光伏发电设计方案和对策.docx
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光伏发电设计方案和对策
1概述
1.1设计依据
1.1.2设计范围
本工程光伏并网发电系统，一期工程规模10MW，本工程设计范围为
（1）新建110KV升压站一座
（2）相关电器计算分析，提出有关电器设备参数要求
（3）相关系统继电保护、通信及调度自动化设计
2.电力系统概述
3..1.电气主接线
本期工程建设容量为20MWp，本期光伏电站接入110KV系统，光伏电站设110KV、35KV集电线路回，经一台升压变电站接入电站内110KV变电站，SVG容量为10Mvar
3.1.3.1110KV升压站主接线设计
本期110KV升压站设计采用1台20MWa/110KV升压变压器，1回110KV出线。
3.1.3.2光伏方阵接线设计
1概述；1.1设计依据；1.1.11遵循的主要设计规范、规程、规定等：
；1）《变电所总布置设计技术规程》（DL/T205；2）《35kV-110kV无人值班变电所设计规程；3）《3kV～110kV高压配电装置设计规范》（；4）《35-110KV变电站设计规范》（GB20；5）《继电保护和安全自动装置技术规范》（GB14；6）《电力装置的继电保护和自动装置设计
1概述
1.1设计依据
1.1.11遵循的主要设计规范、规程、规定等：
1）《变电所总布置设计技术规程》（DL/T2056-1996）；
2）《35kV-110kV无人值班变电所设计规程》（DL/T5103-1999）；
3）《3kV～110kV高压配电装置设计规范》（GB20060-92）；
4）《35-110KV变电站设计规范》（GB20059-92）；
5）《继电保护和安全自动装置技术规范》（GB14285-93）；
6）《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB20062-92）；
7）《交流电气装置过电压保护和绝缘配合》；
8）《微机线路保护装置通用技术规程》（GB/T15145-94）；
9）《电测量仪表装置设计规程》（DJ9-87）；
10）其它相关的国家规程、规范及法律法规。
1.2设计范围
本工程光伏并网发电系统，一期工程建设规模20MW,本工程设计范围为
（1）新建110kV升压站一座；
（2）相关电气计算分析，提出有关电气设备参数要求；
（3）相关系统继电保护、通信及调度自动化设计；
2.电力系统概述
3.1.3电气主接线
本期工程建设容量为20MWp,本期光伏电站接入110kV系统，光伏电站设110kV、35kV电压等级配电装置，本期110kV接入为单母线接线，出线2回，35kV为单母线，35kV集电线路6回，经一台升压变电站接入电站内110kV变电站，SVG容性容量为10Mvar。
3.1.3.1110kV升压站主接线设计
本期110kV升压站设计采用1台20MVA/110kV升压变压器，1回110kV出线。
3.1.3.2光伏方阵接线设计
根据太阳能电池方阵设计，本电站采用一个1000kW方阵与2台200kW并网逆
变器组合，全站共计组成20个电池方阵与逆变器组合单元。
拟定电气主接线方案如下：
（1）逆变器与35kV升压变压器的组合方式
本电站采用2台逆变器与一台35kV升压变压器（36.75/0.27/0.27kV）组合方式。
（2）35kV升压变压器的组合与系统接线
为了简化接线，节省回路数，现将35kV升压变压器每10台高压侧并联为1个联合单元，共计组合为5个35kV升压变联合单元，35kV母线采用单母线接线。
3.1.4站用电接线
站用电源采用双电源，一路引自升压站附近10kV电网线路，另一路由站内35kV母线经降压变压器降压到400V供电，两路电源互为备用。
本工程升压站经计算设置2台站用变压器，其中1台引自站内35kV母线，变压器采用SC10-220/35、35±2×2.5%/0.4kV；另1台是引外接电源，由附近10kV线路引接，变压器采用SC10-220/10、220kVA、10±2×2.5%/0.4kV，站外引接的10kV电源做为主供电源。
升压站2台站用变压器一台运行另一台热备用，380/220V站用电系统采用单母线接线即可满足要求。
3.1.5短路电流计算及主要电气设备选择
3.1.5.1短路电流计算
本升压站各电压等级短路电流水平如下：
110kV母线31.5kA，35kV母线31.5kA。
3.1.5.2主要电气设备选择
本项目场地污秽等级为III级，户外电气设备按爬电比距不小于2.5cm/kV选型。
（1）110kV升压变压器
型式：
三相油浸式双绕组风冷升压变压器额定容量：
20000kVA额定电压：
1158×1.25%/35kV额定频率：
20HZ短路阻抗：
10.5%
调压方式：
有载调压联接组标号：
Yn，d11中性点接地方式：
直接接地主变中性点接地方式为直接接地，绝缘水平为分级绝缘，每台主变中性点设置一台HY1.5W-72/186避雷器和一台GW13-72.5W，630A型隔离开关。
（2）35kV箱式变压器
型式：
35kV
额定容量：
1100kVA额定电压：
短路阻抗：
Uk=6.5%调压方式：
联接组标号：
Y,d11-d11
（3）110kV断路器
型号：
LW30-126额定电压：
126kV额定电流：
3120A额定短路开断电流：
40kA额定短路关合电流：
80kAP额定短路耐受电流：
31.5kA额定峰值耐受电流：
80kAP额度短路持续时间：
4s
（4）110kV避雷器
型号：
Y10WZ-108/281额定电压：
108kV持续运行电压：
84kV持续放电电流：
10kA直流1mA参数电压：
陡波冲击电流残压（峰值）：
315kV雷电冲击电流残压（峰值）：
281KV持续冲击电流残压（峰值）：
239kV箱式变压器（美式）36.75±2×2.5%/0.27/0.27无励磁调压≥157KV
（5）110kV隔离开关
型号：
GW4-126W额定电压：
126kV额定电流：
2000A热稳定电流：
40kA/3s操作机构：
电动操作机构
（6）35kV铠装型移开式高压开关柜
型号:
KYN61-40.5额定电压:
40.5kV额定电流:
2000A额定短路开断电流:
31.5kA额定短路持续时间:
4s额定峰值耐受电流:
80kA操作机构：
弹簧操作机构1）35kV断路器
额定电压：
40.5kV额定电流：
2200A额定短路开断电流：
31.5kA额定短路关合电流：
80kA额定短路耐受电流：
31.5kA额定峰值耐受电流：
125kA额度短路持续时间：
4s
2）电流互感器
型号：
LZZB8-35A额定电压：
35kV出线变比：
1220/5A0.5/5P30/5P30/5P30进线变比：
300/5A0.5/5P305P30
（7）无功补偿
按全面规划、合理布局、分级补偿、就地平衡的原则，对升压站进行无功补偿，在升压站35kV母线上进行补偿，设置SVG静止型动态无功补偿。
110kV升压
站在35kV母线上装设动态无功补偿装置1套，每套补偿容量暂定为10000kvar。
，该无功补偿装置能够实现动态的连续调节以控制并网点电压，并满足电网电压调节速度的要求，该装置还设有滤波的功能。
（8）消弧装置
考虑光伏电场场区35kV出线为电缆，总长共计约30km，经计算，电缆及电站单相接地电容电流总计为20A，大于规范要求的10A，计算消弧容量合计为2200kVA。
因此35kV母线上设置消弧消谐装置，且具备跟踪补偿能力。
3.1.6防雷、接地及过电压保护设计
3.1.6.1光伏场区过电压保护及接地
1）过电压保护
110kV升压变电所的过电压保护和绝缘配合设计根据DL/T620《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》进行。
直击雷保护：
考虑到太阳能电池板安装高度较低，本次太阳能电池方阵内不安装避雷针和避雷线等防直击雷装置，只需将太阳能电池组件支架均与场区接网可靠连接。
2）接地装置
根据交流电气装置的接地技术规程DL/T621-1997规定，对所有要求接地的部分均应接地。
参考国标《光伏发电站防雷技术要求》和行标《光伏发电站防雷技术规程》征求意见稿设计。
站内设一个总的接地装置，在充分利用各光伏电池方阵基础内的钢管桩作为自然接地体引下，以水平接地体为主，垂直接地体为辅，形成复合接地网，将电池设备支架及太阳能板外边金属框与站内地下接地网可靠相连，接地电阻以满足电池厂家要求为准，且不应大于4欧姆。
3.1.6.2逆变及升压站过电压保护及接地
1）过电压保护
直击雷保护：
在综合楼屋顶安装避雷带对控制室和通信室进行防直击雷保护，并在升压站四周安装避雷针，作为本升压站直击雷的保护。
配电装置的侵入雷电波保护：
根据《交流电气装置的接地》DL/T621-1997和《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620-1997中规定，在升压站110kV
出线侧和110kV母线上均设置无间隙金属氧化锌避；进出厂区的埋地电缆必须带金属屏蔽层；汇流箱、直流；2）接地装置；光伏升压站，对保护接地、工作接地和过电压保护接地；3.1.7照明；照明系统电源从厂用电0.4kV母线引来；综合楼、35kV配电控制室、110kV升压站及主；110kV升压站内主控室和配电室照明分为正常和事；主变压器及110kV升压站场地采用投光灯
出线侧和110kV母线上均设置无间隙金属氧化锌避雷器对雷电侵入波和其他过电压进行保护。
进出厂区的埋地电缆必须带金属屏蔽层；汇流箱、直流柜、交流柜等交直流低压系统经绝缘配合逐级加避雷器或其他保护设备；逆变器交直流侧均装有过电压保护装置。
2）接地装置
光伏升压站，对保护接地、工作接地和过电压保护接地采用一个总的接地网。
本升压站的接地网为以水平接地体为主，并采用部分垂直接地极组成复合环形封闭式接地网。
水平接地体采用热镀锌扁钢-60×6，敷设深度为冻土层厚度以下，垂直接地极采用DN20，2200mm长的热镀锌管钢。
若接地电阻没有达到要求，可增加接地极或使用降阻剂等措施，直至升压站接地电阻达到要求。
3.1.7照明
照明系统电源从厂用电0.4kV母线引来。
照明系统电压为380/220V。
主要部位照明配置如下：
综合楼、35kV配电控制室、110kV升压站及主变场地等场所的照明由综合区厂用0.4kV配电段取得，控制位置在低压配电柜上或通过就地开关完成。
110kV升压站内主控室和配电室照明分为正常和事故照明两种方式，正常时由交流供电；当交流电源消失后，事故照明系统经交直流切换装置自动切换至直流供电。
主变压器及110kV升压站场地采用投光灯照明。
在电站主要出入口、建筑物内部通道、楼梯间等处采用自带蓄电池的应急标志灯指示安全疏散通道和方向，应急时间不少于60分钟；所有事故照明灯及应急标志灯均加玻璃或非燃材料制作的保护罩。
户外110kV升压站采用气体放电类灯光源，办公室、配电室、会议室等采用荧光灯类光源。
为避免眩光，控制室内采用嵌入式荧光栅格天棚，走廊、楼梯、厕所等一般场所采用节能灯类光源。
为监视直流电源工作状况，在主控室内设有直流常明灯。
为满足消防安全需要，正常工作照明和事故疏散照明的电源分别采用单独回路供电，并独立穿管敷设。
3.1.8电气设备布置
3.1.8.1110kV主变压器及其配电装置布置
110kV配电装置采用普通户外中型布置，110kV主变压器和配电装置统一规划布置在110kV升压站内。
主变压器35kV侧通过母线接至户内电站35kV配电装置；主变压器高压侧接至110kV主变出线断路器，并经架空线引至110kV母线。
在主变压器出线侧依次布置110kV断路器、电流互感器、隔离开关、熔断器、电压互感器、避雷器等电气设备。
3.1.8.235kV、10kV配电装置布置
电站35kV配电段、站用0.4kV配电段统一集中规划布置在升压站高低压配电室内。
35kV配电装置为户内布置，采用户内铠装型移开式交流金属封闭开关设备，柜内配真空断路器或高压熔断器和接触器。
升压站高低压配电室、控制室、电气设备室、交接班室组成一综合性两层建筑。
高压配电室内开关柜布置方式为单列布置。
3.1.8.3电缆敷设
（1）电池组串与汇流箱的连接电缆，垂直方向沿电池组件安装支架敷设，水平方向沿电缆槽盒敷设，经汇总后直埋进入逆变升压配电室。
（2）全站逆变升压35kV电缆和厂用10kV在光伏场内考虑采用直埋方式敷设，汇总进入35kV配电室电缆沟。
（3）在升压站35kV配电室内设置电缆沟，控制室、电气设备室内设防静电地板层，并与35kV配电室内电缆沟连通；防静电地板层内设电缆支架。
（4）升压站内设有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。
（5）除火灾排烟风机、消防水泵等消防设施所需电缆采用耐火电缆外，其余均采用阻燃电缆。
3.1.8.4电缆防火及阻燃措施
（1）在电缆主要通道上设置防火延燃分隔措施，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：
本工程所有室外电缆敷设，将沿光伏电池板下、埋管、电缆槽盒或沿电缆沟敷设，以避免太阳直射，提高电缆使用寿命。
3.1.9电气一次主要设备
3.2电气二次
3.2.1电站的调度管理与运行方式
光伏电站按“无人值班”（少人值守）的原则进行设计。
采用以计算机监控系统为基础的监控方式。
计算机监控系统应满足全站安全运行监视和控制所要求的全部设计功能。
中央控制室设置计算机监控系统的值班员控制台。
整个光伏电站安装一套综合自动化系统，具有保护、控制、通信、测量等功能，可实现光伏发电系统及110kV开关站的全功能综合自动化管理，实现光伏电站与地调端的遥测、遥信功能及监测管理。
3.2.2电站的远动系统
（1）远动装置方案
本升压站采用具有交流采样功能的变电站微机监控系统，由微机监控系统设立的远动工作站完成远动功能，远动通道采用N×2M数据网传输方式，远动管理系统和后台数据转发装置分开，均按双配方案配置，远动规约与调度端设备通信规约相一致。
（2）远动电能量计量系统
3.2.3电站的综合自动化系统
（1）计算机监控系统
b）计算机监控系统的结构：
站控层、网络层和间隔层，网络结构为开放式分层、分布式结构。
站控层为全站设备监视、测量、控制、管理的中心，通过光缆布置在对应的开关柜内，在站层为全站设备监视、测量、控制、管理的中心，通过光缆或屏蔽双绞线与间隔层相连。
间隔层按照不同的电压等级和电气隔离单元，分别布置在对应的开关柜内，在站控层及网络失效的情况下，间隔层仍能独立完成间隔层的监视和断
路器控制功能。
计算机监控系统通过运动工作站与调度中心通讯。
3.2.4.1保护配置原则
根据《电力装置的继电保护和自动化装置设计规范》（GB20062－92）、《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB14285－2006）以及《光伏电站接入系统设计规定》的要求，新能光伏电站工程的继电保护配置原则如下：
1）110kV配置一套完整、独立的主保护及后备保护
2）主保护对全线内发生的各类故障类型均能无时限动作切除，后备保护也能以阶段时限切除各类故障类型。
3）主保护应有断路器操作箱，实现三相跳闸。
3.2.4.2保护配置方案
配置如下：
1）110kV升压站线路保护
110kV线路保护采用光纤分相电流差动保护作为主保护，配置阶段式相间距离保护、接地距离及零序电流方向保护作为后备保护，并具有重合闸及同期检定功能，保护通道采用专用光纤通信。
本110kV线路保护两侧的光纤差动保护装置采用同生产厂家、同型号、同版本的保护装置。
2）35kV箱式变电站升压变压器保护
由于箱式变电站变压器高压侧为熔断器，低压侧为自动空气开关，当变压器过载或相间短路时，将断开高压侧熔断器与低压侧空气开关。
因此不另配置保护装置。
箱式变电站油浸变压器瓦斯信号、高压倒熔断器动作信号、低压倒自动开关动作信号均经逆变器室光电适配器送至计算机监控系统。
3）35kV厂用变压器保护
厂用箱式变电站变压器为油浸式变压器，由高压侧（35kV）熔断器及低压侧自动开关实现保护。
4）并网逆变器保护
并网逆变器为制造厂成套供货设备，设备中包含有欠电压保护、过电压保护、低频保护、孤岛保护、短路保护等功能。
5）自动装置
a）自动重合闸：
禁止光伏升压站与系统非同期并列。
本光伏升压站侧重合闸采用检同期三相一次重合闸，**变侧重合闸采用检无压三相一次重合闸，在线路的两侧均装设电容式电压互感器以实现自动重合闸。
b）故障录波装置
本光伏升压站配置一台故障录被装置，以录取故障时35kV进出线、35kV母线、110kV出线的电流、电压等，供故障分析及上传地调。
c）微机解列装置
本光伏升压站配置一套微机解列装置，为防止发生过过频过压、低频低压以及失步震荡解列光伏电站与系统的联系，待系统恢复正常时升压站再与系统并网。
6）电能质量监测装置
本工程配置电能质量监测装置一套，以实现对光伏电站高压侧的电压波动、电压闪变等监测。
7）调度数据网接入设备
本工程配置调度数据网接入设备一套，包括路由器1台，交换机2台，N*2M组网。
二次接线
（1）测量系统
本电站电气测量仪表根据SDJ-87《电测量仪表装置设计技术规程》设置。
由于配置了计算机监控系统，所有电气测量将全部进入计算机监控系统，根据设备运行需要在现地配置必要的常测仪表，常测仪表的精度可按一级考虑。
计费用的关口使用电能计量装置，其设备选型由当地供电部门认可，相应的电流互感器和电压互感器，准确度等级为0.2s级，且电流、电压线圈专用。
（2）信号系统
本电站采用全计算机监控系统，运行需要的监视信号均由相应的元件输入计算机控制系统，不再设独立的中央音响系统，各类信号全部送入计算机监控系统。
由计算机显示实时状态信号并根据需要发出声、光报警信号。
另外，在现地设备上也应有必要的运行状态和故障信号。
1）微机保护装置与计算机监控系统之间采用数字通信；2）35kV、110kV配电装置的断路器、接地开；3）箱变组合熔断器、负荷开关及低压倒开关状态；4）变压器轻瓦斯保护信号及重瓦斯跳闸；5）直流系统和交流不停电电源故障信号；（3）互感器的选择与配置；a）互感器的配置；①电流互感器的选择原则；电流互感器的额定一次电流应略大于安装处额定一次电；电流互感器的准确度等
1）微机保护装置与计算机监控系统之间采用数字通信方式。
2）35kV、110kV配电装置的断路器、接地开关位置信号采用点对点采集。
3）箱变组合熔断器、负荷开关及低压倒开关状态。
4）变压器轻瓦斯保护信号及重瓦斯跳闸。
5）直流系统和交流不停电电源故障信号。
（3）互感器的选择与配置
a）互感器的配置
①电流互感器的选择原则
电流互感器的额定一次电流应略大于安装处额定一次电流。
电流互感器的准确度等级为：
接带计量电度表的电流互感器，其准确等级为0.2s级，接带常测仪表的电流互感器，其准确等级为0.5级，继电保护用电流互感器采用5P级。
电流互感器的二次额定电流选5A。
电流互感器的容量应不小于其实际负载。
②电流互感器的配置见二次配置图
b）电压互感器的配置
①电压互感器的选择原则：
。
电压互感器的额定一次电压应不小于负荷安装处的额定一次电压。
电压互感器的准确度等级为：
接带计量电度表的电压互感器线圈，其准确度为0.2级。
接带常测仪表的电压互感器线圈其准确度等级为0.5级。
接带保护用的电压互感器线圈其准确度等级为3P级。
电压互感器的二次电压为100V/√3100V/3。
电压互感器各线圈容量均应大于（或等于）其实际负载。
3.2.10控制电源系统
1）直流系统
本工程拟设置免维护铅酸蓄电池成套直流电源系统，布置在主控制室。
容量为2×200Ah，电压220V。
该直流系统能对计算机监控系统、断路器、通信设备及事故照明提供可靠的直流电源，该套直流装置由免维护铅酸蓄电池、直流馈线屏、充电设备等装置组成。
充电设备能够自动根据蓄电池的放电容量进行浮充电、均
衡充电，并且能长期稳定运行。
直流系统与微机监控系统有通信联系接口，并具有三遥功能。
2）交流不停电电源
本工程全站拟装设一套容量为5kVA的交流不停电电源，向监控主机、网络设备、火灾报警系统、闭路电视系统等设备提供交流工作电源。
3.2.11火灾自动报警系统
本工程拟在35/110kV升压站区域及各逆变器室设置一套火灾报警系统，包括探测装置（点式或缆式探测器、手动报警器）、集中报警装置、电源装置和联动信号装置等。
其集中报警装置布置在升压站主控制室内，探测点直接汇接至集中报警装置上。
在35/110kV升压站区域内设备和房间及各逆变器室发生火警后，在集中报警装置上立即发出声光信号，并记录下火警地址和时间，经确认后可人工启动相应的消防设施组织灭火。
拟采用联动控制方式对区域内主控室、配电室的通风机、空调等进行联动控制，并监控其反馈信号。
3.2.12视频安防监控系统
本工程拟在升压站、光伏方阵、逆变器场地等重要部位设置闭路电视监视点，根据不同监视对象的范围或特点选用定焦或变焦监视镜头。
各闭路电视监视点的视频信号通过图像宽带网，将视频信号处理、分配、传送至主控室内的监视器终端，并联网组成一个统一的覆盖本工程范围的闭路电视监视系统。
本工程拟设100个闭路电视监视点。
3.2.13电工试验室
根据光伏发电工程管理原则和依本电站情况，拟配置一套检修、维护、校验电气设备所需的仪器、仪表。
4通信部分
5土建工程
5.1设计范围
光伏电站土建部分设计范围包括：
厂区道路设计、生活区总体布置、生活区内各单体的建筑、结构、给排水、暖通、电气各专业的设计以及太阳能光伏组建
基础设计和逆变器室、110kV升压站的建筑、结构、消防、采暖设计。
5.2光伏阵列基础及逆变器室设计
5.2.1光伏阵列基础设计及地基处理
通过几种基础形式进行比较，最后确定采用螺旋桩基础。
5.2.2逆变器室设计
设计使用年限：
20年
建筑分类：
民用建筑
建筑耐火等级：
二级
建筑抗震设防烈度：
七度
建筑结构类型：
框架结构
建筑层数：
地上一层
建筑高度：
层高：
5.4m，室内外高差200mm，采用挑檐设计，总高5.6m基础：
拟采用砖条形基础，天然地基。
持力层为卵石层。
设计标高：
±0.000相当于绝对标高现场定
工程等级：
三级
外墙为370mm厚砖墙。
门窗：
外窗采用双层白色塑钢中空玻璃窗；规格：
5+9A+5，80系塑钢窗框；外门采用钢板门；窗户上下均加设轴流风机；所有门窗均采用防风沙门窗。
装修：
外墙采用高级外墙涂料粉刷墙面；内墙面为白色乳胶漆；地面采用水泥砂浆面层。
5.3场内集电线路设计
根据路径方案及沿线地形地貌特征，场内集电线路电缆采用地下敷设方式，埋深深度为冻土层以下，采用挖沟埋设的方式进行电缆的敷设施工。
5.4电站设计
5.4.1生活区
生活区位于场址区内南侧中部。
生活区内布置有：
综合楼、附属用房、门房、等。
考虑风沙及日照等因素，单体布置采用南北向对面布置方式；综合楼位于生活区东部，综合楼南侧布置附属设施，各个单体间由环状道路使其连接通达，道
路与两个单体间自然形成了广场及活动场地。
生活区入口处，设置花池，且可在建筑物与建筑物之间的空地处种植当地易于成活树种和草皮，来营造自然、绿色的办公、生活环境。
5.4.2场区道路的布置
进场道路引自厂址区西边省道，为6m宽混凝土道路。
为满
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