光伏發電站電氣設備安裝與調試要點

蔡天龍,嚴智鋒

(中國水利水電建設工程咨詢西北有限公司,西安 710000)

光伏發電站應根據自身特點及情況制定完善的電氣設備安裝方案及調試方案,遵循相應的技術原則及要點,改善整體施工現狀,提升電氣設備安裝調試效果,達到預期目標。

1 光伏發電站電氣設備安裝

1.1 光伏廠區電氣設備安裝

光伏廠區電氣設備安裝過程中應深入分析逆變器效率情況、太陽輻射水平及系統損失,確定光伏組串所需的并聯路數,按照方陣的布置形式,結合項目所在地的光伏裝機容量需求,綜合進行施工。

組串式逆變器與10 kV箱變安裝。電氣設備安裝過程中需做好前期準備。逆變器安裝之前,開箱檢查是否有損壞、是否符合相關標準要求,根據技術規范進行安裝并進行現場試驗及驗收。10 kV箱變安裝過程中進行吊裝處理,就位后調整固定,外殼接地,根據規范要求開展試驗,確保安裝質量符合表1規范要求。

接地系統安裝過程中需完善施工流程及模式,如圖1所示。

表1 逆變器與10 kV箱變安裝規范

圖1 接地系統安裝流程Fig.1 Groundingsysteminstallationprocess

做好電纜加工及敷設,在現場進行電纜支架配置及安裝,敷設安裝直埋電纜。在現場進行整體電纜安裝,做好電纜試驗及防火封堵工作,提升施工質量及水平,防止出現電纜安裝問題。

1.2 組合式變電站電氣設備安裝

1.2.1 盤柜箱安裝

科學合理地進行基礎型鋼的安裝,選擇質量符合標準的型鋼材料,屏柜型鋼基礎水平誤差與不直度誤差控制在1 mm/m內,基礎誤差與不平行度全長在5 mm以內。盤柜箱安裝時,陳列盤柜頂部誤差控制在5 mm以內,相鄰兩盤邊盤柜面誤差控制在1 mm內。需嚴格控制設備安裝誤差,以免影響安裝質量。

1.2.2 二次接線施工

二次接線施工過程中需按照設計圖紙要求正確接線,所有配線處于牢固穩定狀態,盤柜中的配線不能存在接頭,各個端子配線數量在兩根以內,電流回路的截面積在2.5 mm2以上,控制回路在1.5 mm2以上,信號或弱電回路在0.5 mm2以上。所有走線槽都需平整固定,配線應與設計標準相符。不同電壓等級配線需分開走線,不可在相同電纜內排列。

1.2.3 電纜敷設安裝

施工前,在運輸車輛上進行預制艙固定,直立放置,不可傾倒或側放。吊裝施工計劃需按照規定程序進行審批,所有人員必須參與培訓,掌握專業技術及安全知識,上報甲方方案后檢驗吊裝箱體,箱體合格即可進行吊裝準備,仔細全面核實檢查,檢查設備安裝基準標記情況及方位標線情況,保證設備運輸到位,做好現場組織協調。電纜敷設應根據設計標準及技術操作規程進行保護管安裝、支架制作、電纜敷設及埋設、電纜固定、標識牌及走向標識的設置、電纜頭處理、電纜芯線綁扎,將綁扎間距控制在10～15 cm,確保所有安裝質量符合規范。

1.2.4 光纜敷設安裝

光纜敷設施工需按照當地區域環境特點明確敷設方法,確保光纜安全,采用人工或機械施工,如一般地區進行塑料管道鋪設,直接在溝底放置塑料管,不需制作專門的管道。如果局部地段土質疏松,應在溝底進行夯實施工。若是過路段,需設置鋼管進行保護,若是長途塑料管布設,需采用專門的接頭件密封,以免影響光纜敷設質量[1]。

1.3 土建支架安裝

土建支架安裝中,需進行螺旋鋼樁基礎施工。此施工技術操作速度快,不需要開挖土方,但基礎結構鋼材應用量較大,垂直度要求很高,可用于地形復雜的電氣設備固定支架施工中。在螺旋鋼樁施工中,使用機械設備將鋼樁直接擰入土體,不需進行混凝土澆筑、鉆孔及清孔,整體施工效率較高,但地基土對鋼結構防腐蝕性要求較高,應做好防腐施工。鐵塔施工中,根據區域地質特點及土壤勘察結果制定完善的施工方案計劃,按照太陽能光伏發電設備支架安裝施工標準,科學、準確完成安裝[2]。

2 光伏發電站電氣設備調試

2.1 繼電保護測試

繼電保護調試前應做好準備,檢查設計圖紙及供應商材料是否完備,檢查儀器儀表情況,收集機電二次原理圖的設計內容與供應商的二次圖紙及調試大綱,全面分析圖紙及供應商資料,做好現場標識處理,檢查不同保護屏、控制屏、開關等電氣設備是否處于性能合格狀態,檢查外觀有無損壞,對二次電纜的安裝情況進行檢查,檢查連接緊固性,檢查保護屏中的插件是否損壞。做好絕緣檢查,進行保護屏、開關回路的絕緣檢查,科學合理進行交流耐壓試驗,確保調試工作的有效開展。在直流電源送出方面,防止直流接地及短路,檢查回路有無寄生回路,檢查上級與下級熔絲、快速開關配合的安全性。進行開關操作回路檢查,完成保護裝置調試、開關傳動回路試驗、信號回路及四遙回路試驗、電壓回路及電流回路試驗[3]。

光伏發電站的繼電保護是確保電氣設備及系統安全運行的重要保障。在繼電保護調試過程中,應檢查保護裝置參數設置,包括動作時間、動作電流、動作電壓等,確保其與光伏發電站實際情況匹配,符合設計要求。進行保護裝置動作測試,模擬各種故障情況,如短路、過電流、過電壓等,觀察保護裝置的動作情況,根據測試結果進行參數調整及優化。對不同保護裝置之間的聯動進行測試,例如一個保護裝置動作時,觀察其他相關裝置的響應情況,確保各保護裝置之間聯動協調,校驗電流互感器的準確性及靈敏度,使用合適的校驗設備,檢測電流互感器的輸出信號,確保其與實際電流值相符[4]。

2.2 保護元件調試

對保護元件進行調試時,需檢查保護裝置的外部情況,令其符合設計標準要求,檢查屏內連線有無異常及標號是否齊全。對不同插件的插拔靈活性進行檢查,檢測焊接質量及集成電路型號,分析后板配線是否存在斷線,對屏上設備及端子排的內外連接狀況進行檢查。斷開保護屏端口與外引電纜回路,利用1000 V搖表檢測回路對地情況進行耐壓試驗,檢驗逆變電流的自動化啟動性能,在各種類型電壓指標下,對逆變電源的輸出電壓穩定性進行檢查,測試保護定值的輸入準確性及整定準確性,檢驗保護定值與裝置在不動作與動作狀況下的不同功能回路輸出與信號準確性。在保護元件調試過程中,根據具體的規范標準進行保護裝置外部檢驗,在保護屏端子的位置斷開所有外引回路及電纜,將電流與電壓、直流控制信號回路分別進行端子連接,采用搖表進行不同回路對地測量及回路之間1 min絕緣電阻測量。完成保護裝置逆變電流調試工作,在80%額定電壓下對逆變電源的自動化啟動性能進行檢測,在80%與115%額定電壓下對逆變電源的輸出電壓及穩定性進行檢驗[5]。

2.3 系統保護調試

系統保護調試是確保發電站安全運行的重要環節,主要包括以下幾方面:①過電流保護。使用適當的過電流保護裝置來監測保護電氣設備,檢測電流異常情況,如短路或過負荷,及時切斷電路,防止設備損壞或發生火災。②過電壓保護。安裝過電壓保護裝置,令光伏發電系統免受過高電壓的影響,監測并限制電壓超過設定值的情況,保護設備,避免電壓過載。③接地故障保護。光伏發電系統應配備可靠的接地故障保護裝置,發生接地故障時及時切斷電路,消除安全隱患。④溫度保護。根據電氣設備額定溫度范圍選擇合適的溫度保護裝置,監測設備溫度,在溫度超過安全范圍時觸發保護動作,防止設備過熱損壞。⑤短路保護。對電纜及設備進行短路保護設置,使用熔斷器、斷路器或其他保護裝置檢測并切斷電路中的短路故障,降低火災及設備損壞風險。

調試工作中要做好整組傳動試驗、帶負荷試驗。在帶負荷試驗過程中,采用一次負荷電流及合適的工作電壓進行電壓與電流相位關系測量,對3U0與3I0進行回路接線檢查,明確其是否符合保護裝置標準規范。對交流電壓及電流數據值進行測量,以實際的負荷作為基準,對電流及電壓互感器變化進行檢驗,做好保護定值與開關量狀態的檢查[6]。

2.4 電氣設備調試

電氣設備調試需按照被試表的準確度與量程科學合理進行分析,調整設備檢查表計外觀,使其符合技術規程。對試驗結果進行對比分析,結合變化趨勢及變化規律完成分析判斷。開展溫度濕度試驗時,要進行被試品溫度及空氣溫濕度檢測,戶外試驗應保證天氣良好,空氣相對濕度在80%以內。為確保電氣設備調試工作符合要求,需遵循以下要點:①檢查確保光伏發電系統的所有電氣設備及線路正確接地,提供電氣安全保護。檢查所有電纜連接是否牢固可靠,沒有松動或接觸不良的情況,確保電纜規格與容量符合設計要求。②調試逆變器的運行參數,包括輸入和輸出電壓、頻率、功率因數等。驗證逆變器的工作狀態,根據實際情況進行調整及優化,確保配電系統的穩定性及可靠性。檢查開關、斷路器、熔斷器等設備是否正常工作,根據需要進行調整及測試。③對光伏發電系統保護裝置進行調試,包括過電流保護、過電壓保護、短路保護等,確保保護裝置的設置及響應時間符合設計要求。調試數據監測系統,包括數據采集、傳輸及存儲等功能,確保系統能夠準確監測并記錄光伏發電系統的運行數據。④進行系統運行測試,包括正常運行測試、故障切換測試、并網運行測試等,驗證系統在各種工作條件下的性能及穩定性。進行安全檢查,確保光伏發電站符合相關安全標準及規定。檢查火災安全設施、人員防護設備等,確保工作環境的安全性。光伏發電站電氣設備的調試應由專業人員完成,遵循相關安全操作規程,在調試過程中應注意保護設備及人員安全,避免發生意外[7]。

3 結束語

在光伏發電站繼電保護安裝過程中,應做好光伏廠區電氣設備與組合式變電站電氣設備的安裝,確保盤柜箱、二次接線、電纜及光纜、土建支架安裝質量符合規范標準。完成安裝施工后,需進行光伏發電站電氣設備調試,完善繼電保護測試、保護元件調試、系統保護調試及電氣設備調試,確保所有電氣設備能夠安全穩定運行。