山地光伏發(fā)電站電氣系統(tǒng)設計主要環(huán)節(jié)探究

汪劉運

（江蘇林洋新能源科技有限公司，江蘇南京 210000）

山地光伏發(fā)電站電氣系統(tǒng)設計主要環(huán)節(jié)探究

汪劉運

（江蘇林洋新能源科技有限公司，江蘇南京 210000）

隨著社會的不斷發(fā)展以及電氣化設備的不斷應用普及，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，主要是借助半導體界面的光生伏特效應將光能轉變?yōu)殡娔艿囊环N發(fā)電技術。為了在山地地區(qū)更好的建設光伏發(fā)電站，本文詳細分析山地光伏發(fā)電站電氣系統(tǒng)的設計環(huán)節(jié)。

山地地區(qū) 光伏發(fā)電站 電氣系統(tǒng) 設計

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，光伏電站當中電氣系統(tǒng)的設計重點顯得尤為重要。按照山地光伏發(fā)電站電氣系統(tǒng)的設計經(jīng)驗以及設計標準，從電氣主接線設計以及防雷等方面進行分析，為今后山地光伏發(fā)電站電氣系統(tǒng)設計提供理論性優(yōu)化依據(jù)。

1　山地光伏發(fā)電站電氣系統(tǒng)設計中主接線設計

山地光伏發(fā)電站的電氣系統(tǒng)當中，電氣主接線的設計非常重，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、裝機規(guī)模、接入系統(tǒng)的模式、場站的布置以及實際使用設備的特點等因素實行綜合性的分析，促使主接線設計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，就應當對主接線方式實行重點改進、優(yōu)化，從經(jīng)濟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)絡共同應用的中性點直接接地系統(tǒng)［3］。當經(jīng)濟條件允許時，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，可以將逆變器的負荷用電通過低壓配電裝置進行連接并供電。當光伏發(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行連接，并保障電纜供電壓力的合理性。逆變器區(qū)域負荷的供電用電盡量由變電箱進行控制，并從低壓側引接線路，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、補救，實現(xiàn)備用目的。

2　山地光伏發(fā)電站電氣系統(tǒng)設計中防雷接地設計

因為在山地地區(qū)建設光伏發(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、接地設計顯得尤為重要［4］。

2.1山地光伏發(fā)電站的防雷設計

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

（1）感應雷防護。感應雷主要是由靜電感應而形成的雷擊，也有可能是由電磁場形成。因為山地光伏發(fā)電站的特殊形式，其遭受感應雷擊的可能性比較高，對發(fā)電站內(nèi)部的設計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，為了有效的強化光伏發(fā)電站的防雷效果，可以在直流側設置一個雷擊防護裝置，并對線路的絕緣效果實行全面的強化；（2）直擊雷防護。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，如果涉及獨立的防雷裝置，則保護效果并不會十分理想，并且因為電池組件的數(shù)量較多，還會導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架，并將該金屬構架與地面保持有效的連接，從而達到有效的方式目的。

2.2山地光伏發(fā)電站的接地設計

山地光伏發(fā)電站接地網(wǎng)絡主要是使用水平接地網(wǎng)為主，以垂直地極為主要鋪設方式，水平接地極的連接主要是使用電能傳導性較好的材質(zhì)，其實際的規(guī)格需要按照工程的詳細情況進行設計，垂直接地極普遍是使用鍍鋅鋼管，將其與水平鋪設的扁鋼進行焊接，從而形成一個完成的接地網(wǎng)。因為山地光伏發(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)電站而言更加嚴重。對此，就需要對發(fā)電站的接地裝置實行必要的防腐處理。首先，可以對接地裝置表面敷設一層熱鍍鋅材料。使用熱鍍鋅材料使發(fā)電站的線路更加安全、有效，其通過高溫熱時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，借助陰極保護法強化接地網(wǎng)的防腐效果。在光伏發(fā)電站中，合理預埋電位屬陰極的活潑金屬，并將其連接在保護金屬上。這樣的陰極保護法能夠顯著減緩腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

3　結語

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

［1］羅煒.關于高壓變電站電氣一次設計應注意問題的研究［J］.城市建設理論研究：電子版，2014（20）：998-1001.

［2］曾桂平，張利軍.電動支架式潛孔鉆機在山地光伏電站中的應用［J］.能源與節(jié)能，2015（6）：74-75.

［3］樸璁.淺談大唐魯北發(fā)電有限責任公司火力發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)的性能與設計［J］.科學導報，2016（2）.

［4］李佳.顆粒物料定量稱重、灌裝控制系統(tǒng)的設計方案探究［J］.黑龍江科技信息，2015（2）：1100-1101.

［5］趙忠國.船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性保障技術探究［J］.科技創(chuàng)新與應用，2016（12）：9-10.