分布式并网光伏发电系统的设计.docx

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分布式并网光伏发电系统的设计

华准6MW分布式光伏发电项目

4MWp龙蓬子站

10kV升压站初步设计说明书

工程设计证书A232000043

江苏南京

二○一五年九月

项目负责人：

审核：

校对：

设计：

目录

1总的部分3

1.1设计依据3

1.2设计遵循标准及规范3

1.3工程建设必要性及规模4

1.4项目概述4

1.5系统接线5

2系统部分5

2.1电力系统5

2.2系统继电保护及安全自动装置5

2.3调度自动化6

2.4系统通信7

3电气一次部分7

3.1电气主接线7

3.2短路电流及主要设备、导体选择8

3.3绝缘配合及过电压保护9

3.4雷电过电压保护9

3.5接地10

3.6电气设备布置及配电装置10

3.7站用电及照明10

3.8电缆设置11

4电气二次部分11

4.1计算机监控11

4.2系统概述11

4.3系统监控范围12

4.4系统构成12

4.5系统功能13

4.6继电保护13

4.7二次设备的布置14

5．直流系统14

1总的部分

1.1设计依据

1）南京南瑞太阳能科技有限公司与东南大学建筑设计研究院

有限公司电力工程设计研究分院签订的工程设计服务合同

2）华准6MW分布式光伏发电项目4MWp龙蓬子站接入系统报告

1.2设计遵循标准及规范

火力发电厂设计技术规程（DL5000-2000）

火力发电厂初步设计文件内容深度规定（DL/T5427-2009）

火力发电厂厂用电设计技术规定（DL/T5153-2002）

火力发电厂和变电所二次接线设计技术规程（DL/T5136-2012）

电力工程直流系统设计技术规程（DL/T5044-2004）

火力发电厂和变电所照明设计技术规定（DL/T5390-2007）

电力工程电缆设计规范（GB50217-2007）

电缆防火措施设计和施工验收标准（DLGJ154-2000）

高压配电装置设计技术规定（DL/T5352-2006）

导体和电器选择设计技术规定（DL/T5222-2005）

建筑物防雷设计规范（GB50057-2010）

交流电气装置的过电压保护和绝缘配合（DL/T620-1997）

交流电气装置的接地设计规范（GB\T50065-2011）

火力发电厂厂内通信设计技术规定（DL/T5041-2012）

继电保护和安全自动装置技术规程（GB14285-2006）

电测量及电能计量装置设计技术规程（DL/T5137-2001）

火力发电厂与变电所设计防火规范（GB50229-2006）

35KV~110KV变电所设计规范（GB50059-2011）

电能质量电压波动和闪变（GB12326-2008）

电能质量电力系统供电电压允许偏差（GB12325-2008）

太阳能光伏与建筑一体化应用技术规程（DGJ32/J87-2009）

民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范（JGJ203-2010）

光伏发电站设计规范（GB50297-2012）

工程建设标准强制性条文-电力工程部分。

1.3工程建设必要性及规模

华准6MW分布式光伏发电项目4MWp龙蓬子站位于华准厂区内，总装机容量为3.1174MWp。

光伏发电是直接利用太阳能发电的一项高新技术，它具有许多优点，如：

安全可靠、无噪声、无污染，能量随处可得，不受地域限制，无需消耗燃料，无机械转动部件，故障率低，维护简便，可以无人值守，建站周期短，规模大小随意，无需额外架设输电线路，可以方便地与建筑物相结合等。

这些优点都是常规发电和其他发电方式所不可比拟的。

太阳能光伏并网发电是一个前途光明且又极具社会效益的项目。

本工程光伏发电项目的兴建不仅能减少对电网电力的消耗，减轻当地电网的压力，使用绿色能源，起到节约传统能源的作用，有助于提升企业形象，也可以提高市的城市形象。

综上所述，项目的建设符合产业政策的发展方向，带来较好的社会效应，所以项目的建设是可行和必要的。

1.4项目概述

华准6MW分布式光伏发电项目4MWp龙蓬子站位于市华准厂区内，总装机容量为3.1174MWp。

整个电站由下列系统构成：

光电转换系统、汇流系统、逆变系统、升压系统、防雷接地系统、电气保护系统、接入系统、中央监控系统、通信系统等。

本工程通过1回10kV电缆接入龙蓬装备现有10kV配电室。

1.5系统接线

本期工程采用多支路上网的“积木式”技术方案，分块发电、集中并网方案，将系统分成3个光伏并网发电单元，分别经过升压变压器-10KV配电装置，最终实现将整个光伏电站以10KV电压等级接入地区电网。

升压站10kV接线方式为单母线接线，1回10kV进线，分别接入光伏发电单元，1回10kV联络线接入地区电力系统。

2系统部分

2.1电力系统

本次设计按照接入系统可行性研究报告及审查意见给定的条件，本工程通过1回10kV电缆通接入龙蓬装备现有10kV配电室，光伏站内10kV母线为单母线接线，10kV母线1回出线。

光伏阵列区域共设有3台容量为1000kVA的变压器，电压比为10kV/0.315kV/0.315kV。

2.2系统继电保护及安全自动装置

按稳定计算及有关技术规程要求，贯彻执行国电公司、规划总院、省电力公司有关继电保护及安全自动装置的配置和反事故措施精神。

1、保护装置配置

10kV联络线：

三段式电流保护

2、自动装置配置

为防止光伏电站发生非计划性孤岛现象，避免孤岛效应危及线路、维护人员和用户的生命安全，干扰电网的正常合闸，以及使得孤岛中的频率和电压失去控制。

光伏逆变器本身自带防孤岛保护功能，能够满足电站安全运行的要求。

本期工程拟在光伏电站侧配置电能质量在线监测装置和低周低压解列装置，以满足安全运行的要求。

2.3调度自动化

2.3.1调度关系及调度管理

华准6MW分布式光伏发电项目4MWp龙蓬子站，所发电量为自发自用，余电上网。

发电系统性质为分布式光伏系统。

光伏电站调度关系为地调调度,站内的远动信息采集处理由计算机监控系统负责实现。

2.3.2配置及要求

根据《地区电网调度自动化设计技术规程》、《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定》等有关文件进行本工程的系统调度自动化设计。

主要设计范围为有关调度系统接口、华准6MW分布式光伏发电项目、龙蓬现有10kV配电室、通道要求及附属设备选择等。

地调

地调以1路GPRS网络方式接收本光伏电站的远动信息，运动信息内容需满足国家电网公司Q/GDW617—2011《光伏电站接入电网技术规定》的相关规定。

华准6MW分布式光伏发电项目4MWp龙蓬子站

光伏电站本期工程配置计算机监控系统及DTU，对逆变器、直流表、汇流箱、环境采集器等设备的运行状态、参数进行采集和传输。

2.3.3电能量计费

根据《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定》及资产分界原则，本方案暂按在产权分界点和光伏电站并网点侧各设置计量电能表一块，电能量计费表精度要求为0.2s级，电能表采用静止式多功能电能表，至少应具备双向有功和四象限无功计量功能、事件记录功能，配有标准通信接口，具备本地通信和通过电能信息采集终端远程信息的功能，采集信息应接入电网调度机构的电能信息采集系统。

本期需在光伏电站内配置计量开关柜1面（内含计量表及终端服务器），安装于光伏电站的开关柜室内。

计量用电流互感器、电压互感器的精度分别达到0.2s、0.2级。

2.3.4电能质量监测装置

太阳能光伏发电系统通过光伏组件将太阳能转化为直流电能，再通过并网型逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流，并入电网，在将直流电能经逆变转换为交流电能的过程中，可能会产生部分谐波及直流分量。

根据《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定》的要求，本期在光伏电站侧装设满足IEC61000-4-30-2003《电磁兼容第4-30部分试验和测量技术-电能质量》标准要求的A类电能质量在线监测装置一套，配置在光伏电站侧，监测电能质量参数，包括电压、频率、谐波、功率因数等。

2.4系统通信

根据烟台电网调度自动化系统要求，考虑本站容量、电压等级及在电网中的位置，本工程设计自动化设备（DTU）一套，该设备为无硬盘、无风扇，具有遥测、遥信、遥控功能，配置至少一个网口和一个RS-232口，具备104和101规约。

规约需通过电力工业设备及仪表质量检验测试中心远方终端质检站的测试认证。

光伏电站自动化数据同时提供网络和RS-232串口方式，数据传送至县调配网主站系统。

10kV并网运行信息统一采集后，通过一套SDH光传输设备和PTN设备经光纤通道传输至地调。

3电气一次部分

3.1电气主接线

3.1.1升压站的建设规模

（2）10kV进线：

1回；

（3）10kV出线：

1回；

（4）母线设备1套。

3.1.210kV电气主接线

本期工程共上1回10kV联络线间隔；1回出线间隔；1回母线设备间隔；10kV母线为单母线接线。

3.1.3各级电压中性点接地方式

10kV系统为中心点不接地系统；400V为中性点直接接地系统。

3.2短路电流及主要设备、导体选择

3.2.1短路电流水平

短路电流水平：

25KA

3.2.2外绝缘爬电距离

本工程电气设备的外绝缘泄漏比距要求不小于2.5mm/KV。

3.2.3主要设备的选择

（1）变压器

1）采用无载调压三相三绕组双分列变压器，容量1MVA。

2）升压型变压器；

3）变压器的冷却方式推荐采用自然油循环风冷（ONAF）;

4）额定电压为：

10±2x2.5/0.315-0.315kV;

5）接线组别为D,yn11,yn11;

6）短路阻抗电压为UK=6%

（2）10KV金属铠装移开式开关柜

10kV开关采用户内手车式开关柜，内装真空断路器或SF6断路器，主变压器回路断路器要求配用进口真空泡。

额定电流为1250A，额定开断电流为25kA。

（3）站用电源

站用电系统采用380V供电，接自市电。

3.2.4导体选择

10kV联络线采用电缆进线，按3.2MWp的容量选择。

10kV进线导线采用电缆，按3台变容量选择。

各级导体选择结果见下表：

回路名称

回路电流（A）

选用导体

导体载流量（A）

进线

185

ZRC-YJV22-18/30-3x95

305

出线

185

ZRC-YJV22-18/30-3x95

305

3.3绝缘配合及过电压保护

（1）电气设备绝缘配合，参照中国国家行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护绝缘配合》确定的原则进行。

（2）10kV氧化锌避雷器按GB1032-2000《交流无间隙金属氧化物避雷器》及DL/T804-2002《交流无间隙金属氧化物避雷器的使用导则》中的规定进行选择。

（3）10kV电气设备绝缘水平

设备名称

设备耐受电压值

雷电冲击耐压（kV,峰值）

1min工频耐压（kV,有效值）

全波

截波

内绝缘

外绝缘

内绝缘

外绝缘

变压器

75

75

30

35

断路器断口间

75

75

30

42

3.4雷电过电压保护

（1）变压器的绝缘配合

本工程选用三相电力变压器，根据过电压规程要求，变压器由10kV侧的避雷器保护。

（2）10kV配电装置的雷电过电压保护，母线设置避雷器。

（3）防直击雷：

10KV升压站为全户内设计，防直接雷采用屋顶敷设避雷带的方式。

3.5接地

电气配电间及室外设备设置以水平接地体为主，以垂直接地体为辅的人工接地网，并满足有关规程的要求。

为防止接地装置的腐蚀，接地体材料均采用热镀锌处理，水平接地体采用40×4扁钢，垂直接地体采用L50×50×5的角钢。

电气设备接地电阻不大于1欧姆。

电子设备间的二次设备保护屏自带铜排应与电缆沟内沿支架敷设接地铜排相连，接地铜排用4根截面不小于50mm2的铜绞线与室内接地干线相连，铜排的连接应采用铜焊。

系统各设备的保护接地、工作接地（也称逻辑接地）均不得混接，保护接地应一点接地。

所有的屏柜体、打印机等设备的金属壳体可靠接地。

3.6电气设备布置及配电装置

本工程新建光伏升压站，光伏升压站设在龙蓬厂区内，设高低压配电间、电子设备室。

10kV配电装置采用单列布置在配电室内；直流屏、公用测控屏、电度表柜以及系统远动测量通信等设备布置在电子设备间内。

3.7站用电及照明

3.7.1照明网络电压

照明系统分正常照明与事故照明两大类。

事故照明系统采用带蓄电池的应急灯。

照明网络电压为交流380/220V。

3.7.2照明供电方式

本工程照明及动力系统采用TN-C-S系统。

交流正常照明系统为光伏电站正常运行时供全厂运行，维护，检修，管理等使用。

正常照明由低压站用开关柜供电。

屋面不考虑照明，电气配电间正常照明灯具采用节能荧光灯，应急状态下采用带蓄电池的节能灯。

在各疏散出口设置疏散指示灯。

电气配电间内的高、低压配电柜和母线正上方不得安装灯具。

3.8电缆设置

变电站内的配电装置和电子设备间之间采用电缆沟的连接方式。

4电气二次部分

4.1计算机监控

本变电站采用成熟先进的计算机监控系统。

采用分层分布式网络结构，按满足无人值守的要求设计。

计算监控系统完成对电站内所有设备的实时监视和控制，数据统一采集处理，资源共享，不再另外设置常规的控制屏及模拟屏。

测控装置采用交流采样技术采集电气模拟量信号。

保护动作及装置报警等重要信号采用硬接点方式接入测控单元。

远动数据传输设备冗余配置，计算机监控主站与远动数据传输设备信息资源共享，不重复采集。

计算机监控系统具备防误闭锁功能，能完成全站防误操作闭锁。

全站共用一套GPS对时系统。

计算机监控系统具有与当地电力调度数据专网的接口，软硬件配置能支持联网的网络通信技术以及通信规约的要求。

4.2系统概述

本期工程升压变及10kV系统采用变电站综合自动化系统，采用分层分布式系统，设备布置配电间内。

4.3系统监控范围

10kV变压器及10kV配电中心所有开关、10kV母线PT、直流系统及站用电系统。

a.升压变

遥测量：

两路低压进线的电气参数，每路包括：

三相电流、三相电压、频率、功率因数、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度等。

遥信量：

10kV高压负荷开关位置信号、低压断路器位置信号、低压隔离开关熔断器组位置信号、小空开位置信号、高压侧熔断器熔断信号、箱变门打开/关闭信号。

b.10kV出线

遥测量：

Ia，Ic，P，Q，Wh，Varh

遥信量：

保护动作，装置故障，断路器分、合闸位置，手车位置，控制回路断线，弹簧未储能

4.4系统构成

变电站综合自动化系统采用分层分布式系统，系统分为两层：

变电站层（即站控层）和间隔层。

变电站层：

由监控主机、远动主机、通讯网络。

站控层的设备均通过通讯网卡连接，再和间隔层的设备用通讯线相连。

间隔层：

包括继电保护和测控装置等。

用来实现对相关设备进行保护、测量和控制等功能。

各测控单元保留手动操作分、合闸功能。

各间隔层的单元互相独立、互不影响。

间隔层设备工作独立于系统，不受站控层影响。

各间隔层单元按站内一次设备配置。

4.5系统功能

（1）电站设备的保护和控制。

（2）数据采集与处理、故障录波。

（3）统计及计算、谐波分析。

（4）变电站运行安全工业摄像监视。

（5）自动电压/无功综合控制。

（6）电站设备的指令操作控制。

（7）人机汉字界面显示。

（8）打印各类报表。

（9）规约处理及远程通讯。

（10）数据库管理。

（11）系统时钟同步管理。

（12）系统授权管理。

（13）培训仿真。

（14）操作票功能。

（15）远程维护功能。

（16）系统自检与多机无扰动切换。

（17）WEB浏览。

4.6继电保护

保护配置原则按《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB14285-2006）规定。

1）变压器保护：

变压器非电量保护：

变压器重瓦斯、变压器轻瓦斯、变压器高温、变压器超高温、压力释放阀动作、变压器油位低。

电量保护由负荷开关所配快熔保护。

2）10kV汇集线保护：

采用三段式过流保护，实现线路快速动作。

3）10kV联络线保护：

三段式电流保护

4）10kV其他保护

在10kV开关柜出口处配置频率电压紧急异常控制装置和电能质量在线监测装置，实现低周低压解列装置、高周高压切机。

4.7二次设备的布置

主要二次设备组屏原则

（1）变电站二次设备柜体结构，外形及颜色均统一标准。

（2）监控系统组屏原则

10kV线路组一面公用测控屏；10kV出线采用测控保护一体化装置，装设在相应的开关柜上。

5．直流系统

本期设计中直流系统的电压采用DC220V，全厂公用一套直流系统，采用一组阀控式铅酸蓄电池组，电池组容量按2小时放电进行计算，容量为50Ah，直流系统采用高频开关充电装置，按N+1的原则进行配置。

直流系统采用单母线接线的方式。