新能源并網電站電氣設備原理與應用

新能源并網電站電氣設備原理與應用第一頁，共50頁。

前言本講座課件介紹華源電力公司電力系統設備組成及部分設備名稱解釋。介紹了發(fā)輸變系統組成和功能。本講座內容為讀者提供的信息僅為了解性內容。本講座分為設備專有名詞介紹和系統組成兩部分內容。本講座內容兼有文本、圖片內容課件和CAD圖紙組成。更深層次內容講座包括電氣設備原理、功能、安裝、調試、運行、維護、施工管理等在以后學習時講解。引用規(guī)范如下：1、光伏發(fā)電站施工規(guī)范GB50794-2012，光伏發(fā)電站設計規(guī)范GB50797-20122、電氣裝置安裝工程電力變壓器、油浸電抗器、互感器施工及驗收規(guī)范GB50148-20103、電氣裝置安裝工程高壓電器施工及驗收規(guī)范GB50147-2010注釋：GB-國家標準是我國眾多標準中的一種，另外還有行業(yè)標準，專業(yè)標準和部門標準等。國家標準又分為：GB強制性標準、GB/T推薦性標準。編者：王立國第二頁，共50頁。華源電力公司發(fā)電形式電力系統發(fā)電方式主要有火力發(fā)電、水力發(fā)電、核電、分布式可再生能源發(fā)電等。分布式可再生能源發(fā)電包括：中小型水電站、太陽能發(fā)電、地熱發(fā)電、潮汐發(fā)電、植物秸稈發(fā)電等。其中發(fā)展最快的是風力發(fā)電、太陽能發(fā)電。我公司主要發(fā)電形式是太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、水力發(fā)電，正在籌建的項目有抽水蓄能電站、多能互補，將來可能會有熱電聯產（生物質發(fā)電）、冷熱電三聯供項目等。第三頁，共50頁。華源電力公司發(fā)輸變系統組成由光伏發(fā)電或風力發(fā)電單元、逆變器、連接電纜、箱變、集電線路、升壓站設備組成華源電力發(fā)輸變系統。通過發(fā)輸變系統將電能輸送至220KV國家電網。光伏電站是指利用光伏組件將太陽能轉換為電能、并按電網調度部分指令向公共電網送電的電站，由光伏組件、逆變器、線路、開關、變壓器、無功補償設備等一次設備和繼電保護、站內監(jiān)控、調度自動化、通信等二次設備組成。一、光伏發(fā)電單元光伏電站中，以一定數量的光伏組件串，通過直流匯流箱多串匯集，經逆變器逆變與隔離升壓變壓器升壓成符合電網頻率和電壓要求的電源。這種一定數量光伏組件的集合稱為光伏發(fā)電單元。光伏發(fā)電單元由光伏組件、光伏組件串、光伏支架、光伏方陣、匯流箱、直流配電柜、逆變器、交流配電柜、升壓變壓器、負荷開關柜、連接電纜、防雷接地系統組成。第四頁，共50頁。1、光伏組件指具有封裝及內部聯結的、能單獨提供直流電的輸出、最小不可分割的太陽電池組合裝置。又稱為太陽電池組件。張家口地區(qū)光伏組件最佳安裝傾角為38度。第五頁，共50頁。2、光伏組件串在光伏發(fā)電系統中，將若干個光伏組件串聯后，形成具有一定直流輸出電壓的電路單元。簡稱組件串或組串。第六頁，共50頁。3、光伏支架光伏發(fā)電系統為了擺放、安裝、固定光伏組件而設計的專用支架。簡稱支架。第七頁，共50頁。4、方陣（光伏方陣）由若干個太陽電池組件或太陽電池板在機械和電氣上按一定方式組裝在一起并且有固定的支撐結構而構成的直流發(fā)電單元。又稱為光伏方陣。第八頁，共50頁。5、匯流箱在光伏發(fā)電系統中將若干個光伏組件串并聯匯流后接入的裝置。第九頁，共50頁。6、逆變器光伏發(fā)電站內將直流電變換成交流電的設備。第十頁，共50頁。7、升壓變壓器具有兩個或多個繞組的靜止設備，為了傳輸電能，在同一頻率下，通過電磁感應將一個系統的交流電壓和電流轉換為另一系統的電壓和電流。就地升壓變壓器可采用雙繞組或分裂變壓器，宜選用自冷式、低損耗、無勵磁調壓變壓器。第十一頁，共50頁。8、負荷開關柜又稱環(huán)網柜是一組高壓開關設備裝在鋼板金屬柜內或做成拼裝間隔式環(huán)網供電單元的電氣設備，其核心部分采用負荷開關盒熔斷器。第十二頁，共50頁。

9、低壓配電柜將一些開關、斷路器、熔斷器、按鈕、指示燈、儀表、保護器件組裝成一體達到設計功能要求的配電裝置。連接逆變器輸出電源電纜通過開關、匯流母線將電能送至升壓變低壓側。第十三頁，共50頁。10、接地體（極）埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體（極）。接地體分為水平接地體和垂直接地體。第十四頁，共50頁。11、接地線電氣設備、桿塔的接地端子與接地體或零線連接用的在正常情況下不載流的金屬導體，稱為接地線。第十五頁，共50頁。12、接地裝置接地體和接地線的總和，稱為接地裝置。第十六頁，共50頁。風力發(fā)電機風力發(fā)電機是將風能轉換為機械功，機械功帶動轉子旋轉，最終輸出交流電的電力設備。風力發(fā)電機一般有風輪、發(fā)電機(包括裝置)、調向器(尾翼)、塔架、限速安全機構和儲能裝置等構件組成。風力發(fā)電機的工作原理比較簡單，風輪在風力的作用下旋轉，它把風的動能轉變?yōu)轱L輪軸的機械能，發(fā)電機在風輪軸的帶動下旋轉發(fā)電。第十七頁，共50頁。風力發(fā)電機示意圖第十八頁，共50頁。風力系統示意圖第十九頁，共50頁。二、集電線路在分散逆變、集中并網的光伏發(fā)電系統中，將各個光伏組件串輸出的電能，經匯流箱匯流至逆變器，并通過逆變器輸出端匯集到發(fā)電母線的直流和交流輸電線路。第二十頁，共50頁。1、35KV電力電纜指電纜線路中除去電纜接頭和終端等附件以外的電纜線段部分。第二十一頁，共50頁。2、電纜終端安裝在電纜末端，以使電纜與其他電氣設備或架空輸電線相連接，并維持絕緣直至連接點的裝置。第二十二頁，共50頁。3、電纜接頭連接電纜與電纜的導體、絕緣、屏蔽層和保護層，以使電纜線路連續(xù)的裝置。第二十三頁，共50頁。4、架空集電線路主要由桿塔基礎、桿塔、導線、橫擔、絕緣子、金具、拉線等組成。第二十四頁，共50頁。5、桿塔基礎埋設在底下，與桿塔底部連接，穩(wěn)定承受所作用荷載的一種機構。第二十五頁，共50頁。6、桿塔桿塔多由鋼材或鋼筋混凝土制成，是架空輸電線路的主要支撐結構。7、導線通過電流的單股線或不相互絕緣的多股線組成的絞線。8、橫擔電線桿頂部橫向固定的角鐵，上面有瓷瓶，用來支撐架空電線的。作用：用來安裝絕緣子及金具，以支承導線、避雷線，并使之按規(guī)定保持一定的安全距離。第二十六頁，共50頁。9、絕緣子是用來支持和固定母線與帶電導體、并使帶電導體間或導體與大地之間有足夠的距離和絕緣。絕緣子應具有足夠的電氣絕緣強度和耐潮濕性能。10、金具送電線廣泛使用的鐵制或鋁制金屬附件，統稱為金具。大部分金具在運行中需要承受較大的拉力，有的還要同時保證電氣方面接觸良好。11、拉線用在終端桿、轉角桿、分支桿等處，主要用來平衡固定性的不平衡拉力。一般和電桿成45o角，如果受地形限制時，不應小于30o、大于60o。第二十七頁，共50頁。第二十八頁，共50頁。三、升壓站為了減少線路電流借以減少線路損失把小電壓變換成大電壓的變電站（改變電壓的場所）。220KV升壓站主要電氣設備有：高壓金屬氧化鋅避雷器、線路側電容式電壓互感器、隔離開關、接地刀閘、干式（油浸）高壓電流互感器、220KV母線側電容式電壓互感器、瓷柱式高壓SF6斷路器、主變壓器、中性點成套裝置、35KV成套高壓開關柜、電阻接地成套戶外組合柜、無功補償裝置SVG、無功補償裝置FC、低壓柜、照明箱、動力箱、檢修電源箱等。第二十九頁，共50頁。1、高壓金屬氧化鋅避雷器避雷器是一種過電壓限制器。當過電壓出現時，避雷器兩端子間的電壓不超過規(guī)定值，使電氣設備免受過電壓損壞；過電壓作用后，又能使系統迅速恢復正常狀態(tài)。又稱過電壓限制器。金屬氧化鋅電阻片相串聯和（或）并聯有或無放電間隙所組成的避雷器，包括無間隙和有串聯、并聯間隙的金屬氧化物避雷器。第三十頁，共50頁。2、放電計數器記錄避雷器的動作（放電）次數的一種裝置。第三十一頁，共50頁。3、電容式電壓互感器互感器是用來將信息傳遞給測量儀器、儀表和保護控制裝置的變壓器。電容式電壓互感器是一種電容分壓器和電磁單元組成的電壓互感器。TYD220/√3-0.01H型號說明：T成套裝置，YD電容式電壓互感器，一次電壓220/√3（kV），電容分壓器額定總電容值0.01（μF），H污穢型產品用于Ⅲ級污穢地區(qū)。第三十二頁，共50頁。

4、電流互感器在正常使用情況下，其二次電流與一次電流實質上成正比，而其相位差在聯結方法正確時接近零的互感器。LVB-220W3型號說明：L電流互感器、V倒置式、B穩(wěn)態(tài)保護、220系統電壓220KV、W3耐IV級污穢。第三十三頁，共50頁。5、套管供一個或幾個導體穿過諸如墻壁或箱體等隔斷，起絕緣或支撐作用的器件。第三十四頁，共50頁。6、隔離開關及接地開關隔離開關是在分位置時，觸頭間有符合規(guī)定要求的絕緣距離和明顯的斷開標識；在合位置時，能承載正?；芈窏l件下的電流及在規(guī)定時間內異常條件下的電流的開關設備。接地開關是用于回路接地的一種機械式開關裝置。在異常條件（如短路）下，可在規(guī)定的時間內承載規(guī)定的電流；但在正?；芈窏l件下，不要求承載電流。接地開關可與隔離開關組合安裝在一起。第三十五頁，共50頁。7、操動機構操動開關設備合、分閘的裝置。第三十六頁，共50頁。8、高壓斷路器

可以切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負荷電流，而且當系統發(fā)生故障時，通過繼電保護裝置的作用，切斷過負荷電流和短路電流。它具有相當完善的灰弧結構和足夠的斷流能力。又稱高壓開關。LW58-252(W)/T4000-50型戶外自能式高壓交流六氟化硫斷路器，額定電流4000A，額定短路開斷電流50KA。第三十七頁，共50頁。

9、母線用高導電率的銅（銅排、銅管）、鋁質材料制成的，用以傳輸電能，具有匯集和分配電力能力的產品。電站或變電站輸送電能用的總導線。第三十八頁，共50頁。10、電力變壓器（主變）

具有兩個或多個繞組的靜止設備，為了傳輸電能，在同一頻率下，通過電磁感應將一個系統的交流電壓和電流轉換為另一個系統的電壓和電流。變壓器型號：SZ11-100000/220代表三相、有載調壓、容量為100000KVA、一次側電壓220KV。第三十九頁，共50頁。11、主變中性點成套裝置變壓器中性點成套裝置一般有：中性點接地隔離開關（含操作機構）、中性點避雷器及泄露電流監(jiān)測儀、中性點CT、中性點放電間隙、以及中性點的后備保護（零序電壓和零序電流及間隙保護）等。第四十頁，共50頁。12、高壓開關柜

由高壓斷路器、負荷開關、接觸器、高壓熔斷器、隔離開關、接地開關、互感器及站用電變壓器，以及控制、測量、保護、調節(jié)裝置，內部連接件、輔件、外殼和支持件等不同電氣裝置組成的成套配電裝置，其內的空間以空氣或復合絕緣材料作為介質，用作接受和分配電網的三相電能。KYN61-40.5開關柜代表K金屬鎧裝開關設備，Y移開式，N戶內，61設計序號，40.5額定電壓。包括控制儀表室、母線室、斷路器手車室、電纜室四部分組成。第四十一頁，共50頁。13、接地變接地變壓器的作用是在系統為Δ型接線或Y型接線中性點無法引出時，引出中性點用于接消弧線圈或電阻，此類，變壓器采用Z型接線（或稱曲折型接線），與普通變壓器的區(qū)別是，每相線圈分成兩組分別反向繞在該相磁柱上，這樣連接的好處是零序磁通可沿磁柱流通，而普通變壓器的零序磁通是沿著漏磁磁路流通，所以Z型接地變壓器的零序阻抗很?。?0Ω左右），而普通變壓器要大得多。按規(guī)程規(guī)定，用普通變壓器帶消弧線圈時，其容量不得超過變壓器容量的20%。Z型變壓器則可帶90%～100%容量的消弧線圈，接地變除可帶消弧線圈外，也可帶二次負載，可代替站用變。第四十二頁，共50頁。第四十三頁，共50頁。

14、SVG靜止型無功發(fā)生裝置

SVG是靜止無功發(fā)生器，英文描述為：StaticVarGenerator,簡稱為SVG。又稱高壓動態(tài)無功補償發(fā)生裝置，或靜止同步補償器。是指由自換相的電力半導體橋式變流器來進行動態(tài)無功補償的裝置。第四十四頁，共50頁。15、FC電力濾波及無功補償裝置FC無源濾波補償裝置是采用濾波電抗器和濾波電容器在特征諧波頻率下形成LC串聯諧振，對該次諧波相當于一個低阻抗通道，使諧波電流大部分流入濾波回路。

XL=0.1%～1%·XC—不考慮諧波影響，僅需抑制合閘涌流;XL=4.5%～6%·XC—限制5次以上高次諧波的影響;XL=12%～13%·XC—限制3次以上高次諧波的影響。第四十五頁，共50頁。第四十六頁，共50頁。

直流系統組成光伏發(fā)電站宜設蓄電池向繼電保護、信號、自動裝置等控制負