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關于地面光伏電站中高壓一次設備的詳細介紹

固德威光伏逆變器 ? 來源:固德威電源科技 ? 作者:固德威光伏逆變器 ? 2021-10-09 11:00 ? 次閱讀

大型地面電站由于占地面積的原因,適合新建的地方通常是距離城市較遠的曠野甚至荒漠。所以發出來的電需要經過升壓,長途運輸才能送到使用者的手里。隨著大型光伏地面電站進入大規模應用階段,從逆變器到110kV或220kV送出的過程,離不開一系列的升壓、保護、測量、監控等中高壓一次設備的配套保障。

同時,在光伏組件功率及子陣的逐步增大,容配比擴大的情況下,對中高壓電器的多樣化需求,穩定性需求也在逐步的提升。下面基于常見的3.15MW子陣的設計方案對所涉及的中高壓元件、設備進行詳細介紹:

35kV箱式變壓器

箱變通常分為歐式箱變和美式箱變,一般在人員較多,考慮美觀性及安全性等方便時采用歐式箱變,造價偏高。而當環境較偏僻時,可選用美變。

美變具有結構緊湊,成本較低。從結構及元件上來看,美變通常采用插入式熔絲,后備熔絲+負荷開關組成,變壓器多為油變;而歐式箱變通常采用SF6負荷開關+熔斷器組合電器,并且支持環網供電和終端型,變壓器多為干變。此處的干變和油變主要區別在于絕緣介質,干變通常是由環氧樹脂等作為絕緣介質,油變則是采用變壓器油作為絕緣介質。根據光伏項目的特點目前常用的是美式箱變。

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箱變內的元件:

熔斷器:通常采用XRNT型熔斷器,在過電流或短路時,熔斷器熔斷,內部彈簧跳開,撞針會通過相關機械連鎖,使得負荷開關跳閘。當然,我們在其他場合可能會看到使用斷路器的保護方式,熔斷器的保護相較于斷路器特點是速度快,在故障時可短時間切除,保護變壓器。通常短路可以做到20ms以內開斷,而中壓負荷開關通常需要100ms左右的分閘時間,斷路器則大概在40~80ms。所以,熔斷器更適合用于執行短路保護。

負荷開關:根據絕緣介質的區別,通常分為空氣型、SF6絕緣型。不管哪種,負荷開關的工作僅可以開斷額定電流范圍內的電流。比如630A的負荷開關,在額定電壓下,開斷電流不可大于630A。通常需要和熔斷器組合使用,實現全面的保護。

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空氣型負荷開關

全絕緣環網柜及C-GIS:在傳統配網中為了提供供電可靠性的配電設備,使供電網連接成環形,形成環網供電。具有結構簡單,體積小,價格低等特點。憑借帶電件全密封在SF6氣體中的結構優勢,也逐步在惡劣環境及出口集裝箱式變壓器保護回路中得到大量應用。該柜體的采用可以使方案變得更加靈活。

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全絕緣環網柜的結構緊湊,有搭配熔斷器組合電器的方案(比如F單元)。可用作光伏電站內的變壓器高壓側保護柜。動作原理依然是在過電流時,熔斷器熔斷后撞針推動負荷開關機構分閘,同時使得線路接地開關接地,保證線路安全。

35kV開關柜

經過35kV箱變后,幾個子陣的電流經過集電線路,匯集成一路大電流匯集至35kV配電室內的開關柜,通常型號為KYN61-40.5。根據項目規模,幾路電源進線經過斷路器后匯集至35kV開關柜主母線,再由35kV主母線直接連接至主變壓器。這一組柜子中,通常根據不同的功能又分為電源進線,PT柜,主變進線柜,接地變,和SVG線路保護柜等。下面就根據不同類型的柜子特點分別作結構介紹:

電源進線柜:主要由斷路器,電流互感器,帶電顯示器,避雷器,接地開關,零序電流互感器等構成。同時在內部分成4個獨立的隔室,保證某一隔室在發生故障時不會竄入其他隔室。斷路器采用手車式設計,在停電檢修時拉出斷路器手車,活門關閉,形成可見的隔離斷口,保證人員安全。作為光伏電源進線柜時,通常額定電流不超過630A。該柜型標準方案目前最大可支持3150A,短路開斷電流31.5kA,基本滿足絕大多數光伏電站的并網需求。

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光伏電源進線柜內部結構

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配套的手車式斷路器

母設柜:主要提供了線路的電壓信號,包括計量級、測量級及開口三角電壓。手車可采用隔離手車或熔斷器手車,PT的接法及參數推薦值為35/√3/0.1/√3/0.1/√3/0.1/3kV。

接地變:因為35kV電網通常為中性點不接地系統,接地變就是人為制造了一個中性點接地電阻,接地電阻通常很小。用于引出中性點以連接消弧線圈,當系統發生接地故障時,對正序負序電流呈高阻抗,對零序電流呈低阻抗性使接地保護可靠動作。除了可帶消弧線圈外,也可帶二次負載,代替站用變。

主變進線柜:通常采用架空出線的方案,通過母線橋與配電室外的主變壓器相連。元件及組成與光伏電源進線柜差異不大。

110kV主變壓器

有損耗低、溫升低、噪聲低,局放低,抗短路能力強等特點。

儲油柜通常選用膠囊密封或金屬波紋膨脹式密封機構,使得內部的變壓器油與外界空氣完全隔離,保證了油箱焊縫不滲漏油。

GIS或AIS

GIS (Gas-insulated switchgear),即氣體絕緣金屬封閉開關設備。當然我們在傳統電網中也會見到AIS(Air-insulated switchgear),即空氣絕緣開關設備。GIS因使用了SF6作為絕緣介質,三相共筒式,可是占地面積大大減少,同時施工工期短,各個元件通用性強,采用積木式結構。因占地面積也是光伏電站的重要考量因素,所以在高壓設備的選擇上,大部分電站業主客戶更傾向于使用GIS來作為送出保護。

電氣組成上,各個間隔也含有三工位隔離接地開關,斷路器,快速接地開關,檢修接地開關等多個回路保護器件。通常GIS的匯控柜安裝于室內,用于一次設備本體的控制。包括電網出口計量的相關信號也均可從匯控柜內獲得。

上述可以看出,現有傳統電力設備也基本上滿足了光伏電站的需求。但隨著光伏行業的迅速發展,越來越多的電力設備創新也會投入到光伏市場中。
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