：低压出线开关 40 台，选用 MNS 型低压抽出式开关柜。额定电流按 2000A，开断电流按 25kA 选择。1.1.3.4 过电保护及接触 太阳能光伏电站为三类防雷建筑物，为使光伏电站的太阳电池方阵设备免遭直接雷击和不影响设备的运行，在电站内不设独立的避雷针。在金

7、属固定架上适当位置设置避雷针作为保护，并尽量避免避雷针的投影落在太阳能电池组件上。太阳电池方阵通过电缆接入防雷汇流箱，汇流箱内含有防雷保护装置，经过防雷装置可有效地避免雷击导致设备的损坏。每台逆变器配有 1 台独立的直流防雷配电柜，防止感应雷和操作过电压。在各级配电装置每组母线上安装一组避雷器以保护电气设备。本工程各级电压电气设备的绝缘配合均以 5kA 雷电冲击和操作冲击残压作为绝缘配合的依据。电气设备的绝缘水平按高压输变电设备的绝缘配合GB311.1-1997 选取。对于大气过电压和操作过电压采用氧化锌避雷器进行保护。金属氧化物避雷器按 交流无间隙金属氧化物避雷器GB11032-2000 中

8、的规定进行选择。1.1.3.5 电气设备布置 1）汇流箱 多晶硅太阳能电池板 1MWp 光伏矩阵，构成 1 个发电体单元，共需 18 个汇流箱，分别布置于电池板支架中。本工程汇流箱共计 18*20=360 个。2）子站电气室 每 1 个发电单元系统建设电气室，共设 1#20#子站电气室 20 个。子站电气室主要由 2 面直流汇流柜、2 台逆变器、1 台升压变等组成。根据本工程的建设规模，各子站电气室分别布置于 1MWp 太阳能电池方阵中，再通过 35kV 电缆汇集至电控楼 35kV 开闭所内。本工程直流汇控柜 40 面、逆变器 40 台、升压变压器 20台。2）电控楼 建一座电控楼，电控楼内设

9、有 35kV 开闭所、蓄电池室、所用变室、电容器室、二次设备间等。二次设备室内布置系统保护柜、故障录波器柜、低周低压减载装置柜、直流电源系统、UPS 电源系统、远动及通信装置。1.2 电气二次 1.2.1电站管理模式 本工程按无人值班考虑，采用集中控制方式，在二次设备间实现对所有电气设备的遥测、遥控、遥调、遥信等功能，达到无人值守水平。1.2.2电站的自动控制概述 本设计采用单以太网接入。按照该方案监控系统结构分为站控层设备、间隔层测控设备以及系统互联网络三部分。站控层配置主站操作微机 1 台，主机兼操作员站。用于测控装置的远方诊断，数据库、操作维护等。配置通讯管理机一台，采集各逆变器的运行数

10、据。综合自动化系统通过通讯管理机与站内各电气设备联络，采集分析各子系统上传的数据，同时实现对各子系统的远程控制。综合自动化系统将所有重要信息传送至监控后台，便于值班人员对各逆变器及光伏阵列进行监控和管理，在 LCD上显示运行、故障类型、电能累加等参数。通过该系统实现对光伏电站的遥信、遥测。1.2.3继电保护及安全自动装置 光伏电站内主要电气设备采用微机保护，以满足信息上传。保护测控装置将所有信息上传至监控系统。考虑当地冬季气候条件，保护测控装置集中组屏布置于二次设备间内。1）35kV 进线保护：本期 1 回 35kV 进线，线路两侧配置 1 套微机光纤电流差动保护，选用保护测控一体化装置，作线

11、路运行时的主保护及后备保护。35kV 进线成套保护测控一体化装置集中组屏 1 面。35kV 线路成套保护测控一体化装置，本期配置 2 面，分别布置于本侧 35kV 线路侧和某华安风力发电侧。2）35kV 出线保护：本期 4 回 35kV 出线，选用保护测控一体化装置。装设电流速断保护、过电流保护。保护测控一体化装置集中组屏 1 面，布置于二次设备间内。3）35kV 所用变、电容器保护 所用变一台，选用保护测控一体化装置。装设电流速断保护、过电流保护。选用一套无功补偿装置，容量选择 5Mvar,配置保护测控一体化装置。装设电流速断、过电流、过电压、低电压、零序电压保护等。所用变、电容器保护测控一

12、体化装置集中组屏 1 面，布置于二次设备间内。4）升压变压器保护：高压侧：高压开关柜上装设负荷开关，熔断器作升压变短路保护。低压侧：低压开关柜上装设具有四段保护功能的框架断路器，配置通讯模块，以通讯方式将所有信息上传至综合自动化系统。5）逆变器保护：逆变器具备极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、过热保护、过载保护、接地保护等，装置异常时自动脱离系统。6）低周低压解列装置：全所失压事故情况下通过解列光伏发电系统，确保系统的稳定性。7）故障录波装置 为了便于分析故障及保护装置动作，需配置1台故障录波器(按48路模拟量，96路开关量配置)。故障录波装置，录取35kV线路电流及保护动作开关量。该装置

13、具有远传功能。35kV系统专用故障录波装置，组屏1面。8）安全监视及安全警卫系统 在站内较重要的位置装设彩色固定式工业红外电视摄像头，设置闭路电视监控系统。该系统能够覆盖整个电站，能够将图像信息送至集中控制室，实现全站监测。9）火灾自动报警系统 在本工程设计范围内的综合楼等设置火灾报警探测器，火灾报警探测器纳入到整个厂区的火灾自动报警系统中，一旦房间发生火灾，该区域内的火灾报警探测器能判别火灾并发信号至当地消防控制中心，由消防控制中心发出警报并进行相关联动。1.2.4控制电源 1.2.4.1 直流电源 为了供电给控制、测量、信号、继电保护、自动装置等控制负荷和机组交流不停电电源等动力负荷提供直

14、流电源，设置 220V 直流系统。直流系统采用动力、控制合并供电方式，本期装设一组220V 阀控式铅酸免维护蓄电池组，一套高频开关电源充电装置及微机型直流绝缘监察装置，220V 蓄电池容量暂定为100Ah。蓄电池容量按全站事故 2 小时放电容量选择。正常时以浮充电方式运行。1.2.4.2 不停电电源系统 为保证光伏电站监控系统及远动设备电源的可靠性，本工程设置一套交流不停电电源装置（UPS），容量为 5kVA。主要负荷包括计算机监控系统，电量计费系统，火灾报警系统以及其它不允许断电的自动和保护装置等。其直流电源由直流系统提供，其交流电源由配电网提供。1.2.5电气二次设备布置 二次设备室内布置

15、系统继电保护柜、故障录波器柜、低周低压减载柜、直流控制柜、UPS 电源柜、远动柜、电能质量监测柜、功率预决策柜、功率调节柜及通信装置等设备。1.3 系统调度自动化 1.3.1调度组织关系 1）本工程光伏发电站站由某电业局地调调度。远动信息直接送入某调控 SCADA 系统。2）某华安风力发电保持现有调度关系。1.3.2 远动系统 远动工作站 1 套，系统采用双机热备用工作方式。远动通信管理装置 1 台，主要用于间隔层实时数据的汇集、处理和远动信息的上传，也可兼作监控系统与其他 IED 设备互联的通信网关。1.4 计量 1.4.1关口计量 根 据 某 省 电 网 电 量 计 费 点 设 置 有 关

16、 规 定 以 及DL/T448-2000电能计量装置技术管理规定的有关规定，本期关口点设置如下：计费关口点：在某华安风力发电 35kV 出线侧配置 2 块关口表。计费关口表为主、副电能表各一块。主、副表有明确表示。电能表配有标准通信接口、失压计时、对时、事件记录功能，具备数据本地通信和远传的功能，并接入电力调度侧电能量主站管理系统。1.4.2光伏发电侧计量 本工程光伏发电 35kV 线路侧，设置 0.2 级计量表，按单表配置，具有计量双向功能，共 7 块。表计具备远传功能，具有远传接口以及电压失压计时功能，同时还具备网络通信接口。相应配置电量采集器，用以采集电量信息并向省调、地调传送电量信息。

17、电度表组屏一面，布置于二次设备间。1.4.3 电流互感器、电压互感器的配置 按照有关 电测量及电能计量装置设计技术规程 规定，电能计量装置应接于电流互感器和电压互感器的专用二次绕组（电流互感器准确级次为 0.2S 级），计量专用的电流、电压互感器二次绕组及其二次回路不得接入与计量无关的设备。所配置的计量表应适应白天供电，夜间用电的发电方式。逆变器本体内部具有同期功能，可自动投入/退出逆变器。1.5 系统通信 根据当地电网系统具体接线，为满足电力调度、调度自动化及系统继电保护对通道的需求，本期工程提出通信电路建设方案：1）本工程在新建的某至某华安 LGJ-150 架空线路上，架设 1 根 24 芯 OPGW 光缆，长度为 8km。经 35kV 某华安风力发电接入某局通信主干光环网。某华安风力发电已接入某局通信网络。2）本工程在某侧需配置相应的通信设备，包括 SDH、PCM、通信电源、综合配线架等。3）本工程在某华安及某电业局需配置相应的通信设备。