光伏電站電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的探討

【摘要】隨著科技的不斷進(jìn)步，新興產(chǎn)業(yè)也在不斷的崛起，光伏電站較傳統(tǒng)電站有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如見效快、工期短、成本低等等，國家和地方的政策也支持光伏電站的發(fā)展，這就引起了各界人士的關(guān)注。如今，光伏電站電氣系統(tǒng)在不斷的完善，同時(shí)也提高了施工質(zhì)量，這不僅響應(yīng)了國家號(hào)召，還增加了企業(yè)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，本文對(duì)光伏電站電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】光伏電站；電氣系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

引言

隨著我國的人口在不斷的增長，有些能源又是相對(duì)固定的，這就給環(huán)境和能暖帶來了極大的挑戰(zhàn)，因此我們可以充分的利用可再生資源，充分利用太陽能的優(yōu)勢(shì)。隨著光伏發(fā)電廠的崛起，也在不斷的擴(kuò)大光伏發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模、數(shù)量及應(yīng)用。要想光伏發(fā)電廠得以有效持續(xù)的運(yùn)行，就要將電站中電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做到最合理，從而保證人們的生產(chǎn)生活。

1、光伏支架的選型與設(shè)計(jì)

1.1 基礎(chǔ)的選型獨(dú)立基礎(chǔ)、預(yù)制樁基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、鋼螺旋樁基礎(chǔ)、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)組成了光伏支架。

1.1.1 獨(dú)立基礎(chǔ)：獨(dú)立基礎(chǔ)是進(jìn)行電站電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，獨(dú)立基礎(chǔ)的應(yīng)用也是相當(dāng)廣泛的，也具有簡單的形式，但是需要將其埋在比較深的地方，因此就造成了回填量和開挖量比較大。

1.1.2 預(yù)制樁基礎(chǔ)：可以批量的制作預(yù)制樁基礎(chǔ)，在施工過程中速度也比較快，施工簡單。但是需要將樁體壓入土內(nèi)，這時(shí)容易發(fā)生斷裂，這就需要將樁體進(jìn)行加固，在無形中增加了成本。

1.1.3 條形基礎(chǔ)：埋置的深度不用太深是條形基礎(chǔ)最主要的優(yōu)點(diǎn)，但是要使用較多的混凝土，一般在所需承載力小的光伏支架中使用。

1.2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。風(fēng)雪荷載、溫度荷載、支架、光伏組件自重、地震荷載是光伏組件支架上的基礎(chǔ)荷載。風(fēng)荷載主要起到了控制的作用，因此在穩(wěn)定的風(fēng)荷載的作用下，基礎(chǔ)可能出現(xiàn)破壞的現(xiàn)象，在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量避免這一顯現(xiàn)，避免破壞的產(chǎn)生。

1.3 連接設(shè)計(jì)。連接的設(shè)計(jì)是光伏支架設(shè)計(jì)的重中之重，包括螺栓連接和焊接。螺栓連接的優(yōu)點(diǎn)有很多，如可以較強(qiáng)的適應(yīng)結(jié)構(gòu)的變形，鋼用量小，方便制作，施工快其簡單；焊接的施工速度比較慢，成本高，用鋼多，而且在焊機(jī)進(jìn)行工作時(shí)要隨時(shí)保證通電，而且受外界環(huán)境條件的影響較大，因此在光伏支架使用中，一般使用螺栓連接。

2、光伏電站電氣主接線設(shè)計(jì)

在對(duì)電氣主接線進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮多種因素，如電池的布陣、接入的方式、設(shè)備的特點(diǎn)等等，要本著供電可靠、運(yùn)行靈活、接線簡單、節(jié)約成本的原則。當(dāng)光伏電站的升壓等級(jí)高時(shí)，內(nèi)部的接線也存在升壓的情況，這時(shí)就要綜合成本和主接線技術(shù)進(jìn)行綜合考慮，找出最合適的電氣主接線的方式。

電系統(tǒng)電壓的等級(jí)0.38KV是大多數(shù)的光伏電站所采用的等級(jí)，在電系統(tǒng)中，采用照明和動(dòng)力相中和的直接接地法。在經(jīng)濟(jì)允許的情況下，站用電的工作電源要從外網(wǎng)引入，連接時(shí)使用備用電源，電源的自動(dòng)投入裝置安裝在兩路電源的中間位置。如果是小規(guī)模的光伏電站，占地面積也比較小，就需要引接的裝置是自站用的低壓配電裝置；如果是規(guī)模較大、占地較大的光伏電站，就要選取截面比較大的電纜，相鄰的箱變互相備用。

3、光伏電站電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)

如果是規(guī)模較大的光伏電站，由于占地面積較大，就需要采用輻射式進(jìn)行連接，雖然一個(gè)單元的故障對(duì)整個(gè)光伏電站產(chǎn)生不大的影響，但是就需要設(shè)計(jì)更多的電纜數(shù)量和開關(guān)數(shù)量，因此，要想減少開關(guān)的數(shù)量和電纜的數(shù)量，我們一般采用個(gè)單元與母線T式的連接方式，再根據(jù)實(shí)際的經(jīng)濟(jì)狀況來確定電纜的數(shù)量和開關(guān)的數(shù)量。而綜合的敷設(shè)方式一般使用在有山地和丘陵的光伏發(fā)電站中。

直接敷設(shè)是平地光伏電站采用的放置電纜的方式，這種直接敷設(shè)的方式一般埋置在有凍土的地方，在西北部的光伏電站，由于氣溫寒冷，凍土也很深，這就增加了電纜埋設(shè)的工程量，也常常不進(jìn)行回填，因此，在這種地方的光伏電站選擇光纜時(shí)，要選擇耐寒的電纜，電纜的長度也要加長，在電纜的外部要加上電纜保護(hù)管，防止電纜的損壞。這樣不僅可以節(jié)約成本，減少投資，還可以保證光伏發(fā)電廠的正常運(yùn)行。電纜架橋和直埋相結(jié)合的方式一般用于山地的光伏電站中，電纜的橋架高度要高于四十公分，材質(zhì)一般采用玻璃鋼橋架。

4、光伏電站的防雷接地設(shè)計(jì)

4.1 直擊雷防護(hù)。由于在光伏發(fā)電站的運(yùn)行過程中，需要用到大量的電池組件，如在獨(dú)立避雷裝置中，要設(shè)置多個(gè)，但是保護(hù)的范圍是有限的，這就大大的增加的施工的成本，如果設(shè)置不當(dāng)還會(huì)影響發(fā)電廠的正常運(yùn)行，在實(shí)際中，我們一般采用可靠接地的方式進(jìn)行避雷。為了達(dá)到防雷的目的，我們要將方陣支架上的金屬構(gòu)件和所有的電池組件有效的連接在一起。如果直擊雷幾種了金屬框架，就可以通過接地線路將雷引入大地進(jìn)行分散。而在光伏電站的建筑物上只需設(shè)置屋頂避雷即可，當(dāng)雷擊中避雷裝置時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生高電位，進(jìn)而威脅著工作人員和設(shè)備的安全。為了減少這種現(xiàn)象的發(fā)生，利用均壓環(huán)是最簡單的解決辦法，利用均壓環(huán)將地電位的導(dǎo)體相互連接起來，這樣當(dāng)有電流通過時(shí)，就會(huì)形成一個(gè)等位電流，從而保證有害的電位差不產(chǎn)生，保護(hù)人們和設(shè)備的安全。

4.2 感應(yīng)雷防護(hù)。靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)都可以產(chǎn)生感應(yīng)雷，而且?guī)茁适呛芨叩模矊?duì)電子設(shè)備造成了極大的威脅，防止感應(yīng)雷進(jìn)入室內(nèi)，對(duì)室內(nèi)的電子設(shè)備造成危害，是防感應(yīng)雷的主要目的。這時(shí)，可以將無間隙金屬氧化鋅避雷器安裝在各個(gè)變箱的出線處，從而達(dá)到防雷的作用。

5、結(jié)語

隨著人們的用電量越來越大，光伏電廠的應(yīng)用也越來越廣泛，要想使光伏電廠能有持續(xù)有效的運(yùn)行，對(duì)光伏電站的電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是必不可少的，只有設(shè)計(jì)出合理的電氣系統(tǒng)，才能夠保證人們的正常的生產(chǎn)和生活。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李安定.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程[M].北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，2001.

作者簡介：王宏（1972-），男，安徽霍邱人，本科，國網(wǎng)霍邱縣供電公司，助理工程師。研究方向：照中級(jí)工程師和配電線路高級(jí)技師發(fā)展。