摘要：在当前新能源光伏发电广泛推广应用之中，光伏箱变是光伏发电系统中的重要设备之一，其设计尤为重要。在具体的设计和施工过程中，除了要满足相关的供配电设计和施工规程和规范外，为了使光伏箱变设备安全、优质、高效的运行，还应注意以下几个方面。
关键词：10kV光伏发电箱式变电站；设计；问题；要点
1 10kV光伏箱变的广泛应用所带来的经济效益
1.1 建设工期比较短
常规变电站因土建一般需要的时间大约为半年到一年，并且建设工程占有较长时间，而建设箱式变电站最多只需要60天，便可以尽快发挥光伏发电变电站的效益。
1.2 投资规模小
10kV光伏发电箱式变电站（以下简称光伏箱变）与同容量、同负荷的常规变电站电房相比，占地面积小，减少了投资大约在40%～50%，如果我们以10kV单台变压器容量1250kVA规模变电站电房计算，那么土建工程，光伏箱变要比常规变电站电房可以节约大约10-20余万元。
1.3 供电的智能化
10kV光伏箱变装有智能测控终端，可以实现其远程智能控制。不仅可以实现遥信(YX),遥测(YC),遥控(YK)和遥调(YT)“四遥”，使调度能直接对光伏箱变各进出线的负荷进行实时监测和控制，从而进一步加强对发电负荷的管理，提高了产品智能化程度，可实现无人值班管理。当光伏箱变的自动化程度提高后，维修停电和事故处理等时间也会缩短，供电质量将得到进一步提高。
1.4 运行管理和费用都相对较低
从运行角度分析，在光伏箱变中，由于先进设备的选用，光伏箱变中一些设备可以实现免维护，大大减少平时维护工作量。从竣工投产角度分析，按每台光伏箱变提前2个月投运计算，如果平均发电量1000kW，售电利润0.10元/kWh，每天发电8小时，二个月按可发电天数50天计算，可增加净利润5余万元，整体经济效益十分可观。
2 10kV光伏发电箱式变电站的总体结构设计注意问题
2.1 交直流操作电源
在光伏箱变中，使用的变压器为升压变压器，升压变压器的低压侧电压是根据其连接的低压光伏发电逆变器的输出电压而定的，有0.27kV、0.36kV、0.48kV、0.5kV等电压等级，这些等级电压不能被控制、操作、保护回路直接应用，必须有专用交流、直流电源系统为其提供控制、操作、保护等回路的电源。可以采用容量5-10kVA的小型干式低压变压器提供交流控制、操作电源，并采用UPS提供直流控制、操作电源。
2.2 防雷及接地
10kV光伏箱变正常都在户外布置,存在两个问题需要解决:一是独立避雷针安装位置,由于要考虑防火及独立避雷针对设备的安全距离,往往需要找到比较合适的位置。二是地网接地电阻值,由于大多数光伏箱变建在空旷的山坡上,土壤电阻率较大,加之箱变多布置于面积较小的平地方，接地网面积受限，接地电阻难于达到小于4Ω。所以要优化平面布置,独立避雷针尽量布置在远离设备的地方,同时考虑增加独立避雷针的高度，来达到保护范围。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.3 连接母线的选择
对于光伏发电站，一般都是将几兆瓦并网发电的箱变均接在同一条母线上，如10kV/1000kVA的光伏箱变5台，连接在同一条母线上，其优点是简单明显，操作简便，便于扩建，造价成本低。缺点是供电可靠性低。所以，每台光伏箱变的高压部分，必须采用带有明显分断点的负荷开关或隔离开关与并网主母线相连。从而保证当一台光伏箱变的变压器或低压部分维修时，不影响到其他发电箱变的正常发电。
在并网开关柜中，真空断路器手车是电力系统的主开关；隔离手车的功能主要是隔离高压电源以保证其他设备和线路的安全检修；计量手车主要是对发电量的监测，从而达到计费目的。由于隔离手车、计量手车无灭弧装置，所以不能带负荷抽出，必须与断路器手车进行“五防”联锁，确保用电安全。
3 10kV光伏发电箱式变电站的设计要点
3.1 接地
严格按照GB/T11022的规定。还应采取以下的保护措施：安装一条连接箱式变电站的每个设备的接地导体。接地导体的电流密度如用铜导体，当额定短路持续时间为1s时不应超过200A/mm2，当额定短路持续时间为3s时不应超过125A/mm2，但其截面积不应小于30mm2。
3.2 操作通道
光伏箱变内部的低压侧操作通道的设计，要充分考虑到操作空间以及维修时打开低压柜门的空间，以不妨碍进行任何操作为标准进行设计。该通道的宽度一般不小于800mm。箱变内部的门应朝出口方向关闭，这样可以避免阻挡逃生出口。
3.3 可靠的安全措施
对于光伏箱变的变压器室，必须加装内部网门，加装网门既方便巡视，又起到安全作用。在网门上还必须加装行程开关，当变压器带电时，如打开网门，则行程开关触头闭合，使高低压两侧断路器同时跳闸，从而使变压器断电，保护人员安全。如当变压器室网门没有关闭时，网门行程开关触点闭锁高低压两侧断路器，使高低压侧断路器都不能合闸。这就确保变压器室只要网门打开，变压器就始终不带电，提高了光伏箱变的安全性。
3.4 光伏箱变外壳要求
光伏箱变的正常使用的环境十分恶劣，有时安装在沙漠地带，现场风沙很大；有时安装在鱼光互补的水面上方，现场湿度很大等。所以，这就要求光伏箱变的外壳防护等级不小于IP54。外壳设计时，既要考虑满足防护等级，又要达到散热效果，所以，通风口就必须采用“迷宫”式设计，既通风防雨，又能使沙尘积落在外，不会对箱内设备造成影响。另外，还要装有除湿机进行除湿。因为，太阳能光伏发电是白天进行，夜里停止发电后，箱变内温度会急剧下降，会使光伏箱变内部产生凝露，会影响设备的正常工作或引发故障。箱顶的设计要充分考虑雨水、风雪、夏天高温暴晒等情况，因此顶盖在保证强度的同时，必须采用双层隔热顶盖，以减少因外部温度过高而可能引起内部设备出现故障的发生。
4 结语
随着国家对环境的重视，大力提倡节能减排，鼓励开发利用新型可再生新能源。现在太阳能发电得到大力推广，光伏箱变的应用及智能化设计，使太阳能光伏发电产业更上一个新的台阶。
参考文献：
[1]赵川.光伏发电电气系统设计优化管理[J].建筑工程技术与设计，2016（2）：59-60.
[2]刘兴文，张红，严浩，张陆洲.一种新型高效太阳能光伏发电系统的设计及优化分析[J].电源技术应用，2015（9）：10-13.
[3]冯卫青，严峰峰.大型光伏电站电气汇集系统设计的讨论[J].应用能源技术，2013（4）：46-49.
[4]吕丹，潘甲龙.光伏发电系统优化设计的经济性和可靠性研究[J].太阳能，2013（17）：46-48.
论文作者:韩善楚
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/22
标签：光伏论文; 变电站论文; 变压器论文; 手车论文; 设备论文; 操作论文; 低压论文; 《当代电力文化》2019年第5期论文;