太阳能光伏电站光伏系统交流配电系统设计.docx

太阳能光伏电站光伏系统交流配电系统设计方案第一节电气主接线形式选择光伏系统交流配电电气主接线是指发电系统的逆变输出至电力电网间相关配电及控制设备的相互联接，从而完成输配电任务。交流配电电气主线是光伏发电系统接线组成中一个重要组成部分。主接线的确定，对发电系统的安全、稳定、灵活、经济运行及电站电气设备的选择、配电装置的布置、保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。光伏电站主接线设计根据光伏系统设计规划结合电网接入方案以及所采用的关键设备的数量、分布、性能、结构和参数来进行设计。光伏并网发电系统不论规模大小，其电路结构基本上是一致的，主要不同点在于逆变器交流输出以后的交流配电控制方式。小型光伏并网发电系统的主接线方式比较简单，其电路结构一般为光伏电池板方阵汇流后进入并网逆变器，并网逆变器输出直接从用户侧电网并入，大型光伏并网系统一般要经过升压变压器升压后，通过高压开关设备并入高压电网。光伏并网发电系统主接线的设计应遵循以下原则：应符合电力系统设计相关要求；尽可能减少线路中间环节的损耗，最大限度地将太阳能电力并出电网;整体设计要力求安装简简、可靠高、便于维护。第二节短路电流计算在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面：1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。在计算短路电流时可以按下面步骤进行。1）首先去掉系统中的所有分支、线路电容、各元件的电阻。2）选取基准容量Sb和基准电压“（一般取各级的平均电压）。3）将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗。4）绘制等值网络图，并将各元件电抗统一编号。5）化简等值网络：为计算不同短路点的短路值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗土，,。6）求计算电抗X*。由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值（运算曲线只作到勺"3.5）。7）计算无限大容量（或为3）的电源供给的短路电流周期分量。8）计算短路电流周期分量有名值和短路容量。第三节高压电气设备选择1断路器的选择断路器型式的选择，除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压6-220kV的电网一般选用少油断路器，断路器选择的具体技术条件如下：D电压：4（电网工作电压）%2）电流：42（最大持续工作电压）43）开断电流：式中：断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量；u断路器的额定开断电流。4）动稳定：式中：if4断路器极限通过电流峰值;击一一三相短路电流冲击值。5）热稳定：式中：一一稳态三相短路电流；2隔离开关的选择隔离开关是高压开关的一种，但是它有明显的断开点，可以有效的隔离电源，通常与断路器配合使用。隔离开关型式的选择，其技术条件与断路器相同，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素进行综合的技术经济比较，然后确定。其选择的技术条件与断路器选择的技术条件相同。根据如下条件选择隔离开关：电压：Ug（电网工作电压）Un电流：2（最大持续工作电流）"，各回路的/3电流互感器的选择电流互感器选择的具体技术条件如下：D一次回路电压：VUn式中：U,电流互感器安装处一次回路工作电压；W电流互感器额定电压。2）一次回路电流：/</gmax一式中：/,2电流互感器安装处的一次回路最大工作电流;电流互感器原边额定电流。当电流互感器使用地点环境温度不等于±4。U时，应对乙进行修正。修正的方法与断路器/"的修正方法相同。3）准确级准等级是根据所供仪表和继电器的用途考虑。互感器的准等级不得低于所供仪表的准确级；当所供仪表要求不同准确级时，应按其中要求准确级最高的仪表来确定电流互感器的准确级。a）与仪表连接分流器、变送器、互感器、中间互感器不低于下要求：与仪表相配合分流器、变压器的准确级为0.5级，与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级为0.5o仪表的准确级为L5时，与仪表相配合分流器、变压器的准确级0.5,与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级0.5o仪表的准确级为2.5时，与仪表相配合分流器、变压器的准确级0.5与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级1.0ob）用于电能测量的互感器准确级：0.5级有功电度表应配用0.2级互感器；L0级有功电度表应配用0.5级互感级,2.0级无功电度表也应配用0.5级互感器；2.0级有功电度表及3.0级无功电度表，可配用LO级级互感器。c）一般保护用的电流互感器可选用3级，差动距离及高频保护用的电流互感器宜选用D级，零序接地保护可采用专用的电流互感器，保护用电流互感器一般按10%倍数曲线进行校验计算。动稳定校验：idl421mKd式中：匕短路电流冲击值；电流互感器原边额定电流；L电流互感器动稳定倍数。4)热稳定校验：litdz(ImKl)2式中：一一稳态三相短路电流；/,短路电流发热等值时间；电流互感器原边额定电流。Klt秒时的热稳定倍数。4电压互感器的选择5)一次电压幼：Ll>Ul>0.9Utl式中：Ur电压互感器额定一次线电压，其允许波动范围为±1O%U,6)二次电压心:电压互感器二次电压。7）准确等级：电压互感器应在那一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表、继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。8）二次负荷另：S?S"式中：.二次负荷；对应于在测量仪表所要求的最高准确等级下，电压互感器的额定容量。第四节无功补偿设计无功电源和有功电源一样是保证系统电能质量和安全供电不可缺少的。据统计，电力系统用户所消耗的无功功率大约是它们所消耗的有功功率的50-100%o另外电力系统中的无功功率损耗也很大，在变压器内和输电线路上所消耗掉的总无功功率可达用户消耗的总无功功率的75%和25%o因止匕，需要由系统中各类无功电源供给的无功功率为总有功功率的12倍。由无功功率的静态特性可知，无功功率与电压的关系较有功功率与电压的关系更为密切，从根本上来说，要维持整个系统的电压水平就必须有足够的无功电源。无功电源不足会使系统电压降低发送变电设备达不到正常出力，电网电能损失增大，故需要无功补偿。1无功补偿的原则与基本要求1）无功补偿的原则根据技术规程规定按主变容量的10%20%进行无功补偿；分级补偿原则，按主变无功损耗减去电缆充电功率确定无功补偿的容量；且IOKV和UoKV侧电压不能低于标称电压；在轻负荷（2%30%主变容量计时）时由于电缆充电功率的影响，其充电功率与补偿功率近似抵消；2）无功补偿的基本要求电力系统的无功电源与无功负荷，在各种正常及事故运行时，都应实行分层分区、就地平衡的原则，并且无功电源应具有灵活的调节能力和一定的检修备用、事故备用。在正常运行方式时，突然失去一回线路，或一台最大容量的无功补偿设备，或一台最大容量的发电机（包括失磁）之后，系统无功电源事故备用的容量方式及配电方式，应能保持电压稳定和正常供电，避免出现电压崩溃；在正常检修运行方式时，若发生上述事故，应允许采取切除部分负荷或并联电抗器等必要措施，以维持电压稳定。对于IlOKV及以上系统的无功补偿,应考虑提高电力系统稳定性的作用。2补偿装置选择及容量确定1）补偿装置的确定同步调相机：同步调相机在额定电压±5%的范围内，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压，在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸收）无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，维修麻烦，施工期长。串联电容补偿装置：在长距离超高压输电线路中，电容器组串入输电线路，利用电容器的容抗抵消输电线的一部分感抗，可以缩短输电线的电气距离，提高静稳定和动稳定度。但对负荷功率因数高e>095）或导线截面小的线路，由于PR/V分量的比重大，串联补偿的调压效果就很小。静电补偿器补偿装置：它由静电电容器与电抗器并联组成电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率的静止补偿器，与同步调机相相比较，运行维护简单，功率损耗小，但相对串联电容及并联电容补偿装置，其造价高维护较复杂，一般适用以较高的电压等级500KV变电所中。并联电容器补偿装置：并联电容器是无功负荷的主要电源之一。它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，运行简便可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。由于本次设计的变电站为IIOKV降压变电站，以补偿的角度来选择，以上四种均能满足要求，但是在经济和检修方面来考虑，首先选择并联和串联补偿装置。而原始资料可知,所以选补偿装置主要补偿负荷的无功容量及平衡主变损耗。择并联补偿装置。2）补偿装置容量的选择负荷所需补偿的最大容性无功量计算利用电容器改善功率因数需要补偿的无功量为:Qm=P/1次SJTfgS2。=pfmQcfo(Kvar)所需补式中：Qfin负荷所需补偿的最大容性无功量Pjm母线上的最大有功负荷（KW）9补偿前的最大功率因数角（）%补偿后的最小功率因数角（）QcfO由CoS«9,辛卜佳至IJCoS/H'T,毋千瓦有功负荷偿的容性无功值（KVar/KW）