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1、光 伏 发 电 电 气 部 分 简 介,目 录,光伏发电项目的背景 光伏发电系统及设计概述 光伏电站设备选型 光伏电站监控系统 光伏电站电线电缆 光伏电站防雷系统,光伏发电项目的背景,光伏发电项目的背景 光伏发电系统及设计概述 光伏电站设备选型 光伏电站监控系统 光伏电站电线电缆 光伏电站防雷系统,社会用能与环境保护对清洁能源的迫切需求光伏产业对调整能源结构、推进能源生产和消费革命、促进生态文明建设具备重要意义光伏发电法律法规的建立健全-国家和地方政策法规对光伏发电的支持保障-国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见 国发201324 号-国家能源局关于印发光伏电站项目管理暂行办法国能新能20
2、13329号-分布式发电管理暂行办法 国家发改委-国家能源局关于开展分布式光伏发电应用示范区建设的通知国能综新能2013296号,光伏发电项目的背景,背景,意义,光伏发电的示范应用，促进光伏应用的发展O排放-提供绿色电力，保护环境低电价-有利于节省企业用户的用电成本，促进光伏应用,光伏发电系统及设计概述,光伏发电项目的背景 光伏发电系统及设计概述 光伏电站设备选型 光伏电站监控系统 光伏电站电线电缆 光伏电站防雷系统,光伏发电系统及设计概述,光伏发电产业链及光伏发电系统集成,光伏发电系统及设计概述,大规模光伏电站（LS-PV),系统组成,光伏发电系统及设计概述,光伏电站设计（LS-PV),光伏
3、并网电站的构成,光伏方阵（固定或跟踪）汇流箱并网逆变器电网接入系统（升压、计量设备等）交/直流电缆监控及通讯装置（监测、计量、数据采集及传输）防雷接地装置其他硬件设备,踏勘注意事项,分布式屋顶是否存在空调外机、气帽、气楼等障碍物，若存在则需测量相应的障碍物尺寸（高度、宽度等）；厂区配电房是否预留开关柜位置，若无、厂区内是否有空地可摆放相应电气设备？（电气预制舱、箱变等）索要相应资料、原厂房结构建筑图纸地面电站（山地、渔光）需确定开关站位置及出线方向等，现场是否有测绘图中未提及障碍物等。索要测绘图（1:500等高线图）、水文资料、地勘等,光伏发电系统及设计概述,光伏发电系统原理图（集中式）,光伏
4、发电系统原理图（组串式）,光伏发电系统及设计概述,光伏发电系统及设计概述,光伏电站设计（LS-PV),施工图设计,设备接线图（设备间关系，线缆类型，长度，结点方式）设备位置图（设备相对位置，体积，之间距离）系统走线图（走线路径线缆长度型号）线缆选型（压降、容量、损耗率、类型：护套、阻燃、屏蔽、软硬）设备细化选型（附加模块、连接端子、环境要求、通讯方式等）防雷设计（防雷等级、避雷针、避雷带、引下线、电力与通信防雷保护器）配电设计（防逆流、三相平衡调节、峰值功率控制、保护功能等）基础设计（基础结构，基础稳定性；地基摩擦力与附着力）支架强度计算（风压、积雪、地震）支架部件、装配详图（零件三维装配图、
5、部件加工用详图）系统效率计算（线损、设备损耗、环境损耗、其他损耗）,光伏发电系统及设计概述,光伏电站设计（LS-PV),设计要点接入系统,光伏发电常见类型及电网电压等级,户用小型：400kW及以下（380V)屋顶分布式：400kW-6MW（380V、10kV）地面、水面、山地电站：6MW-100MW（10kV、35kV、110kV）,光伏电站设备选型,电网接入,电网接入系统,光伏电站设备选型,电网接入,0.4kV电气主接线,光伏电站设备选型,电网接入,10kV电气主接线,光伏电站设备选型,电网接入,35kV电气主接线,光伏电站设备选型,电网接入,110kV电气主接线,光伏电站设备选型,光伏发电
6、项目的背景 光伏发电系统及设计概述 光伏电站设备选型 光伏电站监控系统 光伏电站电线电缆 光伏电站防雷系统,光伏电站设备选型,光伏升压变压器主要类型,美式双分裂（油变）美式双绕组（油变）欧式双分裂（干变）欧式双绕组（干变）,光伏电站设备选型,美式、欧式升压变压器区别,美式变压器优点：体积小占地面积小、便于安放、便于伪装，容易与周边的环境相协调。可以缩短低压电缆的长度，降低线路损耗，还可以降低供电配套的造价。缺点：供电可靠性低；无电动机构，无法增设配电自动化装置；无电容器装置，对降低线损不利；噪音较型站和型站要高，因为型站和型站是将变压器安放在室内，起到隔音的作用；另外，将型站和型站的集中一电磁
7、辐射分解成多点辐射。欧式变压器优点：噪音与型站和型站相当；辐射较美式箱变要低，因为欧式箱变的变压器是放在金属的箱体内起到屏蔽的作用；可以设置配电自动化，不但具有型站和型站的优点，而且还有美式箱变的主要优点。缺点：体积较大，不利于安装，对环境布置有一定的影响；,光伏电站设备选型,美式升压变压器,1000kVA户外型美式升压变压器（0.48/35kV),变压器外观,变压器铭牌,低压配电室,高压电缆室,光伏电站设备选型,欧式升压变压器,1000kVA户外型欧式升压变压器（0.48/35kV),一、大型并网光伏电站组成,光伏电站设备选型,1.安装方向：正门位置面朝道路2.安装方式：混凝土现浇（砖混结构
8、）3.注意事项：预留电缆孔位置及基础四周预埋电缆管（电气提资）,结构专业需注意事项：,光伏电站设备选型,光伏电站并网高压一次设备,主电控楼内高压设备（35kV为例）,35kV 进线柜35kV PT柜（母线设备）35kV SVG柜（补偿柜）35kV 并网出线柜35kV 所用变柜35kV 消弧变压器柜35kV 计量柜,35kV SVG成套装置35kV 消弧接地变成套装置（小电阻接地成套装置）站用变压器系统,光伏电站设备选型,光伏电站并网高压一次设备,35kV 进线柜,正 面,一次主接线,真空断路器背面,真空断路器铭牌,真空断路器正面,光伏电站设备选型,光伏电站并网高压一次设备,35kV PT柜,正
9、 面,一次主接线,PT手车背面,氧化锌避雷器,PT手车正面,光伏电站设备选型,光伏电站并网高压一次设备,35kV SVG柜（补偿柜）,正 面,一次主接线,光伏电站设备选型,光伏电站并网高压一次设备,35kV 并网出线柜,正 面,一次主接线,六氟化流断路器背面,六氟化流断路器背面,六氟化流断路器铭牌,光伏电站设备选型,光伏电站并网高压一次设备,35kV 所用变压器柜,正 面,一次主接线,35kV柜内断路器手车接口,光伏电站设备选型,光伏电站并网高压一次设备,35kV 消弧变压器柜,一次主接线,正 面,光伏电站设备选型,光伏电站并网高压一次设备,35kV SVG补偿设备,SVG充电柜,功率单元柜正
10、面,SVG控制柜,内部功率单元,无功补偿铭牌,光伏电站设备选型,光伏电站并网高压一次设备,35kV 消弧接地变压器（开敞式）,开敞式接地消弧装置,消弧线圈,接地变压器,隔离开关,隔离开关操作装置,光伏电站设备选型,光伏电站并网高压一次设备,35kV 消弧接地变压器（箱式）,开敞式接地消弧装置,消弧线圈,接地变压器,隔离开关,消弧线圈铭牌,真空有载分压开关,接地变压器室隔离开关,光伏电站设备选型,光伏电站并网高压一次设备,站用变压器系统,站用变压器绕组,消弧线圈,站用变压器外壳,站用变低压总出线开关柜,站用变低压出线柜,光伏电站设备选型,光伏电站并网高压一次设备,预制舱,光伏电站设备选型,开关站
11、形式,预制舱集成式开关站，事先做好基础，工期快，占地面积小。但需注意预制舱底部电缆孔位置，不能有承重柱挡住电缆孔。配电房（混凝土现浇）按照电气专业提资，注意电气设备顶部至横梁底部的安全高度（一般净高度为500mm）。,一、大型并网光伏电站组成,光伏电站设备选型,1.安装方向：电气专业提资2.安装方式：开关站内预埋槽钢，电气专业提资3.注意事项：1、注意设备尺寸大小，门的大小高度需大于电气设备的高度，宽度需大于电气设备的最窄面。（若是110kV并网项目则需注意主变进线柜尺寸及母线桥顶距横梁底部高度距离）2、柜后柜前电缆沟大小及开孔位置（电气专业提资）,结构专业需注意事项：,一、大型并网光伏电站组
12、成,光伏电站设备选型,110kV户外带电设备,110kV主变压器110kV隔离开关110kV断路器110kV避雷器,110kV接线形式,线变组接线、单母线接线及双母线接线形式,110kV电气设备选型,AIS空气绝缘的常规配电装置母线裸露直接与空气接触，断路器采用瓷柱式或罐式。GIS 六氟化硫气体绝缘全封闭配电装置母线封闭，六氟化硫气体绝缘开关装置。HGIS 混合式配电装置母线采用开敞式，其它均为六氟化硫气体绝缘开关装置。PASS 户外高压组合式配电装置母线采用管母线，将常规的一个间隔三个元件合理的组合在一起，采用小车式断路器的结构形式。,110kV电流互感器110kV电压互感器主变中性点设备,
13、一、大电站组成,光伏电站设备选型,110kV各接线形式特点,线变组接线线路和变压器直接相连，是一种最简单的接线方式，其特点是设备少、投资省、操作简便、宜于扩建、但灵活性和可靠性较低。,一、大电站组成,光伏电站设备选型,110kV各接线形式特点,单母线接线只有一组母线的接线,进出线并接在这组母线上。其特点是简单清晰、设备少、投资小、运维操作方便，且有利于扩建。但可靠性和灵活性差。,一、大电站组成,光伏电站设备选型,110kV各接线形式特点,双母线接线具有两组母线的接线,每回线路都经过一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线连接。其特点是可靠性和灵活性大大提高，但操作较复杂，配电装置复杂，投资较多经
14、济性差。,一、大电站组成,光伏电站设备选型,110kV AIS 线变组接线电站,一、大电站组成,光伏电站设备选型,110kV AIS 线变组接线电气主接线图,一、大电站组成,光伏电站设备选型,110kV AIS 线变组升压站总平图,一、大电站组成,光伏电站设备选型,110kV AIS 单母线接线电站,一、大电站组成,光伏电站设备选型,110kV AIS 单母线接线电气主接线图,一、大电站组成,光伏电站设备选型,110kV AIS 单母线升压站总平图,一、大电站组成,光伏电站设备选型,110kV主变压器,一、大电站组成,光伏电站设备选型,110kV隔离开关,一、大电站组成,光伏电站设备选型,11
15、0kV断路器,一、大电站组成,光伏电站设备选型,110kV电流互感器,一、大电站组成,光伏电站设备选型,110kV避雷器,一、大电站组成,光伏电站设备选型,110kV电压互感器,主变中组成,光伏电站设备选型,主变中性点设备,一、大型并网光伏电站组成,光伏电站设备选型,1.安装方向：电气专业提资2.安装方式：混凝土预制基础3.注意事项：电气设备控制电缆预埋管数量及位置（电气提资）；事故油池大小（电气专业提供油量数据）,土建、结构专业需注意事项：,光伏电站监控系统,光伏发电项目的背景 光伏发电系统及设计概述 光伏电站设备选型 光伏电站监控系统 光伏电站电线电缆 光伏电站防雷系统,监控及站内继电保护
16、系统,监控系统组网示意图,光伏电站监控系统,监控及站内继电保护系统,监控系统的功能,光伏电站监控系统,通过通讯系统可采集气象和系统运行数据，并实现故障报警、远程监测和显示等功能。实现发电设备运行控制、电站故障保护和数据采集维护等功能，并与电网调度协调配合，提高电站自动化水平和安全可靠性，有利于减小光伏对电网影响。在监控系统架构方面，采用与常规厂站综合自动化系统相同架构，即分层分布式结构。通讯系统的优化设计及布置，应可靠满足电站监控与组件、逆变器等设备的各类通讯和数据传送。,监控及站内继电保护系统,逆功率保护,光伏电站监控系统,监控及站内继电保护系统,全站计算机监控系统网络示意图,光伏电站监控系
17、统,监控及站内继电保护系统,监控机房布置,光伏电站监控系统,1P 光差保护屏2P 母线差动保护屏3P 故障率波屏4P 公用测量屏5P 计量屏6P 光功率预测系统柜7P AGC,AVC系统屏8P 远动通讯屏9P 调度服务器屏10P调度服务器屏,11P 调度通讯屏（省调）12P 调度通讯屏（地调）13P 消弧线圈控制屏14P UPS电源屏15P 馈电柜16P 充电柜17P 电池柜（1#）18P 电池柜（2#）气象数据采集器（室外）,监控及站内继电保护系统,监控机房内主要设备,光伏电站监控系统,光差保护器,母线差动保护器,故障录波器,电流电压解列装置,电能质量检测,消弧线圈控制器,气象数据采集器,光
18、伏电站电线电缆,光伏发电项目的背景 光伏发电系统及设计概述 光伏电站设备选型 光伏电站监控系统 光伏电站电线电缆 光伏电站防雷系统,电线及电缆,使用中暴露出的问题,光伏电站电线电缆,接线盒和接插件是现在光伏系统发生大规模事故的主要因素。直流线路长期暴露在环境下：1，受紫外线照射导致老化 2，承受雷击过程中的短暂过流 3，线路质量导致节点故障线路敷设环境对线缆的影响：1，高温导致线缆的老化 2，温度导致线损增加可以通过回路的电压电流检测，甚至是固定的电路巡检，实现防控。,电线及电缆,直流电缆,光伏电站电线电缆,（1）直流电缆包括汇流箱并网逆变器（2）直流电缆选择电缆的线径，一般要求损耗小于2%耐
19、压1KV、单芯/双芯电缆阻燃、铠装低烟无卤（对于建筑光伏发电系统）桥架（对于建筑光伏发电系统）；直埋/电缆沟（对于大型光伏电站）（3）组件自带的串联所用的电缆应满足抗紫外线、抗老化、抗高温、防腐蚀和阻燃等性能要求，选用双绝缘防紫外线阻燃铜芯电缆，电性能符合GB/T18950-2003性能测试的要求。,电线及电缆,交流电缆,光伏电站电线电缆,（1）交流电缆包括并网逆变器交流汇流箱交流汇流箱升压变压器升压变压器电网接入点（2）交流电缆选择电缆的线径，一般要求损耗小于2%根据电压等级选择相对应的耐压等级桥架（对于建筑光伏发电系统）；直埋/电缆沟（对于大型光伏电站）,光伏电站防雷系统,光伏发电项目的背
20、景 光伏发电系统及设计概述 光伏电站设备选型 光伏电站监控系统 光伏电站电线电缆 光伏电站防雷系统,设计的标准,相关标准：目前没有颁布明确的相关设计标准参考标准：建筑物防雷设计规范GB50057-1994(2000)交流电气装置的接地 DL/T 621 1997 SJ/T 11127-1997 光伏(PV)发电系统过电压保护导则 IEC 60364-7-712-2002、IEC 61557-4-2007,光伏电站防雷系统,选择原则及考虑因素,由于组件的外围为金属，因此可用作接闪器。选择原则：1，直击雷和感应雷都需要防范 2，避雷针，避雷带的选择根据场地条件确定要考虑以下因素：1，组件的设备外壳防雷 2，直流侧防雷 3，通讯系统防雷 4，变电所的防雷 5，全场共用接地网 6，等电位连接（MEB/LEB),光伏电站防雷系统,大型光伏电站典型防雷方案,光伏电站防雷系统,汇流箱内SPD设计,光伏电站防雷系统,注意要点,光伏电站防雷系统,防雷及接地保护设计需考虑的问题,光伏电站防雷系统,
