【文章內(nèi)容簡介】 直流供電。 建筑物內(nèi)部通道、樓梯間等處采用自帶蓄電池的應急標志燈指示安全疏散通道和方向，應急時間不少于 45 分鐘。 ? 檢修 中廣核太陽能開發(fā)有限公司 大亞灣太陽能屋頂 500kW 示范項目實施方案 18 每棟樓屋頂上布置的光伏電池方陣所需檢修電源可由各棟樓 統(tǒng)取得。 （ e） 電纜敷設(shè)和防火 ? 電纜敷設(shè) i. 每個光伏發(fā)電分系統(tǒng)的光伏方陣，其組串直流輸出電纜均沿組件支架綁扎，沿屋面電纜橋架進入逆變器底部； ii. 每棟樓屋頂光伏分系統(tǒng)電能經(jīng)一臺交流配電箱匯流，以一回 電纜線路沿屋面電纜橋架進入地面電纜溝內(nèi)； iii. 全站 電纜通道根據(jù)整個建筑物布置情況設(shè)置，電纜主通道在適當位置穿入 10kV 變電所； iv. 電纜過公路部分埋管敷設(shè)； v. 在主控室、電氣設(shè)備室內(nèi)設(shè)防靜電地板層，防靜電地板層內(nèi)設(shè)電纜支架； vi. 動力電纜和控制電纜在敷設(shè)時要同溝分層；電纜在無電纜溝的地方穿管暗敷。 vii. 全 站采用阻燃電纜。 viii. 電纜防火及阻燃措施 ix. 在電纜主要通道上設(shè)置防火延燃分隔措施，設(shè)置耐火隔板、阻火包等。 x. 墻洞、盤柜箱底部開孔處、電纜管兩端、電纜溝進入建筑物入口處等采用防火封堵。 （ f） 防雷接地設(shè)計 ? 直接雷防護： 各本工程無戶外配電裝置，不設(shè)獨立避雷針。 ? 感應雷防護： 本項目擬采取接地、分流、屏蔽、均壓等電位等方法對感應雷進行有效的防護，以保證人身和設(shè)備的安全。 ? 接地： 本項目擬將防雷接地、保護接地、工作接地統(tǒng)一為一個共用接地裝置，接地就近接入原建筑地網(wǎng)，接地電阻值按不大于 4Ω 考慮。 中廣核太陽能開發(fā)有限公司 大亞灣太陽能屋頂 500kW 示范項目實施方案 19 太陽能電池板鋁合金外 框上留有用于安裝接地線的螺栓孔位置，施工時采用專用絕緣接地線將電池鋁合金外框和電池板支架可靠導通即可。在太陽能電池板安裝鋼性支架之間采取措施形成整體的水平接地帶 。 在屋頂上布置的太陽能電池組件支架應采用扁鋼可靠連接，至少兩點接入至地下主地網(wǎng)。 ? 分流： 為完成對雷電感應過電流的分流，在每臺逆變器交直流側(cè)均設(shè)置電涌保護器。 ? 屏蔽： 在光伏電站，太陽能電池板是在露天環(huán)境下擺放的，因此屏蔽主要是針對控制室、電纜等電氣設(shè)備而采取的減少電磁波破壞的基本措施。如擬將控制室建筑物內(nèi)的梁柱主筋、屋頂避雷帶引下線等連接起來，且 與電站的主接地網(wǎng)不少于兩點可靠連接，形成閉合良好的法拉第籠；并將所有電氣設(shè)備的金屬外殼與法拉第籠良好連接，完成外部屏蔽措施。 ? 電氣二次保護設(shè)計 本項目為 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，本節(jié)主要從逆變器的工作及保護原理及防逆流裝置的保護動作原理分析說明。 （ a） 逆變器工作及保護原理 光伏并網(wǎng)逆變器的工作原理就是將光伏陣列的直流電轉(zhuǎn)換為與交流電網(wǎng)同相、同頻的正弦波交流電，并饋入電網(wǎng)實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電功能，在并網(wǎng)發(fā)電時逆變器還采用了 MPPT 控制方式獲取光伏組件的最大輸出功率。光伏并網(wǎng)逆變器是自動運行的，無需人為操作，其內(nèi)部 有高精度 DSP 控制單元，在線監(jiān)測光伏陣列輸入側(cè)和交流電網(wǎng)側(cè)的實時狀態(tài)。 當交流電網(wǎng)的電壓（幅值、相位）、頻率正常時，光伏并網(wǎng)逆變器檢測到直流輸入電壓大于其允許的工作電壓，且直流輸入功率大于逆變器的空載損耗時，并網(wǎng)逆變器將自動并網(wǎng)發(fā)電；當直流輸入功率小于并網(wǎng)逆變器的空載損耗，或出現(xiàn)故障時（如電網(wǎng)過 /欠壓、電網(wǎng)過 /欠頻、過載、短路、直流過壓、接地等故障），逆變器將自動與電網(wǎng)切除，故障排除 5 分鐘后，將自動嘗試并網(wǎng)。下圖為本項目擬選并網(wǎng)逆變器的工作模式轉(zhuǎn)換圖： 中廣核太陽能開發(fā)有限公司 大亞灣太陽能屋頂 500kW 示范項目實施方案 20 圖 39 并網(wǎng)逆變器的工作模式轉(zhuǎn)換圖 并網(wǎng)逆變器內(nèi) 部的 DSP 控制單元，在線監(jiān)測光伏陣列輸入側(cè)和交流電網(wǎng)側(cè)的實時狀態(tài)，當出現(xiàn)某種故障時，逆變器將在極短的時間內(nèi)斷開接觸器，自動脫開電網(wǎng)，逆變器進入停機模式并報警。 當電網(wǎng)側(cè)出現(xiàn)單相接地、單相斷線、兩相短路或三相短路等故障時，逆變器內(nèi)部的 DSP 控制單元會監(jiān)測到電網(wǎng)側(cè)電壓的幅值、相位或頻率發(fā)生跳變，超出逆變器允許的范圍，此時逆變器在短時間內(nèi)脫開電網(wǎng)，進入停機模式并報警。當逆變器出現(xiàn)故障或直流系統(tǒng)及交流系統(tǒng)不滿足并網(wǎng)條件時，逆變器將進入停機模式，并發(fā)出并網(wǎng)接觸器脫開指令，從而實現(xiàn)逆變器與電網(wǎng)的切除。如果出現(xiàn)并網(wǎng)接觸器 拒動的情況，由于逆變器是停機模式，所以對系統(tǒng)來說也是安全的。 并網(wǎng)逆變器的交流輸出側(cè)配有交流斷路器，可實現(xiàn)手動分 /合閘，斷開逆變器與電網(wǎng)的連接回路，并且可要求逆變器廠家在直流輸入側(cè)也配有斷路器。在設(shè)備維修時，需將逆變器停機，再斷開逆變器的直流輸入和交流輸出側(cè)斷路器。下表為光伏并網(wǎng)逆變器主要保護功能介紹 及 主要保護功能動作原理。 表 32 光伏并網(wǎng)逆變器主要保護功能介紹 主要保護功能 保護方式 跳脫時間 默認恢復時間 直流過壓保護 自動脫開電網(wǎng)，直流斷路器脫扣， 逆變器進入停止模式并報警 ≤ 手動恢復 電網(wǎng)過壓保護 自動脫開電網(wǎng)，逆變器 進入停止模式并報警 ≤1秒 5 分鐘 中廣核太陽能開發(fā)有限公司 大亞灣太陽能屋頂 500kW 示范項目實施方案 21 電網(wǎng)欠壓保護 自動脫開電網(wǎng)，逆變器 進入停止模式并報警 ≤1秒 5 分鐘 電網(wǎng)過頻保護 自動脫開電網(wǎng)，逆變器 進入停止模式并報警 ≤ 5 分鐘 電網(wǎng)欠頻保護 自動脫開電網(wǎng)，逆變器 進入停止模式并報警 ≤ 5 分鐘 孤島效應保護 自動脫開電網(wǎng)，逆變器 進入停止模式并報警 ≤ 5 分鐘 短路保護 自動脫開電網(wǎng)，逆變器 進入停止模式并報警 ≤ 5 分鐘 過載保護 自動限制輸出功率 不跳脫 無 接地故障保 護 自動脫開電網(wǎng)，逆變器 進入停止模式并報警 ≤ 5 分鐘 逆變器過熱保護 自動脫開電網(wǎng)，逆變器 進入停止模式并報警 ≤ 5 分鐘 正、負極性反接保護 逆變器不工作，恢復極性正接后正常 無 無 表 33 光伏并網(wǎng)逆變器主要保護功能動作原理 主要保護功能 主要保護功能 動作原理 直流過壓保護 軟件實時采樣輸入側(cè)直流電壓，當輸入電壓超過預定電壓值時，直流斷路器脫扣，逆變器停止工作，直至輸入電壓回落至正常 工作電壓窗口后，逆變器可自動重新啟動。 電網(wǎng)過壓保護 軟件實時采樣輸出側(cè)的三相交流電壓， 當任一相輸出電壓超過設(shè)定電壓值時，逆變器停止工作，同時斷開與電網(wǎng)的物理連接，直到電網(wǎng)電壓恢復到設(shè)定窗口內(nèi)，逆變器自動重新啟動 電網(wǎng)欠壓保護 軟件實時采樣輸出側(cè)的三相交流電壓，當任一相輸出電壓超過設(shè)定電壓下限值時，逆變器停止工作，同時斷開與電網(wǎng)的物理連接，直到電網(wǎng)電壓恢復到設(shè)定窗口內(nèi)，逆變器自動重新啟動。 中廣核太陽能開發(fā)有限公司 大亞灣太陽能屋頂 500kW 示范項目實施方案 22 電網(wǎng)過頻保護 軟件實時采樣輸出側(cè)的三相交流電壓幅值及頻率，當任一相輸出頻率超過設(shè)定頻率上限值時，逆變器停止工作，同時斷開與電網(wǎng)的物理連接，直到電網(wǎng)頻率恢復到設(shè)定窗口內(nèi)，逆變器自動重新啟動。 電網(wǎng)欠頻保 護 軟件實時采樣輸出側(cè)的三相交流電壓幅值及頻率，當任一相輸出頻率低于設(shè)定頻率下限值時，逆變器停止工作，同時斷開與電網(wǎng)的物理連接，直到電網(wǎng)頻率恢復到設(shè)定窗口內(nèi)，逆變器自動重新啟動。 孤島效應保護 通過主動檢測逆變器輸出電壓的幅值、頻率、電壓電流相位、功率等的變化情況，同時通過在輸出電流中加入適當?shù)臄_動信號，通過對這些參數(shù)的實時檢測，當電網(wǎng)電壓的某個參數(shù)變化到非預期的窗口之外時（如頻率或幅值的大幅度變化等），系統(tǒng)報出孤島。逆變器關(guān)機，斷開與電網(wǎng)的物理連接，直到電網(wǎng)恢復到設(shè)定窗口內(nèi)，逆變器自動重新啟動。 短路 保護 當逆變器輸出端發(fā)生短路故障時（近端），逆變器輸出硬件電壓瞬時起作用，進入到所謂的逐脈沖限流狀態(tài)，將輸出電流限制到器件允許的安全范圍內(nèi)，此時逆變電流不會無限增大。由于近端短路，逆變器輸出電壓幾乎為零，逆變器判斷電網(wǎng)短路，立即關(guān)閉逆變器斷開與電網(wǎng)的物理連接，直到電網(wǎng)恢復到設(shè)定窗口內(nèi)，逆變器自動重新啟動。 當逆變器輸出端發(fā)生遠端短路故障時，逆變器輸出電流同樣會進入逐脈沖限流狀態(tài)保護狀態(tài)，但此時電壓并不一定為零，控制軟件根據(jù)輸出電壓的幅值和時間，進入相應的保護狀態(tài)，如低電壓穿越或電網(wǎng)欠壓等； 過載保護 當檢 測到逆變器輸出功率超過設(shè)定的最大功率時，無論是模塊還是系統(tǒng)，逆變器都會停止繼續(xù)增加輸出功率，而是保持在最大設(shè)定的功率點，即使此時 PV電池板可以輸出更多的功率，在這種情況下，為了保護系統(tǒng)運行安全，系統(tǒng)將運行在非 MPPT 狀態(tài)。 接地故障保護 系統(tǒng)實時檢測逆變器系統(tǒng)輸入正極、負極對地的絕緣電阻，當絕緣電阻降低到設(shè)定值，系統(tǒng)報出接地故障，并關(guān)閉逆變器，此故障需人工干預解除。 逆變器過熱保護 逆變器通過檢測內(nèi)部的散熱器等關(guān)鍵部件的熱敏電阻，并換算成相應點的溫度，當任何一部件超過設(shè)定的溫度值時，逆變器模塊將自動關(guān)閉 ，直至過溫信號消除后，系統(tǒng)自動啟動。 中廣核太陽能開發(fā)有限公司 大亞灣太陽能屋頂 500kW 示范項目實施方案 23 正、負極性反接保護 當輸入 PV 極性接反時，在逆變器控制電路上電后檢測輸入電壓異常，不滿足開機條件，系統(tǒng)不會啟動，并斷開與輸入端的物理連接。當極性恢復時，且輸入電壓滿足逆變器啟動條件時，逆變器將自動開機，無需人工干預。 （ b） 防逆流裝置工作及保護原理 目前，針對低壓配電網(wǎng)側(cè)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，一般電網(wǎng)公司通常要求光伏并網(wǎng)系統(tǒng)為不可逆流發(fā)電系統(tǒng)，即光伏并網(wǎng)系統(tǒng)所發(fā)的電由本地負荷消耗，多余的電不允許通過低壓配電變壓器向上級電網(wǎng)逆向送電。 在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，由于外部環(huán)境 是不斷變化的，為了防止光伏并網(wǎng)系統(tǒng)逆向發(fā)電，系統(tǒng)需要配置 1 套防逆流控制柜，通過實時監(jiān)測配電變壓器低壓出口側(cè)的電壓、電流信號來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)電功率，從而達到光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的防逆流功能。 下圖為光伏并網(wǎng)系統(tǒng)原理框圖。 圖 310 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)原理框圖（帶防逆流裝置） ? 本說明中需用的數(shù)據(jù)說明： Pt：并網(wǎng)點的電網(wǎng)實測功率，包括電網(wǎng)向負載提供的功率和逆流功率，設(shè)電網(wǎng)向負載提供的功率為正，則逆功率為負； Ps ：設(shè)定的正向功率值，該值可在控制器上設(shè)置，可以設(shè)定范圍為10KW50KW； Pr：設(shè)定的反向逆功率值， 該值可在控制器上設(shè)置，可設(shè)范圍為 05%發(fā)電功率的額定值； Tr：設(shè)定的最大逆功率持續(xù)時間，該值可在控制器上設(shè)置，可設(shè)范圍為中廣核太陽能開發(fā)有限公司 大亞灣太陽能屋頂 500kW 示范項目實施方案 24 。 注： Pr 和 Tr 的設(shè)置參照關(guān)于印發(fā)《國家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定（試行）》 文件中 “ 逆功率保護 當光伏電站設(shè)計為不可逆并網(wǎng)方式時，應配置逆向功率保護設(shè)備。當檢測到逆向電流超過額定輸出的 5％時，光伏電站應在 ~2 秒內(nèi)停止向電網(wǎng)線路送電。 ”中的規(guī)定設(shè)置，也可以根據(jù)供電公司具體要求進行設(shè)定。 ? 控制過程詳細說明 Ps 為控制器設(shè)定值，假設(shè) Ps=20KW?？刂七^程分以下情況： 當 PtPs 時，即負載的耗電量大于發(fā)電量與 Ps 之和，此時逆變器為全功率工作，逆變器發(fā)電功率增加， Pt 值減小，直到 Pt=Ps； 當 0PtPs 時 , 逆變器開始限功率工作，控制器發(fā)出指令，讓逆變器按功率從大到小依次降功率，直到 Pt=Ps； 當 PrPt0 時，逆變器執(zhí)行關(guān)機操作，控制器發(fā)出指令，讓逆變器按功率從大到小依次關(guān)機，減小逆功率，使系統(tǒng)運行恢復到狀態(tài) 2； 當 Pt≤Pr 時，即逆功率的絕對值超過設(shè)定的 Pr 值，且時間超過設(shè)定值 Tr 時，防逆流接觸器跳脫，逆變器的交流輸出與電網(wǎng) 脫離，停止發(fā)電。 Tr 計時從 Pt=Pr開始。 控制器調(diào)節(jié) Pt，按以上 4 個狀態(tài)調(diào)節(jié)，一般正常工作時 Pt 的值在 Ps 設(shè)定值附近，當瞬間負載突變，控制器來不及調(diào)節(jié)時，控制器按狀態(tài) 4 執(zhí)行關(guān)斷防逆流接觸器的操作，保證在 時間內(nèi)切斷逆變器與電網(wǎng)的連接，停止逆功率的輸出。 控制器在功率調(diào)節(jié)時按先調(diào)節(jié)功率，后開關(guān)機，最后再斷合防逆流接觸器。在關(guān)斷逆變器時按先大后小，即先關(guān)斷大功率逆變器，如還處于逆流狀態(tài)再按功率大小依次關(guān)斷；開啟逆變器時按先小后大順序。 為防止系統(tǒng)在各狀態(tài)間振蕩，控制器增加滯回算法。為保證逆功率 超過設(shè)定值 Pr 時逆變器在規(guī)定時間內(nèi)與電網(wǎng)脫離，狀態(tài) 4 采用中斷算法，只要滿足關(guān)斷條件，控制器將及時關(guān)斷逆變器輸出與電網(wǎng)的連接。 關(guān)于逆變器關(guān)機時對低壓系統(tǒng)電網(wǎng)影響的說明： 低壓并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)電一般為內(nèi)耗型，發(fā)電功率在低壓系統(tǒng)中由負荷消耗了。對中廣核太陽能開發(fā)有限公司