山地光伏發(fā)電站電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要環(huán)節(jié)探究

汪劉運(yùn)

【摘 要】 隨著社會的不斷發(fā)展以及電氣化設(shè)備的不斷應(yīng)用普及，社會各界對電力能源的消耗與需求也在不斷增加。山地光伏發(fā)電站是一種現(xiàn)代化發(fā)電方式，主要是借助半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N發(fā)電技術(shù)。為了在山地地區(qū)更好的建設(shè)光伏發(fā)電站，本文詳細(xì)分析山地光伏發(fā)電站電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】 山地地區(qū) 光伏發(fā)電站 電氣系統(tǒng) 設(shè)計(jì)

近些年，隨著我國各類地面的光伏發(fā)電站不斷的發(fā)展與創(chuàng)新，為了保障光伏發(fā)電站的工作可靠性，光伏電站當(dāng)中電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)顯得尤為重要。按照山地光伏發(fā)電站電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從電氣主接線設(shè)計(jì)以及防雷等方面進(jìn)行分析，為今后山地光伏發(fā)電站電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論性優(yōu)化依據(jù)。

1 山地光伏發(fā)電站電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主接線設(shè)計(jì)

山地光伏發(fā)電站的電氣系統(tǒng)當(dāng)中，電氣主接線的設(shè)計(jì)非常重，將會直覺決定電氣系統(tǒng)的使用效率，從而影響整個光伏發(fā)電站的發(fā)電效率[1]。按照光伏發(fā)電站電氣系統(tǒng)的電池列陣位置、裝機(jī)規(guī)模、接入系統(tǒng)的模式、場站的布置以及實(shí)際使用設(shè)備的特點(diǎn)等因素實(shí)行綜合性的分析，促使主接線設(shè)計(jì)方式能夠滿足山地光伏發(fā)電站的供電可靠性、工作林活性、接線明確性、操作與檢修的便利性以及成本投入的節(jié)約型等原則[2]。當(dāng)光伏發(fā)電站以35KV或者更好的等級在升壓過程中，發(fā)電站內(nèi)部的界限方式必然會存在一級或兩級的升壓狀況。對此，就應(yīng)當(dāng)對主接線方式實(shí)行重點(diǎn)改進(jìn)、優(yōu)化，從經(jīng)濟(jì)與效率兩個方面明確主接線方案。

山地光伏發(fā)電站電氣系統(tǒng)當(dāng)中，用電系統(tǒng)的電壓主要使用380V為主要電壓等級，施發(fā)電站用電系統(tǒng)使用照明與動力網(wǎng)絡(luò)共同應(yīng)用的中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)[3]。當(dāng)經(jīng)濟(jì)條件允許時，可以促使光伏發(fā)電站所使用的電源為外網(wǎng)電源，備用電源主要由光伏發(fā)電站發(fā)電母線所引接，并在兩路電源之間配備一個備用的電源自動接入裝置。在光伏發(fā)電站整體規(guī)模較小時或者發(fā)電站的占地面積較小時，可以將逆變器的負(fù)荷用電通過低壓配電裝置進(jìn)行連接并供電。當(dāng)光伏發(fā)電站的規(guī)模較大或者占地面積較大時，需要使用電纜截面較大的電纜進(jìn)行連接，并保障電纜供電壓力的合理性。逆變器區(qū)域負(fù)荷的供電用電盡量由變電箱進(jìn)行控制，并從低壓側(cè)引接線路，在安裝多個變電箱時需要保障箱與箱之間的連通性，確保其中一個在發(fā)生故障時另一個能夠及時替代、補(bǔ)救，實(shí)現(xiàn)備用目的。

2 山地光伏發(fā)電站電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中防雷接地設(shè)計(jì)

因?yàn)樵谏降氐貐^(qū)建設(shè)光伏發(fā)電站，其大多數(shù)的地理位置海拔比較高，周邊的樹木較少，其遭受雷電擊打的可能性較高，對此，研究一個合理的防雷、接地設(shè)計(jì)顯得尤為重要[4]。

2.1 山地光伏發(fā)電站的防雷設(shè)計(jì)

山地光伏發(fā)電站的防雷設(shè)計(jì)是一個系統(tǒng)性、復(fù)雜性的工程，必須從外部、內(nèi)部共同采取必要的措施進(jìn)行綜合性分析，設(shè)計(jì)[5]。山地光伏發(fā)電站的防雷設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)按照“逐層防護(hù)、綜合防護(hù)、多層防護(hù)、整體防護(hù)”的原則，按照國家相關(guān)規(guī)定以及標(biāo)準(zhǔn)，著重降低因雷擊而導(dǎo)致的光伏發(fā)電站設(shè)備損壞。雷擊會導(dǎo)致光伏發(fā)電站遭受較大的危害，雷擊的主要形式是雷電反擊、感應(yīng)雷擊以及直擊雷。在工程的設(shè)計(jì)過程中，需要針對當(dāng)?shù)丨h(huán)境容易發(fā)生的雷擊形式以及光伏發(fā)電站實(shí)際的建筑類型進(jìn)行綜合性設(shè)計(jì)，其主要的防護(hù)措施有兩點(diǎn)：

（1）感應(yīng)雷防護(hù)。感應(yīng)雷主要是由靜電感應(yīng)而形成的雷擊，也有可能是由電磁場形成。因?yàn)樯降毓夥l(fā)電站的特殊形式，其遭受感應(yīng)雷擊的可能性比較高，對發(fā)電站內(nèi)部的設(shè)計(jì)影響也有非常顯著的威脅。山地光伏發(fā)電站遭受雷擊的主要形式有兩方面，一方面，從交流并網(wǎng)供電線路而引發(fā)的雷電打擊；另一方面，由光伏發(fā)電系統(tǒng)的組件方陣而引發(fā)的雷電打擊。對此，為了有效的強(qiáng)化光伏發(fā)電站的防雷效果，可以在直流側(cè)設(shè)置一個雷擊防護(hù)裝置，并對線路的絕緣效果實(shí)行全面的強(qiáng)化；（2）直擊雷防護(hù)。并網(wǎng)光伏發(fā)電工程中，電池組件的布置普遍呈現(xiàn)均勻的現(xiàn)象，如果涉及獨(dú)立的防雷裝置，則保護(hù)效果并不會十分理想，并且因?yàn)殡姵亟M件的數(shù)量較多，還會導(dǎo)致防雷裝置的成本非常好。對此，可以在光伏電池組件上方建立一個完整的金屬構(gòu)架，并將該金屬構(gòu)架與地面保持有效的連接，從而達(dá)到有效的方式目的。

2.2 山地光伏發(fā)電站的接地設(shè)計(jì)

山地光伏發(fā)電站接地網(wǎng)絡(luò)主要是使用水平接地網(wǎng)為主，以垂直地極為主要鋪設(shè)方式，水平接地極的連接主要是使用電能傳導(dǎo)性較好的材質(zhì)，其實(shí)際的規(guī)格需要按照工程的詳細(xì)情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，垂直接地極普遍是使用鍍鋅鋼管，將其與水平鋪設(shè)的扁鋼進(jìn)行焊接，從而形成一個完成的接地網(wǎng)。因?yàn)樯降毓夥l(fā)電站的海拔與空氣濕度等問題，其腐蝕問題相對于地面光伏發(fā)電站而言更加嚴(yán)重。對此，就需要對發(fā)電站的接地裝置實(shí)行必要的防腐處理。首先，可以對接地裝置表面敷設(shè)一層熱鍍鋅材料。使用熱鍍鋅材料使發(fā)電站的線路更加安全、有效，其通過高溫?zé)釙r所形成的鋅合金層具備顯著的防腐效果；其次，接地裝置必須使用銅制材料。以為考慮到發(fā)電站接地裝置的重要性以及銅制材料的穩(wěn)定性、耐腐蝕性以及經(jīng)濟(jì)價值，綜合考慮之下，銅制材料是光伏發(fā)電站最理想的絕緣材料；最后，借助陰極保護(hù)法強(qiáng)化接地網(wǎng)的防腐效果。在光伏發(fā)電站中，合理預(yù)埋電位屬陰極的活潑金屬，并將其連接在保護(hù)金屬上。這樣的陰極保護(hù)法能夠顯著減緩腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

3 結(jié)語

綜上所述，本文所描述的山地光伏發(fā)電站電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案主要是當(dāng)前行業(yè)中使用較為普遍的設(shè)計(jì)方式，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)時刻總結(jié)工作中的不足，不斷創(chuàng)新、完善更加先進(jìn)、高質(zhì)量的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而促使山地光伏發(fā)電站的整體建設(shè)質(zhì)量得到穩(wěn)定提升。

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