【文章內容簡介】 器選用 ABB 品牌，防雷器選用菲尼克斯品 牌。 （ 1） 系統(tǒng)概述 本系統(tǒng)采用 的 SG100K3 并網逆變器適合于直接并入三相 低壓 交流電網（ AC380V/50Hz），由于整個系統(tǒng)需要并入 10KV 的交流中壓電網，所以本系統(tǒng)需配置 1套 10KV 升壓站，該升壓站主要 包含 10KV 主變 (,1250KW)、 10KV 開關柜、 開關 柜 以及直流電源、二次控制 柜 等 裝置 。 系統(tǒng)配置 10臺 SG100K3 并網逆變器的交流輸出直接接入變電站的 開關 柜，經交流低壓母線匯流后通過 10KV 主變 (, 1MWp)并入 10KV 中壓交流電網，從而最終實現系統(tǒng)的并網發(fā)電功能。 本系統(tǒng)的 10KV 中壓 交流 電網 電氣原理框圖 如下 ： 1MWp光伏并網發(fā)電系統(tǒng)技術方案 20 （ 2） 重要單元的選擇 ① 10/ 10/ 配電變壓器的保護配置采用負荷開關加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合的保護配置，既可提供額定負荷電流，又可斷開短路電流，并具備開合空載變壓器的性能，能有效保護配電變壓器 。 系統(tǒng)中 采用 的 負荷開關 , 通常為具有接通、隔斷和接地功能的三工位負荷開關。變壓器饋線間隔還增加高遮斷容量后 備式限流熔斷器來提供保護。這是一種簡單、可靠而又經濟的配電方式 。 ? 開合空載變壓器的性能好。 本系統(tǒng)中 10KV 接入配電 的負荷 為 1MWp 的 10/ 配電變壓器 ， 其空 載電流一般為額定電流的 2%左右 。 ? 有效保護配電變壓器，特別是對于油浸變壓器，采用負荷開關加高遮斷容量后備式限流熔斷器比采用斷路器更為有效，有時后者甚至并不能起到有效的保護作用。有關資料表明，當油浸變壓器發(fā)生短路故障時，電弧產生的壓力升高和油氣化形成的氣泡會占據原屬于油的空間，油會將壓力傳給變壓器油箱體，隨短路狀態(tài)的繼續(xù)，壓力進一步上升，致使油箱體變形和開裂。為了不破壞油箱體，必須在 20 ms 內切除故障。如采用 斷路器，因有繼電保護再加上自身動作時間和熄弧時間，其全開斷時間一般不會少于 60 ms，這就不能有效地保護變壓器。而高遮斷容量后備式限流熔斷器具有速斷功能，加上其具有限流作用，可在 10 ms 之內切除故障并限制短路 1MWp光伏并網發(fā)電系統(tǒng)技術方案 21 電流，能夠有效地保護變壓器。因此，應采用高遮斷容量后備式限流熔斷器而盡量不用斷路器來保護電器，即便負荷為干式變壓器，因熔斷器保護動作快，也比用斷路器好。 ? 從繼電保護的配合來講，在大多數情況下，沒有必要在 接入 柜中采用斷路器，這是因為 10KV配電 網絡 的首端斷路器 (即 110 kV或 220 kV變電站的 10KV饋出線斷路器 )的保護設置一般為：速斷保護的時間為 0s，過流保護的時間為 ，零序保護的時間為 。若環(huán)網柜中采用斷路器，即使整定時間為 0s動作，由于斷路器固有動作時間分散，也很難保證環(huán)網柜中的斷路器而不是上一級斷路器首先動作。 ? 高遮斷容量后備式限流熔斷器可對其后所接設備，如電流互感器、電纜等都可提供保護。高遮斷容量后備式限流熔斷器的保護范圍可在最小熔化電流 (通常為熔斷器額定電流的 2～ 3 倍 )到最大開斷 容量之間。限流熔斷器的電流 時間特性，一般為陡峭的反時限曲線，短路發(fā)生后，可在很短的時間內熔斷，切除故障。如果采用斷路器作保護。必定使其它電器如電纜、電流互感器、變壓器套管等元件的熱穩(wěn)定要求大幅度提高，加大了電器設備的造價，增大工程費用。 在這里， 同時需要注意 在采用負荷開關加高遮斷容量后備式熔斷器組合時，兩者之間要很好地配合，當熔斷器非三相熔斷時，熔斷器的撞針要使負荷開關立即聯跳，防止缺相運行。 ② 高遮斷容量后備式限流熔斷器的選擇 由于光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的造價昂貴，在發(fā)生線路故障時，要求線路切斷時間短，以保護 設備。 熔斷器的特性及使用作為線路保護的優(yōu)缺點分析。 選用性能優(yōu)良的熔斷器，如美國 S ＆ C公司的熔斷器及熔絲，該類產品具有如下特性： ? 具有精確的時間 電流特性（可提供精確的始熔曲線和熔斷曲線）； ? 有良好的抗老化能力； ? 達到熔斷值時能夠快速熔斷； 1MWp光伏并網發(fā)電系統(tǒng)技術方案 22 ? 要有良好的切斷故障電流能力，可有效切斷故障電流 根據以上特性，可以把該熔斷器作為線路保護，和并網逆變器以及整個光伏并網系統(tǒng)的保護使用，并通過選擇合適的熔絲曲線和配合，實現上級熔斷器與下級熔斷器及熔斷器與變電站保護之間的配合。 線路安裝熔斷器保護后，為了實現熔斷 器保護與變電站內線路保護之間的配合，必須對站內線路保護的電流定值和時間做出調整，把線路電流速斷保護動作時間延時，過電流時間取 ，保護定值做如下調整： 根據線路負荷情況選定熔絲大小，根據熔絲的熔斷曲線，選擇熔絲在 以內熔斷的電流值，作為線路的過電流保護定值，核對該定值能可靠躲過線路最大負荷并在最小運行方式下，線路末端兩相短路時有足夠的靈敏度（該靈敏系數 ≥ 時，過流保護定值即為合格）。在滿足以上條件的前提下適當提高線路過電流保護定值，以保證故障電流達到過電流定值時，熔絲熔斷，而斷路器不需 要跳閘。 根據該熔絲熔斷曲線，選擇熔絲在 以內熔斷的電流值，作為線路的電流速斷保護定值，核對該定值在最小運行方式下， 10KV 母線兩相短路時的靈敏度（該靈敏系數 ≥2 時，速斷值即為合格）。在滿足以上條件的前提下適當提高線路速斷保護定值，以保證故障電流達到速斷定值時，熔絲熔斷，變電站斷路器不跳閘。 對于 10KV 線路保護，《 3110kV 電網繼電保護裝置運行整定規(guī)程》要求：除極少數有穩(wěn)定問題的線路外，線路保護動作時間以保護電力設備的安全和滿足規(guī)程要求的選擇性為主要依據，不必要求速動保護快速切除故障。 通過選 用性能優(yōu)良的熔斷器，能夠大大提高線路在故障時的反應速度，降低事故跳閘率，更好地保護整個光伏并網發(fā)電系統(tǒng)。 （ 3） 中壓防雷保護單元 該中壓防雷保護單元選用 復合式過電壓保護器 ， 可有效限制大氣過電壓及各種真空斷路器引起的操作過電壓，對相間和相對地的過電壓均能起到可靠的限制作用。 該復合式過電壓保護器 不但能保護截流過電壓、多次重燃過電壓及三相同時開斷過電壓，而且能保護 雷電 過電壓。 過電壓保護器采用硅橡膠復合外套整體模壓一次成形，外形美觀，引出線采用硅橡膠高壓電纜，除四個線鼻子為裸導體外，其他部分被絕緣體封閉，故用 戶在安裝時，無 1MWp光伏并網發(fā)電系統(tǒng)技術方案 23 需考慮它的相間距離和對地距離。該產品可直接安裝在高壓開關柜的底盤或互感器室內。安裝時，只需將標有接地符號單元的電纜接地外，其余分別接 A、 B、 C 三相即可。 設置自控接入裝置對消除諧振過電壓也具有一定作用。當諧振過電壓幅 值高 至危害電氣設備時， 該防雷模塊 接入電網，電容 器 增大主回路電容，有利于破壞諧振條件，電阻阻尼震蕩，有利于 降低 諧振過電壓 幅值 。所以可以在高次諧波含量較高的電網中工作，適應的電網運行環(huán)境更廣。 另外，該防雷單元可 增設 自動控制設備，如 放電記錄 器，清晰掌控工作動作狀況?？梢耘渲米詣用撾x 裝置 ，當設備過壓或處于故障時，脫離開電網， 確保正常運行。 （ 4）中壓電能計量表 中壓電能計量表是真正反應整個光伏并網發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的計量裝置，其準確度和穩(wěn)定性十分重要。采用性能優(yōu)良的高精度電能計量表至關重要。 為保證發(fā)電數據的安全，建議在高壓計量回路同時裝一塊機械式計量表，作為 IC式電能表的備用或參考。 該電表不僅要有優(yōu)越的測量技術，還要有非常高的抗干擾能力和可靠性。同時，該電表還可以提供靈活的功能：顯示電表數據、顯示費率、顯示損耗（ ZV）、狀態(tài)信息、警報、參數等。 此外，顯示的內容、功能和參數可通過光電通訊口 用維護軟件來修改。通過光電通訊口，還可以處理報警信號，讀取電表數據和參數。 【注】 對于本系統(tǒng)的 10KV 變電站，應由專業(yè)設計人員進行設計。 采用高性能工業(yè)控制 PC 機作為系統(tǒng)的監(jiān)控主機，配置光伏并網系統(tǒng)多機版監(jiān)控軟件，采用 RS485 通訊方式，連續(xù)每天 24 小時不間斷對所有并網逆變器的運行狀態(tài)和數據進行監(jiān)測。 (1)監(jiān)控主機的照片和系統(tǒng)特點如下： 1MWp光伏并網發(fā)電系統(tǒng)技術方案 24 ? 嵌入式低功耗 Eden 處理器 ； ? 帶 LCD/CRT VGA； ? 以太網口； ? RS232/RS485 通訊接口； ? ； ? 256M 內存 (可升級 )； ? 40G 筆記本硬盤 (可升級 )； ? 工控機和所有光伏并網逆變器之間的通訊采用 RS485 總線通訊方式。 (2)光伏并網系統(tǒng)的監(jiān)測軟件可連續(xù)記錄運行數據和故障數據如下： ① 實時顯示電站的當前發(fā)電總功率、日總發(fā)電量、累計總發(fā)電量、累計 CO2 總減排量以及每天發(fā)電功率曲線圖。 ② 可查看每臺逆變器的運行參數，主要包括： A、直流電壓 B、直流電流 C、直流功率 D、交流電壓 E、交流電流 F、逆變器機內溫度 G、時鐘 H、頻率 J、當前發(fā)電功率 K、日發(fā)電量 L、累計發(fā)電量 M、累計 CO2減排量 N、每天發(fā)電功率曲線圖 ③ 監(jiān)控所有逆變器的運行狀態(tài)，采用聲光報警方式提示設備出現故障，可查看故障原因及故障時間，監(jiān)控的故障信息至少包括以下內容： A、電網電壓過高； B、電網電壓過低； C、電網頻率過高； 1MWp光伏并網發(fā)電系統(tǒng)技術方案 25 D、電網頻率過低； E、直流電壓過高； F、逆變器過載； G、逆變器過熱； H、逆變器短路； I、散熱器過熱； J、逆變器孤島； K、 DSP 故障； L、通訊失??； (3)監(jiān)控軟件具有集成環(huán)境監(jiān)測功能，主要包括日照強度、風速、風向、室外和室內環(huán)境溫 度 和電池板溫度等參量。 (4)監(jiān)控裝置可 每隔 5分鐘存儲一次電站所有運行數據， 可連續(xù)存儲 20年以上的電站所有的運行數據和所有的故障紀錄。 (5)可提供中文和英文兩種語言版本。 (6)可長期 24 小時不間斷運行在中文 WINDOWS 2020， XP 操作系統(tǒng)。 (7)監(jiān)控主機同時提供對外的數據接口，即用戶可以通過網絡方式，異地實時查看整個電源系統(tǒng)的實時運行數據以及歷史數據和故障數據。 (8)顯示單元 可 采用 大 液晶電視，具有非常好的展示效果 ， 下圖是本公司的并網逆變器的監(jiān)控界面 ： 1MWp光伏并網發(fā)電系統(tǒng)技術方案 26 監(jiān)測儀 本 系統(tǒng)配置 1 套環(huán)境監(jiān)測儀 (如下圖所示 )，用來監(jiān)測現場的環(huán)境情況： 該裝置由風速傳感器、風向傳感器、日照輻射表、測溫探頭、控制盒及支架組成，適用于氣象、軍事、船空、海港、環(huán)保、工業(yè)、農業(yè)、交通等部門測量水平風參量及太陽輻射能量的測量?？蓽y量環(huán)境溫度、風速、風向和輻射強度等參量，其 RS485 通訊接口可接入并網監(jiān)控裝置的監(jiān)測系統(tǒng)，實時記錄環(huán)境數據。 1MWp光伏并網發(fā)電系統(tǒng)技術方案 27 系統(tǒng)防雷接地裝置 為了保證本工程光伏并網 發(fā)電系統(tǒng)安全可靠，防止因雷擊、浪涌等外在因素導致系統(tǒng)器件的損壞等情況發(fā)生，系統(tǒng)的防雷接地裝置必不可少。系統(tǒng)的防雷接地裝置措施有多種方法，主要有以下幾個方面供參考： （ 1）地線是避雷、防雷的關鍵，在進行配電室基礎建設和太陽電池方陣基礎建設的同時，選擇電廠附近土層較厚、潮濕的地點，挖 1～ 2 米深地線坑，采用 40 扁鋼，添加降阻劑并引出地線，引出線采用 10mm2 銅芯電纜，接地電阻應小于 4歐姆。 （ 2）在配電室附近建一避雷針，高 15 米，并單獨做一地線，方法同上，配電室在地下室不需要避雷針。 （ 3）直流側防雷措施：電池支 架應保證良好的接地，太陽能電池陣列連接電纜接入光伏陣列防雷匯流箱，匯流箱內含高壓防雷器保護裝置，電池陣列匯流后再接入直流防雷配電柜，經過多級防雷裝置可有效地避免雷擊導致設備的損壞。 （ 3）交流側防雷措施：每臺逆變器的交流輸出經 開關柜 接入電網， 10KV 變電站應配置防雷裝置， 有效地避免雷擊和電網浪涌導致設備的損壞， 且 所有的機柜要有良好的接地。 【注】 :對于本系統(tǒng)的 防雷及接地裝置，應由專業(yè)設計人員進行設計 。 1MWp光伏并網發(fā)電系統(tǒng)技術方案 28 五 、系統(tǒng)主要設備配置清單 序號 名稱 型號規(guī)格 數量 備注 1 太陽電 池組件 (及電池支架 ) 180WP(35V) 5600 塊 用戶自備 2 光伏陣列防雷匯流