摘要：面对能源短缺的问题，各国都加大了新能源科技研发的力度。光伏发电具有高效、环保、可再生等特点。在我国光伏发电技术经过多年的发展，已取得一定成效，因此，光伏发电应成为发展研究的重点。
关键词：光伏电站;电气设计;技术
前言
随着我国经济的快速发展，用电量已经变得十分巨大，光伏发电以其明显的优势被广泛关注，大范围的光伏电站建立起来。但是仅仅规模庞大的电站建设并不是我们真正追求的，只有整个领域得到长足发展、实现真正的经济收益才是我们的目的。因此，电气设计作为电站建设中的重要一环，我们应给以足够的关注。
1光伏电站简介
光伏电站的能量来源主要是太阳能，电站所运用的材料设备通常有逆变器、晶硅板等特殊材料，光伏电站和电网进行连接，同时将电能传输给相连的电网，这样便组成了一个完整的光伏发电体系。光伏电站以其节能环保的优势，已经获得我国的大力支持和推广。光伏电站主要包括并网发电系统以及独立发电系统，两者之间的差别为是否带有蓄电池。光伏发电的产品目前被应用在以下三个方面：第一种是给没有电能的地方供给电能；第二种是用于人们生活中的产品，例如太阳能电灯、太阳能充电器等；第三种是进行并网发电，这在我国暂时还没有得到大范围的普及应用，但在发达国家已被成熟应用。光伏电站示意图如下图1所示。
2主要电气设备选择
设备使用环境条件：极端最高气温41.2℃，极端最低气温-29℃，假设海拔高度1230m，所有高压电气设备外绝缘应按海拔1300m修正。
2.1主变压器参数
主变压器选择三相双绕组风冷有载调压升压变压器，额定容量50MVA，额定电压比115±8×1.25%/37kV，额定频率50Hz，阻抗电压Ud=10.5%接线组别YNd11，主变压器接地方式经间隙保护和隔离开关接地。
2.2 110kV设备主要参数
110kV采用单母线方案，配电装置采用户外普通中型布置。110kV断路器：额定电压126kV，额定电流2000/1250A，额定短时耐受电流40kA/4s，额定峰值耐受电流100kA，额定雷电冲击耐受电压（峰值）550kV，额定短时工频耐受电压（有效值）230kV；隔离开关：额定电压126kV额定电流2000/1250/630A，额定短时耐受电流40kA/4s，额定峰值耐受电流100kA，额定雷电冲击耐受电压（峰值）550kA，额定短时工频耐受电压（有效值）230kV；避雷器额定电压108kV，持续运行电压84kV，参考电压157kV，操作冲击残压232kV雷电冲击残压281kV，陡波冲击残压315kV。
2.3 35kV开关设备主要参数
35kV开关设备采用金属铠装移开式开关柜，开关采用SF6/真空断路器。SF6/真空断路器参数如下：额定电压40.5kV额定电流1250/630A，额定短路开断电流31.5kA，额定短路关合电流80kA，SF6开断容性电流大于600A，额定短时耐受电流31.5kA/4s，额定峰值耐受电流80kA，额定雷电冲击耐受电压（峰值）185kV，额定短时工频耐受电压（有效值）95kV。
2.4 35kV箱式升压变
35kV箱变选用具有运行灵活、操作方便、免维修、价格性能优的箱式变电站。升压变压器采用干式双分裂绕组变压器，电压等级为35/0.315/0.315kV。35kV侧采用负荷开关加熔断器保护，其操作部分在高压室进行。箱式变电站安装在独立基础上，电缆从基础的预留开孔进出高低压室。容量1100kVA变比35±2×2.5%/0.315kV/0.315kV，调压方式无励磁调压，联接组标号Y，d11，d11，短路阻抗6.5%，冷却方式自冷/风冷。
3.电气系统设计
3.1集电线路一次系统设计
3.1.1确定集电线路的初步方案
首先，应该确定集电线路的初步方案。在光伏阵列的选件上，可以选用容量为1000kVA的变压器，将逆变器的输出电压升到35kV，然后将电流汇流到开关站的母线。200MWp光伏阵列的每个分阵，都可以采用首尾串接的方式并入电线路。在箱变高压测，应该设置高压负荷开关，避免一个方阵的分合对其他方阵的正常运行产生不利影响。
3.1.2对35kV的开关站进行电器计算
其次，应该对35kV的开关站进行电器计算。开关站一般布置在地势较为平缓的地段，如光线较少遮挡的山顶，这样可以减少土方量，便于线路的接入。在选择电气主接线时，应该分为低压站用电压和高压站用电压两级电压，经过两回集电线路汇集电能之后，将电能发送到35kV的开关站，然后再通过35kV的单回架空出线接入变电站。在35kV系统中，主要采用单母线主接线方式，母线是由一次性建成的，在母线上面设有六面柜，分别是架空出线柜、电缆进线柜、无功补偿馈线柜、变压器出线柜和母线PT柜，这六个柜分别步骤在母线的六面。在计算35kV侧电容电流计算时，已经集电线路电缆总长度，按照集电线路侧电网单相接地的电容电流计算公式，可以得到Ic=0.1×UexL，带入数字计算，可以求出Ic的值。在选择35kV的测消弧线圈和接地站用变容量时，需要计算消弧线圈的容量，和接地兼站用变压器的容量。按照设计的手册，在计算容量之后应该采用站用接地变成套装置，布置在接地变及消弧线圈的间隔内。
3.2电气一次设备选型
3.2.1 35kV配电装置选择
在进行35kV配电装置选择的过程中，应当考虑开关站的海拔高度，和场地的污秽等级。在评估地理位置的要素时，要选用固定式的开关柜，固定式的开关柜和移动式的开关柜具有各自的优点。以固定式的开关柜为例，它的造价较低，修正方便，而且维护空间较大，但是更换频率较低。以移动式的开关柜为例，它的体积较小，重量很轻，而且外表美观，但是容易发生失灵等问题，增加维护人员的工作量。
3.2.2其他设备技术参数
开关柜的技术参数包括以下几个指标：额定电压、频率、电流、短路开断电流、短路关合电流、动稳定电流、热稳定电流和外壳防护等级。断路器的技术参数要综合考量如下指标：耐受电压、短路开断电流、短时耐受电流、峰值耐受电流等等。隔离开关要考量的技术参数包括：短时工频耐受电压、雷电冲击耐受电压、短时耐受电流、接地开关额定短路关合电流、峰值耐受电流等等。
3.3电气二次系统设计
3.3.1 NCS
首先，在电气二次系统设计时，应当设置一个监控系统NCS，对光伏系统发电的运行状况进行动态监测和在线分析，对光伏电站的发电能力进行科学评估。NCS包括站控层和间隔层，在站控层失去效用时，间隔曾仍然能进行独立工作。光伏电站的NCS监控范围包括太阳电池方阵、逆变器和开关站配电装置等系统，具体功能有监视、控制、报警和保护等。
3.3.2安全自动装置和UPS系统
其次，在电气二次系统设计时，应该采用安全自动装置和UPS系统。安全自动装置要对35kV架空送出线路、电缆集电线路进行保护，UPS系统指的是交流不停电系统，可以为蓄电池浮充电等不停电负荷提供不间断的供电。
结束语
综上所述，在光伏电站电气设计的过程中，为了确保电气设计满足规定要求，设计人员在设计时，需要结合光伏电站的具体情况，选择相应的光伏组件、光伏逆变器和光伏安装容量，并加强集电线路和接地网等设计的管控，这样才能提高设计的质量。
参考文献：
[1]陈琨.高校太阳能光伏屋面电站的设计、安装及并应用研究[D].山东建筑大学，2013.
[2]李宇青.光伏电站电气设计方法技术的分析与若干研究[J].科技尚品，2016，（10）：201
论文作者:徐银平
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/22
标签：光伏论文; 电压论文; 电流论文; 电站论文; 峰值论文; 母线论文; 系统论文; 《基层建设》2018年第5期论文;