光伏電站設(shè)計技術(shù) 課件 項目5 光伏交流控制設(shè)備

項目5光伏交流控制設(shè)備項目5光伏交流控制設(shè)備找到顧客購買的關(guān)鍵點1.掌握離網(wǎng)逆變器的工作原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，掌握典型離網(wǎng)逆變器的使用方法；2掌握光伏并網(wǎng)逆變器的分類、功能指標和選配方法；3.掌握交流配電柜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和選配方法；4.掌握升壓變壓器的分類、工作原理及選配方法；5.掌握光伏電站線纜種類及選配方法。6.了解雷電對光伏發(fā)電系統(tǒng)的危害性；掌握光伏系統(tǒng)雷電防范措施；7.掌握光伏系統(tǒng)接地系統(tǒng)組成及實施方法；掌握光伏系統(tǒng)浪涌過電壓保護方法及設(shè)備選配。光伏交流控制設(shè)備主要包括離網(wǎng)逆變器、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜、升壓變壓器等設(shè)備。離網(wǎng)和并網(wǎng)逆變器主要實現(xiàn)直流電能到交流電能轉(zhuǎn)換，交流配電柜是用來接受和分配交流電能，升壓變壓器主要實現(xiàn)交流低電壓到高電壓的轉(zhuǎn)換。本項目主要學(xué)習(xí)光伏逆變器、交流配電柜、升壓變壓器、光伏電纜、接地防雷系統(tǒng)等裝置的選配。5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識任務(wù)說明：

離網(wǎng)逆變器主要實現(xiàn)直流電能到交流電能的轉(zhuǎn)換，為交流負載提供電能。從離網(wǎng)逆變器輸出波形來看，可以分為方波逆變器、階梯波逆變器和正弦波逆變器。本內(nèi)容主要學(xué)習(xí)離網(wǎng)逆變器的工作原理和工作特性。5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識一、逆變器分類逆變器的工作原理是通過功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的開通和關(guān)斷作用，把直流電能變換成交流電能。單相逆變器的基本電路有推挽式、半橋式和全橋式三種，雖然電路結(jié)構(gòu)不同，但工作原理類似。電路中都使用具有開關(guān)特性的半導(dǎo)體功率器件，由控制電路周期性地對功率器件發(fā)出開關(guān)脈沖控制信號，控制各個功率器件輪流導(dǎo)通和關(guān)斷，再經(jīng)過變壓器藕合升壓或降壓后，整形濾波輸出符合要求的交流電能。5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識一、逆變器分類5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識二、單相推挽逆變器電路原理該電路由2只共負極功率開關(guān)VT1、VT2和1個帶有中心抽頭的升壓變壓器組成。若輸出端接阻性負載時，當t1≤t≤t2時，VT1功率管加上柵極驅(qū)動信號U1，VT1導(dǎo)通，VT2截止，變壓器輸出端端輸出正電壓；當t3≤t≤t4時，VT2功率管加上柵極驅(qū)動信號U2時，VT2導(dǎo)通，VT1截止，變壓器輸出端端輸出負電壓。因此變壓輸出電壓Uo為交流方波；若輸出端接感性負載，則變壓器內(nèi)的電流波形連續(xù)。5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識二、單相推挽逆變器電路原理5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識三、單相半橋式逆變電路原理該電路由兩只功率開關(guān)管、兩只儲能電容器等組成。當功率開關(guān)管VT1導(dǎo)通時，電容C1上的能量釋放到負載RL上；當VT2導(dǎo)通時，電容C2的能量通過變壓器釋放到負載RL上；VT1、VT2輪流導(dǎo)通時，在負載兩端獲得了交流電源。5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識三、單相半橋式逆變電路原理5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識四、全橋式逆變電路該電路由兩個半橋電路組成，開關(guān)功率管VT1和VT2互補，VT3和VT4互補，當VT1與VT3同時導(dǎo)通時，負載電壓（AC輸出電壓）U0=Ud（Ud為直流輸入電壓）；當VT2與VT4同時導(dǎo)通時，負載兩端（AC輸出）電壓U0=-Ud；VT1、VT3和VT2、VT4輪流導(dǎo)通，負載兩端得到交流電能，若負載具有一定電感，即負載電流落后于電壓角度，在VT1、VT3功率管加上驅(qū)動信號，由于電流的滯后，此時VT1、VT3仍處于導(dǎo)通續(xù)流階段，當經(jīng)過φ電角度時，電流仍過零，電源向負載輸送有功功率，同樣當VT2、VT4加上柵極驅(qū)動信號時VT2、VT4仍處于續(xù)流狀態(tài)，此時能量從負載饋送回直流側(cè)，現(xiàn)經(jīng)過φ角度后，VT2、VT4才真正流過電流。綜上所述，VT1、VT3和VT2、VT4分別工作半個周期，其輸出電壓波形為180度的方波5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識四、全橋式逆變電路5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識四、全橋式逆變電路5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識五、逆變結(jié)構(gòu)小功率光伏逆變器主電路采用這種單級的(DC-AC)轉(zhuǎn)換電路外，中、大功率逆變器主電路都采用兩級(DC-DC-AC)或三級(DC-AC-DC-AC)的電路結(jié)構(gòu)形式。一般來說，中、小功率光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池組件或方陣輸出的直流電壓都不太高，而且功率開關(guān)管的額定耐壓值也都比較低，因此逆變電壓也比較低，要得到220V或者380V的交流電，無論是推挽式還是全橋式的逆變電路，其輸出都必須加工頻升壓變壓器。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，新型光伏逆變器電路都采用高頻開關(guān)技術(shù)和軟開關(guān)技術(shù)實現(xiàn)高功率密度的多級逆變。這種逆變電路的前級升壓電路采用推挽逆變電路結(jié)構(gòu)，但工作頻率都在20kHz以上，升壓變壓器采用高頻磁性材料做鐵芯，因而體積小、重量輕。5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識五、逆變結(jié)構(gòu)低電壓直流電經(jīng)過高頻逆變后變成了高頻高壓交流電，又經(jīng)過高頻整流濾波電路后得到高壓直流電（一般均在300V以上），再通過工頻逆變電路實現(xiàn)逆變得到220V或者380V的交流電，整個系統(tǒng)的逆變效率可達到90%以上，目前大多數(shù)正弦波光伏逆變器都是采用這種三級的電路結(jié)構(gòu)，如圖5-7所示。其具體工作過程是：首先將太陽能電池方陣輸出的直流電（如24V、48V、110V、220V等）通過高頻逆變電路逆變?yōu)椴ㄐ螢榉讲ǖ慕涣麟?，逆變頻率一般在幾千赫茲到幾十千赫茲，再通過高頻升壓變壓器整流濾波后變?yōu)楦邏褐绷麟?，然后?jīng)過第三級DC-AC逆變?yōu)樗枰?20V或380V工頻交流電。5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識五、逆變結(jié)構(gòu)5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識五、逆變結(jié)構(gòu)5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識六、不同波形單相逆變器優(yōu)缺點逆變器按照輸出電壓波形的不同，可分為方波逆變器、階梯波逆變器和正弦波逆變器。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，方波和階梯波逆變器一般都用在小功率場合。5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識六、不同波形單相逆變器優(yōu)缺點(1)方波逆變器。方波逆變器輸出的波形是方波，也叫矩形波。盡管方波逆變器所使用的電路不盡相同，但共同的優(yōu)點是線路簡單（使用的功率開關(guān)管數(shù)量最少）、價格便宜、維修方便．其設(shè)計功率一般在數(shù)百瓦到幾千瓦之間。缺點是調(diào)壓范圍窄、噪聲較大，方波電壓中含有大量高次諧波，帶感性負載如電動機等用電器中將產(chǎn)生附加損耗，因此效率低，電磁干擾大。方波逆變器不能應(yīng)用于并網(wǎng)發(fā)電的場合。5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識六、不同波形單相逆變器優(yōu)缺點(2)階梯波逆變器。階梯波逆變器也叫修正波逆變器，階梯波比方波波形有明顯改善，波形類似于正弦波，波形中的高次諧波含量少，故可以帶包括感性負載在內(nèi)的各種負載。用無變壓器輸出時，整機效率高。缺點是線路較為復(fù)雜。為把方波修正成階梯波，需要多個不同的復(fù)雜電路，產(chǎn)生多種波形疊加修正而成，這些電路使用的功率開關(guān)管也較多，電磁干擾嚴重。階梯波形逆變器不能應(yīng)用于并網(wǎng)發(fā)電的場合。5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識六、不同波形單相逆變器優(yōu)缺點(3)正弦波逆變器。正弦波逆變器輸出的波形與交流市電的波形相同。這種逆變器的優(yōu)，是輸出波形好、失真度低，干擾小、噪聲低，保護功能齊全，整機性能好，技術(shù)含量高。自點是線路復(fù)雜、維修困難、價格較貴。5.1.1離網(wǎng)逆變器工作原理及認識七、逆變器命名方式正弦波系列逆變器型號命名由五部分組成：正弦波系列逆變器代號、輸入直流額定電壓、輸出容量額定值、區(qū)分代號、安裝使用方式。第一部分用字母SN表示正弦波系列逆變器；第二部分用數(shù)字表示輸入直流額定電壓(單位：V)；第三部分用數(shù)字表示輸出容量額定值(單位：VA)；四部分用數(shù)字或字母表示區(qū)分代號、安裝使用方式5.1.2離網(wǎng)逆變器技術(shù)參數(shù)及選配方法任務(wù)說明：

在離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，除了組件容量、蓄電池容量、光伏控制器選配以外，還需要對離網(wǎng)逆變器進行選配。離網(wǎng)逆變器選配時，需考慮逆變器功率、額定輸出電壓、額定輸出功率、過載能力等參數(shù)。本內(nèi)容主要學(xué)習(xí)離網(wǎng)逆變器選配方法和逆變器的技術(shù)參數(shù)指標。5.1.2離網(wǎng)逆變器技術(shù)參數(shù)及選配方法一、逆變器選配方法離網(wǎng)逆變器選型時，一般根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計確定的直流電壓來選擇逆變器的直流輸入電壓，根據(jù)負載的總功率和類型確定逆變器的容量和相數(shù)，再考慮負載的瞬時沖擊決定逆變器的功率富余量，通常逆變器的持續(xù)功率要大于負載的功率，逆變器的最大沖擊功率大于負載的啟動功率。此外，在逆變器選型時，還要考慮為光伏發(fā)電系統(tǒng)擴容留有一定余地。離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，如需為交流負載供電，則必須配備逆變器；如負載僅為直流負載，無需配備逆變器；如直流負載的電壓與蓄電池組電壓不一致，需配備直流變換器。5.1.2離網(wǎng)逆變器技術(shù)參數(shù)及選配方法一、逆變器選配方法(1)運行范圍內(nèi)（即不僅在滿負載下，即使在輕負載下）逆變效率要高；(2)運行安全、可靠；(3)可適應(yīng)光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池直流電壓較寬的變化；(4)耐瞬時大電流沖擊，可長時間連續(xù)逆變使用；(5)帶感性負載的逆變器，要求交流輸出的高次諧波分量??；(6)性能價格比較好等。逆變器是離網(wǎng)光伏系統(tǒng)最后一級裝置，也是系統(tǒng)中投資占比較高的關(guān)鍵配套裝置，它的性能好壞直接影響系統(tǒng)的投資高低、使用性能和可靠性。因此，針對不同的應(yīng)用系統(tǒng)，選配合用的逆變器也是設(shè)計使用者的一項重要工作。5.1.2離網(wǎng)逆變器技術(shù)參數(shù)及選配方法二、逆變器技術(shù)參數(shù)對離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，一般需選用無源正弦波逆變器。主要技術(shù)參數(shù)如下。(1)逆變器效率逆變器效率表示其自身功率損耗大小。通常，逆變器效率可按以下標準要求：容量為l00～1000kW的逆變器，效率應(yīng)在96%—98%以上；容量為l0～l00kW的逆變器，效率應(yīng)在90%～93%以上；容量為l～10kW的逆變器，效率應(yīng)在85%～90%以上；容量為0.l～lkW的逆變器，效率應(yīng)在80%～85%以上。需要說明的，這里所指的效率，是指逆變器在全負載情況下所達到的效率，品質(zhì)好的逆變器在輕負載下效率也較高。5.1.2離網(wǎng)逆變器技術(shù)參數(shù)及選配方法二、逆變器技術(shù)參數(shù)(2)額定輸出電壓光伏逆變器在規(guī)定輸入直流電壓允許的波動范圍內(nèi)，應(yīng)能輸出恒定電壓值。對中、小型離網(wǎng)光伏電站，一般輸電半徑小于2km，選用逆變器輸出電壓為單相220V和三相380V，不再升壓輸送至用戶，此時電壓波動范圍有如下規(guī)定：①在穩(wěn)定狀態(tài)運行時，電壓波動范圍不超過額定值的±5%;②在有沖擊負載時，電壓波動范圍不超過額定值的±10%;③在正常運行時，逆變器輸出地三相電壓不平衡度不超過8%;④輸出電壓正弦波失真度要求一般小于3%～5%；⑤輸出交流電壓的頻率波動應(yīng)在1%以內(nèi)，GB/T19064-2003規(guī)定的輸出電壓頻率應(yīng)在49～51Hz之間。5.1.2離網(wǎng)逆變器技術(shù)參數(shù)及選配方法二、逆變器技術(shù)參數(shù)(3)額定輸出功率額定輸出功率是指在負載功率因數(shù)為1時，逆變器額定輸出電壓與額定輸出電流的乘積，單位為kV.A。(4)過載能力過載能力是要求逆變器在額定的輸出功率條件下能持續(xù)工作的時間，其標準規(guī)定如下：①輸入電壓和輸出功率為額定值時，逆變器應(yīng)能連續(xù)工作4h以上；②輸入電壓和輸出功率為額定值的125%時，逆變器應(yīng)能連續(xù)工作1min以上；③輸入電壓和輸出功率為額定值的150%時，逆變器應(yīng)能連續(xù)工作lOs以上。5.1.2離網(wǎng)逆變器技術(shù)參數(shù)及選配方法二、逆變器技術(shù)參數(shù)(5)額定直流輸入電壓及范圍額定直流輸入電壓是指光伏發(fā)電系統(tǒng)中輸入逆變器的直流電壓值。小功率逆變器輸入電壓一般為12V、24V、48V，中、大功率的逆變器輸入電壓通常有110V、220V、500V等。由于離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的儲能蓄電池組電壓是變化的，這就要求逆變器應(yīng)能滿足輸入電壓可在一定范圍內(nèi)變化而不影響輸出電壓的變化，通常這個值是90%～120%。(6)保護功能逆變器應(yīng)具有如下主要保護功能，以確保光伏發(fā)電系統(tǒng)安全可靠運行。如過壓、欠壓保護、過流保護、短路保護、反接保護、防雷接地保護等。5.1.2離網(wǎng)逆變器技術(shù)參數(shù)及選配方法二、逆變器技術(shù)參數(shù)(7)安全性要求①絕緣電阻：逆變器直流輸入與機殼間的絕緣電阻、交流輸出與機殼間的絕緣電阻均應(yīng)≥50MΩ。②絕緣強度：逆變器的直流輸入與機殼間應(yīng)能承受頻率為50Hz、正弦波交流電壓為500v、歷時1min的絕緣強度試驗，無擊穿或電弧現(xiàn)象。逆變器交流輸出與機殼間應(yīng)能承受頻率為50Hz、正弦波交流電壓為1500v，歷時1min的絕緣強度試驗，無擊穿或電弧現(xiàn)象。(8)其他要求①使用環(huán)境條件光伏系統(tǒng)用逆變器的正常使用條件為：環(huán)境工作溫度-20～+50℃，相對濕度≤93%，無凝露以及海拔限定的高度等。當工作環(huán)境超過上述條件范圍時，要考慮降低容量使用或重新設(shè)計定制。5.2.1并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及特性任務(wù)說明：并網(wǎng)逆變器主要作用是將太陽能光伏組件所發(fā)直流電能轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)同頻率同相位的正弦交流電能，并送入電網(wǎng)等功能。同時還具備防止孤島效應(yīng)、低電壓穿越等能力。本內(nèi)容主要學(xué)習(xí)并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及其特性。5.2.1并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及特性一、兩級式逆變器的結(jié)構(gòu)DC/DC變換環(huán)節(jié)調(diào)整光伏陣列的工作點使其實現(xiàn)光伏陣列最大功率點跟蹤；DC/AC變換環(huán)節(jié)主要使輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻、同相。兩個環(huán)節(jié)具有獨立的控制目標和手段，系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)比較容易設(shè)計和實現(xiàn)。由于單獨具有一級最大功率跟蹤環(huán)節(jié)，系統(tǒng)中相當于設(shè)置電壓預(yù)調(diào)整單元，系統(tǒng)可以具有比較寬的輸入范圍；同時，最大功率跟蹤環(huán)節(jié)的設(shè)置可以使逆變環(huán)節(jié)的輸入相對穩(wěn)定，而且輸入的電壓較高，這樣都有利于提高逆變環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換效率。5.2.1并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及特性二、單級式逆變器的結(jié)構(gòu)對于大功率并網(wǎng)逆變器，如果采用兩個獨立的能量變換環(huán)節(jié)，整個系統(tǒng)在效率、體積方面較難控制?，F(xiàn)在許多大型逆變器大都采用單級式結(jié)構(gòu)，如圖5-11所示。該裝置可通過一級能量變換實現(xiàn)最大功率跟蹤和并網(wǎng)逆變兩個功能，這樣可提高系統(tǒng)效率、減小系統(tǒng)體積和質(zhì)量，降低系統(tǒng)造價。5.2.1并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及特性二、單級式逆變器的結(jié)構(gòu)單級式并網(wǎng)光伏逆變器的一般控制目標為：控制逆變電路輸出的交流電流為穩(wěn)定、高品質(zhì)的正弦波，且與交流側(cè)電網(wǎng)電壓同頻同相，同時通過調(diào)節(jié)該電流的幅值，使得光伏陣列工作在最大功率點附近。5.2.1并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及特性三、并網(wǎng)逆變器單獨運行的檢測與防止孤島效應(yīng)在光伏并網(wǎng)發(fā)電過程中，由于光伏發(fā)電系統(tǒng)與電力系統(tǒng)并網(wǎng)運行，當電力系統(tǒng)由于某種原因發(fā)生異常而停電時，如果光伏發(fā)電系統(tǒng)不能隨之停止工作或與電力系統(tǒng)脫開，則會向電力輸電線路繼續(xù)供電，這種運行狀態(tài)被形象的稱為“孤島效應(yīng)”。特別是當光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率與負載用電功率平衡時，即使電力系統(tǒng)斷電，光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出端的電壓和頻率等參數(shù)不會快速隨之變化，使光伏發(fā)電系統(tǒng)無法正確判斷電力系統(tǒng)是否發(fā)生故障或中斷供電，因而極易導(dǎo)致“孤島效應(yīng)”現(xiàn)象的發(fā)生。5.2.1并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及特性三、并網(wǎng)逆變器單獨運行的檢測與防止孤島效應(yīng)“孤島效應(yīng)”的發(fā)生會產(chǎn)生嚴重的后果。當電力系統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)生故障或中斷供電后，由于光伏發(fā)電系統(tǒng)仍然繼續(xù)給電網(wǎng)供電，會威脅到電力供電線路的修復(fù)及維修作業(yè)人員及設(shè)備的安全，造成觸電事故。不僅妨礙了停電故障的檢修和正常運行的盡快恢復(fù)，而且有可能給配電系統(tǒng)及一些負載設(shè)備造成損害。因此為了確保維修作業(yè)人員的安全和電力供電的及時恢復(fù)，當電力系統(tǒng)停電時，必須使光伏系統(tǒng)停止運行或與電力系統(tǒng)自動分離（此時光伏系統(tǒng)自動切換成獨立供電系統(tǒng)，還將繼續(xù)運行為一些應(yīng)急負載和必要負載供電）。5.2.1并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及特性三、并網(wǎng)逆變器單獨運行的檢測與防止孤島效應(yīng)在逆變器電路中，檢測出光伏系統(tǒng)單獨運行狀態(tài)的功能稱為單獨運行檢測。檢測出單獨運行狀態(tài)，并使光伏系統(tǒng)停止運行或與電力系統(tǒng)自動分離的功能就叫單獨運行停止或孤島效應(yīng)防止。單獨運行檢測方式分為被動式檢測和主動式檢測兩種方式。(1)被動式檢測方式。被動式檢測方式是通過實時監(jiān)視電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓、頻率、相位的變化，因電網(wǎng)電力系統(tǒng)停電向單獨運行過渡時，可導(dǎo)致電壓波動、相位跳動、頻率等參數(shù)變化，可檢測出單獨運行狀態(tài)的方法。被動式檢測方式有電壓相位跳躍檢測法、頻率變化率檢測法、電壓諧波檢測法、輸出功率變化率檢測法等，其中電壓相位跳躍檢測法較為常用。5.2.1并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及特性三、并網(wǎng)逆變器單獨運行的檢測與防止孤島效應(yīng)其檢測過程是：周期性的測出逆變器的交流電壓的周期，如果周期的偏移超過某設(shè)定值以上時，則可判定為單獨運行狀態(tài)。此時使逆變器停止運行或脫離電網(wǎng)運行。通常與電力系統(tǒng)并網(wǎng)的逆變器是在功率因數(shù)為1（即電力系統(tǒng)電壓與逆變器的輸出電流同相）的情況下運行，逆變器不向負載供給無功功率，而由電力系統(tǒng)供給無功功率。但單獨運行時電力系統(tǒng)無法供給無功功率，逆變器不得不向負載供給無功功率，其結(jié)果是使電壓的相位發(fā)生驟變。檢測電路檢測出電壓相位的變化，判定光伏發(fā)電系統(tǒng)處于單獨運行狀態(tài)。5.2.1并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及特性三、并網(wǎng)逆變器單獨運行的檢測與防止孤島效應(yīng)(2)主動式檢測方式。主動式檢測方式是指由逆變器的輸出端主動向系統(tǒng)發(fā)出電壓、頻率或輸出功率等變化量的擾動信號，并觀察電網(wǎng)是否受到影響，根據(jù)參數(shù)變化檢測出是否處于單獨運行狀態(tài)。主動式檢測方式有頻率偏移方式、有功功率變動方式、無功功率變動方式以及負載變動方式等。較常用的是頻率偏移方式。5.2.1并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及特性三、并網(wǎng)逆變器單獨運行的檢測與防止孤島效應(yīng)(2)主動式檢測方式。該方式是根據(jù)單獨運行中的負荷狀況，使光伏系統(tǒng)輸出的交流電頻率在允許的變化范圍內(nèi)變化，根據(jù)系統(tǒng)是否跟隨其變化來判斷光伏發(fā)電系統(tǒng)是否處于單獨運行狀態(tài)。例如使逆變器的輸出頻率相對于系統(tǒng)頻率做±0.1Hz的波動，在與系統(tǒng)并網(wǎng)時，此頻率的波動會被系統(tǒng)吸收，所以系統(tǒng)的頻率不會改變。當系統(tǒng)處于單獨運行狀態(tài)時，此頻率的波動會引起系統(tǒng)頻率的變化，根據(jù)檢測出的頻率可以判斷為單獨運行。一般當頻率波動持續(xù)0.5s以上時，則逆變器會停止運行或與電力電網(wǎng)脫離。5.2.1并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及特性四、并網(wǎng)逆變器低電壓穿越能力(1)低電壓穿越能力在電力系統(tǒng)發(fā)生的故障中有很多都屬于瞬時性，例如：雷擊過電壓引起的絕緣子表面閃爍；大風(fēng)時的短時碰線；通過鳥類身體的放電；風(fēng)箏繩索或樹枝落在導(dǎo)線上引起的短路等。這些故障，當被繼電保護迅速切除后，電弧即可熄滅，故障點的絕緣可恢復(fù)，故障隨即自行消除。此時若重新使斷路器合上，往往能恢復(fù)供電，因而可減小用戶停電的時間，提高供電可靠性。為此，在電力系統(tǒng)中，往往采用自動重合閘裝置。自動重合閘在輸、配電線路中，尤其在高壓輸電線路上，大大提高供電可靠性，并已得到極其廣泛的應(yīng)用。根據(jù)運行資料統(tǒng)計，輸電線自動重合閘的動作成功率（重合閘成功的次數(shù)／總的重合次數(shù)）相當高，在60%～90%之間。5.2.1并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及特性四、并網(wǎng)逆變器低電壓穿越能力(1)低電壓穿越能力所謂低電壓穿越，就是在瞬時接地短路或者相間短路時，由于短路點與并網(wǎng)點的距離不同，將導(dǎo)致某相的并網(wǎng)點相電壓低于某一個閾值（一般等于或低于20%）。此時，大型風(fēng)力或者光伏電站不能夠解列或者脫網(wǎng)；需要帶電給系統(tǒng)提供無功電流；能夠自動跟蹤電力系統(tǒng)的電壓、頻率、相位；在自動重合閘時不產(chǎn)生有害的沖擊電流。能夠快速并網(wǎng)恢復(fù)供電，這就是低電壓穿越功能。5.2.1并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及特性四、并網(wǎng)逆變器低電壓穿越能力(1)低電壓穿越能力5.2.1并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及特性四、并網(wǎng)逆變器低電壓穿越能力(2)光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定大型和中型光伏電站應(yīng)具備一定的耐受電壓異常的能力，避免在電網(wǎng)電壓異常時脫離，引起電網(wǎng)電源的損失。根據(jù)國家電網(wǎng)公司《光伏電站接人電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定（試行）》要求，當并網(wǎng)點電壓在電壓輪廓線及以上的區(qū)域內(nèi)時，光伏電站必須保證不間斷并網(wǎng)運行；并網(wǎng)點電壓在電壓輪廓線以下時，允許光伏電站停止向電網(wǎng)線路送電，如圖5-14所示。圖中，ULO為正常運行的最低電壓限值，一般取0.9倍額定電壓。UL1為需要耐受的電壓下限，T1為電壓跌落到UL1時需要保持并網(wǎng)的時間，T2為電壓跌落到ULO時需要保持并網(wǎng)的時間。ULl、T1、T2數(shù)值的確定需考慮保護和重合閘動作時間等實際情況。推薦UL1設(shè)定為0.2倍額定電壓，T1設(shè)定為1s、T2設(shè)定為3s。5.2.1并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)及特性四、并網(wǎng)逆變器低電壓穿越能力(3)并網(wǎng)逆變器低電壓穿越能力的評佶并網(wǎng)逆變器低電壓穿越能力是光伏電站并網(wǎng)的最重要考核指標之一，必須考慮到光伏電站并網(wǎng)在110kV以下的瞬時對稱低電壓運行模式，其特征是三相對稱系統(tǒng)，逆變器需要快速降電壓保護。在升壓過程中必須保持適當?shù)纳龎核俾?，避免在升降電壓的過程中，發(fā)生過電流速斷保護。而對于220kV以上的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，必須考慮電力系統(tǒng)非全相運行的模式。在該模式下，系統(tǒng)一般為兩相送電模式；而此時，并網(wǎng)逆變器處于非對稱運行狀態(tài)。必須有持續(xù)的非全相、非對稱的運行能力。5.2.2并網(wǎng)逆變器類型任務(wù)說明：并網(wǎng)逆變器按照容量大小可以分為微型/組件逆變器、集中式光伏并網(wǎng)逆變器和組串式光伏并網(wǎng)逆變器。本內(nèi)容主要學(xué)習(xí)并網(wǎng)逆變器分類及特性。根據(jù)應(yīng)用場合的不同，光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲也出現(xiàn)多種變化，從小功率的單相并網(wǎng)到大功率的三相多電平并網(wǎng)逆變器技術(shù)，其選用的半導(dǎo)體器件及控制算法的要求也趨于嚴格。目前，各種規(guī)模的光伏并網(wǎng)逆變器已經(jīng)研制成功并開始批量生產(chǎn)。從能量等級上，主要分成以下幾種：微型/組件逆變器，集中式光伏并網(wǎng)逆變器（電站型），組串式光伏并網(wǎng)逆變器，多組串式光伏并網(wǎng)逆變器等。5.2.2并網(wǎng)逆變器類型一、微型/組件逆變器微型/組件逆變器主要用在組件數(shù)量較少或者BIPV中，將單一的組件逆變輸出為適合并網(wǎng)的交流電。其優(yōu)點是，各個組件都工作在自己的最大功率點處，并且組件之間不互相影響，一旦某個組件被遮擋或出現(xiàn)問題，其他組件仍然正常工作，極大地提高了系統(tǒng)的安全性，但成本相對較高。5.2.2并網(wǎng)逆變器類型二、集中式光伏并網(wǎng)逆變器集中式光伏并網(wǎng)逆變器主要用于大型光伏電站，負責將太陽能轉(zhuǎn)換成電能傳輸?shù)降蛪簜?cè)電網(wǎng)或中壓電網(wǎng)，光伏電池組需進行串并聯(lián)以達到足夠的電壓和功率供給逆變器。該拓撲的優(yōu)點是功率轉(zhuǎn)換損耗小，維護方便。缺點是：在電池組件不匹配及陰影遮擋的多峰值條件下，該拓撲的MPPT策略比較難以達到最大功率點；光伏電池模組串并聯(lián)導(dǎo)致的高電壓、大電流會導(dǎo)致?lián)p耗及安全問題；柔性不足，當需要對光伏電站的容量進行改造時，需要重新設(shè)計逆變器；在弱光情況下發(fā)電量明顯不足。兩組組件陣列并聯(lián)（所有組件并聯(lián)）接入集中逆變器，在每路組件串聯(lián)之路中有反向二極管，防止組件陣列之間因為電壓差而導(dǎo)致的回流問題。5.2.2并網(wǎng)逆變器類型二、集中式光伏并網(wǎng)逆變器研究表明，集中式的性價比很高，同樣功率規(guī)模下成本為組串式并網(wǎng)逆變器的60%，但效率比組串式逆變器要低1.5%。5.2.2并網(wǎng)逆變器類型三、組串式光伏并網(wǎng)逆變器組串式光伏并網(wǎng)逆變器通過串聯(lián)光伏組件達到其功率等級，如圖5-16組串式拓撲結(jié)構(gòu)所示。因此優(yōu)點之一是能夠解決組件串之間的不匹配問題，并讓該組件串聯(lián)陣列工作在最大功率點下。此外，由于光伏組件無需并聯(lián)，防止組件之間因為電壓差而導(dǎo)致的回流問題，因此無需串聯(lián)反向二極管，提高轉(zhuǎn)換效率；該拓撲的柔性較強，當需拓展或縮減電站容量時，無需改變現(xiàn)有系統(tǒng)，只需增減逆變器及其對應(yīng)的光伏組件便可實現(xiàn)。但該拓撲的缺點是增加多臺光伏逆變器，從而成本過高。5.2.2并網(wǎng)逆變器類型三、組串式光伏并網(wǎng)逆變器組串式光伏并網(wǎng)逆變器目前之所以能夠大規(guī)模地應(yīng)用在光伏電站，主要是考慮到它能有效地提升日照時間。由于組串式逆變器的輸入工作電壓較低，能夠保證在弱光下工作，因此提升了光伏電站的最大功率產(chǎn)出。現(xiàn)階段，一種新型拓撲使用交叉結(jié)構(gòu)來提高弱光下的工作質(zhì)量。當陽光較弱時，部分逆變器開始工作，通過并聯(lián)多個光伏組件來提升單個逆變器輸入工作電壓；當陽光轉(zhuǎn)為強烈時，全部逆變器正常工作，交叉結(jié)構(gòu)還原為串聯(lián)結(jié)構(gòu)。這樣，即使在部分逆變器出現(xiàn)故障時，也能夠獲得當前電站的最大功率。對一個500kW的光伏電站未說，即使是在21W/m2的輻照度時，使用組串式光伏并網(wǎng)逆變器的轉(zhuǎn)換效率可以達到92%～98%。5.2.2并網(wǎng)逆變器類型四、多組串式光伏并網(wǎng)逆變器多組串式光伏并網(wǎng)逆變器的提出是在近幾年，它可以對應(yīng)一串光伏模組，也可以對應(yīng)單個光伏模組（這時一般被稱為微型），多組串式光伏并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構(gòu)。一般是使用一個DC/DC變換器來使光伏組件或光伏組件串達到一個較高的直流電壓，同時DC/DC負責實現(xiàn)原本屬于逆變器的MPPT技術(shù)。這樣，逆變器只需進行直流轉(zhuǎn)交流逆變的工作。該方法可以很好地解決光伏模組不匹配的問題，并且結(jié)構(gòu)十分柔性，無需添加逆變器便可增減一部分容量。此外，由于兩部分功能分開，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)可以變簡單，能減少部分成本的考慮。該拓撲的缺點是在弱光下，由于逆變器仍是大功率，因此對小功率不敏感，有效日照時間不會增加。此外，由于是多個直流變換器并聯(lián)，該種形式的諧波可能會較大。圖5-17為多組串式光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)。5.2.2并網(wǎng)逆變器類型三、組串式光伏并網(wǎng)逆變器5.2.3并網(wǎng)逆變器選配任務(wù)說明：逆變器的配置選用，除了要根據(jù)整個光伏電站的各項技術(shù)指標并參閱生產(chǎn)廠商提供的產(chǎn)品手冊來確定之外，還要重點關(guān)注逆變器的額定輸出功率、整機效率、輸出電壓以及并網(wǎng)逆變器類型等相關(guān)技術(shù)指標。本內(nèi)容主要學(xué)習(xí)并網(wǎng)逆變器的技術(shù)指標及選配方法。5.2.3并網(wǎng)逆變器選配一、并網(wǎng)逆變器技術(shù)指標并網(wǎng)逆變器是太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，由它將直流電能逆變成交流電能，為跟隨電網(wǎng)頻率和電壓變化的電流源。目前市售的并網(wǎng)型逆變器的產(chǎn)品主要是DC-DC和DC-AC兩級能量變換的結(jié)構(gòu)：DC-DC變換環(huán)節(jié)調(diào)整光伏陣列的工作點使其跟蹤最大工作點；DC-AC逆變環(huán)節(jié)主要使輸出電流與電網(wǎng)電壓同相位，同時獲得功率因數(shù)。對于大型、超大型光伏電站一般都選用集中式光伏并網(wǎng)逆變器。逆變器的配置選用，除了要根據(jù)整個光伏電站的各項技術(shù)指標并參閱生產(chǎn)廠商提供的產(chǎn)品手冊來確定之外，還要重點關(guān)注如下幾點技術(shù)指標。5.2.3并網(wǎng)逆變器選配一、并網(wǎng)逆變器技術(shù)指標(l)額定輸出功率額定輸出功率表示逆變器向負載或電網(wǎng)供電的能力。選用逆變器應(yīng)首先考慮光伏陣列的功率，以滿足最大負荷下設(shè)備對電功率的要求。當用電設(shè)備以純電阻性負載為主或功率因數(shù)大于0.9時，一般選用逆變器的額定輸出功率比用電設(shè)備總功率大10%～15%。并網(wǎng)逆變器的額定輸出功率與太陽電池功率之比～般為90%。(2)輸出電壓的調(diào)整性能輸出電壓的調(diào)整性能表征逆變器輸出電壓的穩(wěn)壓度。一般逆變器都給出當直流輸入電壓在允許波動范圍內(nèi)變化時，該逆變器輸出交流電壓波動偏差的百分率，即電壓調(diào)整率。性能好的逆變器的電壓調(diào)整率應(yīng)小于等于3%。5.2.3并網(wǎng)逆變器選配一、并網(wǎng)逆變器技術(shù)指標(3)整機效率整機效率表征逆變器自身功率損耗的大小。逆變器效率還分最大效率、歐洲效率（加權(quán)效率）、加州效率、MPPT效率，它們的定義如下：最大效率ηmax：逆變器所能達到的最大效率。歐洲效率ηeuro：按照在不同功率點效率根據(jù)加權(quán)公式計算。加州效率ηcec：考慮直流電壓時對效率的影響，再次平均。MPPT效率ηMPPT：表示逆變器最大功率點跟蹤的精度。目前，先進逆變器最大效率大于96.5%，MPPT效率大于99%。5.2.3并網(wǎng)逆變器選配一、并網(wǎng)逆變器技術(shù)指標(4)啟動性能所選用的逆變器應(yīng)能保證在額定負荷下可靠啟動。高性能逆變器可以做到連續(xù)多次滿負荷啟動而不損壞功率開關(guān)器件及其他電路。對于大型光伏電站，通常選用250kW、500kW集中型并網(wǎng)逆變器。10MW級乃至更大容量的光伏電站，可能的話，應(yīng)選擇更大功率的逆變器，如單機功率達到1MW及以上的集中型并網(wǎng)逆變器，這樣性價比更高。目前國內(nèi)市售集中型逆變器，一般具有如下特點?！げ捎眯滦透咝GBT和功率模塊，降低系統(tǒng)損耗，更為提高系統(tǒng)效率?！な褂萌饫w驅(qū)動，可靠避免誤觸發(fā)并大大降低電磁干擾對系統(tǒng)影響，從而增強整機的穩(wěn)定性與可靠性。5.2.3并網(wǎng)逆變器選配一、并網(wǎng)逆變器技術(shù)指標·重新優(yōu)化的結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計，減少系統(tǒng)構(gòu)成元件，降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)的散熱效率，增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性?！げ捎眯滦椭悄苁噶靠刂萍夹g(shù)，可以抑制三相不平衡對系統(tǒng)的影響，并同時提高直流電壓利用率，拓展系統(tǒng)的直流電壓輸入范圍?！げ捎脟H流行的觸摸屏技術(shù)，設(shè)計新型智能人機界面，大大增加監(jiān)控的系統(tǒng)參數(shù)；圖形化界面經(jīng)人機工程學(xué)設(shè)計，方便用戶及時掌握系統(tǒng)的整體信息，且增強數(shù)據(jù)采集與存儲功能，可以記錄最近100天以內(nèi)的所有歷史參數(shù)、故障和事件并可以方便導(dǎo)出，為進一步數(shù)據(jù)處理提供基礎(chǔ)。5.2.3并網(wǎng)逆變器選配一、并網(wǎng)逆變器技術(shù)指標·增強的防護功能，與普通逆變器相比較，增加直流接地故障保護，緊急停機按鈕和開／關(guān)旋鈕提供雙重保護，系統(tǒng)具有直流過壓、直流欠壓、頻率故障、交流過壓、交流欠壓、IMP故障、溫度故障、通信故障等最為全面的故障判斷與檢測。·具有多種先進的通信方式，RS485/GPRS/Ethernet等通信接口和附件，即使電站地處偏僻，也能通過各種網(wǎng)絡(luò)及時獲知系統(tǒng)運行狀況?！そ?jīng)過多次升級的系統(tǒng)監(jiān)控軟件，可以適應(yīng)多語種Windows平臺，集成環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，界面簡單，參數(shù)豐富，易于操作。·專為光伏電站設(shè)計的群控功能，可以即時監(jiān)控天氣變化，并根據(jù)實時信息決定多臺逆變器的關(guān)斷或開通；試驗結(jié)果表明，該種群控器可以有效提高系統(tǒng)效率1%～2%，從而給用戶帶來更多收益。5.2.3并網(wǎng)逆變器選配一、并網(wǎng)逆變器技術(shù)指標·具有低電壓穿越，無功、有功調(diào)節(jié)等功能（可選擇）?！は到y(tǒng)的電路與控制算法，使用國際權(quán)威仿真軟件(SABER，PSPICE，MATLAB)迸行嚴格的仿真和計算，所有參數(shù)均為多次優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果，整機經(jīng)過實驗室和現(xiàn)場多種環(huán)境（不同濕度、溫度）的嚴酷測試，并根據(jù)測試結(jié)果對系統(tǒng)進行二次優(yōu)化，以達到最優(yōu)的性能表現(xiàn)?！ね晟频膰鴥?nèi)售后服務(wù)體系，強大的售后服務(wù)能力，反應(yīng)快，后期運行維護成本低?！すゎl隔離變壓器，實現(xiàn)光伏陣列和電網(wǎng)之間的相互隔離?！ぞ哂兄绷鬏斎胧謩臃謹嚅_關(guān)、交流電網(wǎng)手動分斷開關(guān)、緊急停機操作開關(guān)。·人性化的LCD液晶界面，通過按鍵操作，液晶顯示屏(LCD)可清晰顯示實時各項運行數(shù)據(jù)、實時故障數(shù)據(jù)、歷史故障數(shù)據(jù)（大于50條）、總發(fā)電量數(shù)據(jù)、歷史發(fā)電量（按月、按年查詢）數(shù)據(jù)；可提供包括RS485或Ethernet（以太網(wǎng)）遠程通信接口，其中RS485遵循Modbus通信協(xié)議，Ethernet（以太網(wǎng)）接口支持TCP/IP協(xié)議，支持動態(tài)(DHCP)或靜態(tài)獲取IP地址。5.2.3并網(wǎng)逆變器選配二、逆變器類型選擇按照逆變器輸出電能的去向分，可分為有源逆變器和無源逆變器。凡將逆變器輸出的電能向工業(yè)電網(wǎng)輸送的逆變器，稱為有源逆變器；凡將逆變器輸出的電能輸向某種用電負載的逆變器稱為無源逆變器。交流側(cè)接電網(wǎng)，為有源逆變。交流側(cè)接負載，為無源逆變。按有無變壓器隔離分為無隔變壓器并網(wǎng)逆變器和隔離變壓器并網(wǎng)逆變器。5.2.3并網(wǎng)逆變器選配二、逆變器類型選擇(1)無隔離變壓器并網(wǎng)逆變器優(yōu)點：省去了笨重的工頻變壓器，很高的效率（大于97%）、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單。缺點：太陽電池板與電網(wǎng)沒有電氣隔離，太陽電池板兩極有電網(wǎng)電壓，對人身安全不利;影響電網(wǎng)質(zhì)量，直流易傳入交流側(cè)，使電網(wǎng)直流分量過大。5.2.3并網(wǎng)逆變器選配二、逆變器類型選擇(2)工頻隔離變壓器并網(wǎng)逆變器優(yōu)點：使用工頻變壓器進行電壓變換和電氣隔離，具有以下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、抗沖擊性能好，最重要的是安全性高。缺點：系統(tǒng)效率相對較無變壓器低（95%左右）、笨重等。(3)高頻隔離變壓器并網(wǎng)逆變器優(yōu)點：同時具有電氣隔離和重量輕的優(yōu)點，模塊化，系統(tǒng)效率大于95％。缺點：由于隔離DC/AC/DC的功率等級一般較小，所以這種結(jié)構(gòu)集中在5KW以下。5.2.3并網(wǎng)逆變器選配三、系統(tǒng)方案逆變器選配從逆變器參數(shù)指標角度考慮逆變器選配方案時主要考慮如下幾點：(1)逆變器的額定容量要和系統(tǒng)容量匹配；(2)系統(tǒng)組件最大容量不得超過逆變器額定容量10%；(3)系統(tǒng)組件串并聯(lián)輸出電壓要在逆變器MPPT電壓范圍之內(nèi)；(4)逆變器允許的最大開路電壓要大于組件方陣系統(tǒng)最大開路電壓；(5)逆變器允許的最大電路電流要大于組件方陣系統(tǒng)最大電路電流；5.3.1交流配電柜認識任務(wù)說明：交流配電柜主要是將逆變器輸出的交流電能進行匯流，各路交流輸入通過交流配電柜的正極母排和負極母排集中匯流，然后通過專用斷路器輸出到交流輸出端,再接至升壓變壓器。該內(nèi)容主要學(xué)習(xí)交流配電柜的工作原理及其組成。5.3.1交流配電柜認識一、交流配電柜組成光伏電站交流配電系統(tǒng)是用來接受和分配交流電能的電力設(shè)備，主要由控制電器（斷路器、隔離開關(guān)、負荷開關(guān)等），保護電器（熔斷器、繼電器、避雷器等），測量電器（電流互感器、電壓互感器、電壓表、電流表、電度表、功率因數(shù)表等），以及母線和載流導(dǎo)體等組成。交流配電系統(tǒng)按照設(shè)備所處場所，可分為戶內(nèi)配電系統(tǒng)和戶外配電系統(tǒng)；按照電壓等級，可分為高壓配電系統(tǒng)和低壓配電系統(tǒng)；按照結(jié)構(gòu)形式，可分為裝配式配電系統(tǒng)和成套式配電系統(tǒng)。中小型光伏電站一般供電范圍較小，采用低壓交流供電基本可以滿足用電需要。因此，低壓配電系統(tǒng)在光伏電站中就成為連接逆變器和交流負載的一種接受和分配電能的電力設(shè)備。5.3.1交流配電柜認識一、交流配電柜組成在并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中，通過交流配電系統(tǒng)（交流配電柜）為逆變器提供輸出接口，配置交流斷路器直接并網(wǎng)或直接供給交流負載使用。在光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生故障時，不會影響到自身與電網(wǎng)或負載安全，同時可確保維修人員的安全。對于并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，除控制電器、測量儀表、保護電器以及母線和載流導(dǎo)體之外，還須配置電能質(zhì)量分析儀。5.3.1交流配電柜認識二、交流配電柜功能由于投資限制，我國邊遠無電地區(qū)所建光伏電站的規(guī)模還不能完全滿足當?shù)氐挠秒娦枨?。為增加光伏電站的供電可靠性，同時減少蓄電池的容量和降低系統(tǒng)成本，各電站都配有備用柴油發(fā)電機組作為后備電源。后備電源的作用是：第一，當蓄電池虧電而太陽電池方陣又無法及時補充充電時，可由后備柴油發(fā)電機組經(jīng)整流充電設(shè)備給蓄電池組充電，并同時通過交流配電系統(tǒng)直接向負載供電，以保證供電系統(tǒng)正常運行，第二，當逆變器或者其他部件發(fā)生故障，光伏發(fā)電系統(tǒng)無法供電時，作為應(yīng)急電源，可啟動后備柴油發(fā)電機組，經(jīng)交流配電系統(tǒng)直接為用戶供電。因此，交流配電系統(tǒng)除在正常情況下將逆變器輸出的電力提供給負載外，還應(yīng)在特殊情況下具有將后備應(yīng)急電源輸出的電力直接向用戶供電的功能。5.3.1交流配電柜認識二、交流配電柜功能獨立運行光伏電站交流配電系統(tǒng)至少應(yīng)有兩路電源輸入，一路用于主逆變器輸入，一路用于后備柴油發(fā)電機組輸入。在配有備用逆變器的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，其交流配電系統(tǒng)還應(yīng)考慮增加一路輸入。為確保逆變器和柴油發(fā)電機組的安全，杜絕逆變器與柴油發(fā)電機組同時供電的危險局面出現(xiàn)，交流配電系統(tǒng)的兩種輸入電源切換功能必須有絕對可靠的互鎖裝置，只要逆交器供電操作步驟沒有完全排除干凈，柴油發(fā)電機組供電便不可能進行；同樣，在柴油發(fā)電機組通過交流配電系統(tǒng)向負載供電時，也必須確保逆變器絕對接不進交流配電系統(tǒng)。5.3.1交流配電柜認識二、交流配電柜功能交流配電系統(tǒng)的輸出一般可根據(jù)用戶要求設(shè)計。通常，獨立光伏電站的供電保障率很難做到百分之百，為確保某些特殊負載的供電需求，交流配電系統(tǒng)至少應(yīng)有兩路輸出，這樣就可以在蓄電池電量不足的情況下，切斷一路普通負載，確保向主要負載繼續(xù)供電。在某些情況下，交流配電系統(tǒng)的輸出還可以是三路或四路的，以滿足不同需求。例如，有的地方需要遠程送電，應(yīng)進行高壓輸配電；有的地方需要為政府機關(guān)、銀行、通信等重要單位設(shè)立供電專線等。5.3.1交流配電柜認識二、交流配電柜功能其中，K1、K2是隔離開關(guān)。接觸器J1和J2用于兩路輸入的互鎖控制，即，當輸入1有電并閉合K1時，接觸器J1線圈有電、吸合，接觸器J12將輸入2斷開；同理，當輸入2有電并閉合K2時，接觸器J22自動斷開輸入1，起到互鎖保護的作用。另外，配電系統(tǒng)的三路輸出分別由3個接觸器進行控制，可根據(jù)實際情況及各路負載的重要程度分別進行控制操作。5.3.2交流配電柜技術(shù)要求及選配任務(wù)說明：交流配電柜要求動作準確、運行可靠，在發(fā)生故障時，能夠準確、迅速的切斷事故電流，避免事故擴大；在一定的操作頻率工作時，具有較高的機械壽命和電氣壽命；本內(nèi)容主要學(xué)習(xí)交流配電柜的技術(shù)指標要求及其保護功能。5.3.2交流配電柜技術(shù)要求及選配一、交流配電柜技術(shù)要求(1)動作準確，運行可靠；(2)在發(fā)生故障時，能夠準確、迅速的切斷事故電流，避免事故擴大；(3)在一定的操作頻率工作時，具有較高的機械壽命和電氣壽命；(4)電器元件之間在電氣、絕緣和機械等方面的性能能夠配合協(xié)調(diào)；(5)工作安全，操作方便，維護容易；(6)體積小，重量輕，工藝好，制造成本低；(7)設(shè)備自身能耗小。5.3.2交流配電柜技術(shù)要求及選配二、配電系統(tǒng)的海拔問題按照有關(guān)電氣產(chǎn)品技術(shù)規(guī)定，通常低壓電氣設(shè)備的使用環(huán)境都限定在海拔2000m以下，而對于4500m以上地區(qū)，由于氣壓低、相對濕度大、溫差大、太陽輻射強、空氣密度低等問題，導(dǎo)致大氣壓力和相對密度降低，電氣設(shè)備的外絕緣強度也隨之下降。因此，在設(shè)計配電系統(tǒng)時，必須考慮當?shù)貝毫迎h(huán)境對電氣設(shè)備的不利影響。5.3.2交流配電柜技術(shù)要求及選配三、接有防雷器裝置光伏發(fā)電系統(tǒng)的交流配電柜中一般都接有防雷器裝置，用來保護交流負載或交流電網(wǎng)免遭雷電破壞。防雷器一般接在總開關(guān)之后，5.3.2交流配電柜技術(shù)要求及選配四、電表連接在可逆流的太陽能并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，除了正常用電計量的電度表之外，為了準確地計量發(fā)電系統(tǒng)饋入電網(wǎng)的電量（賣出的電量）和電網(wǎng)向系統(tǒng)內(nèi)補充的電量（買八的電量），就需要在交流配電柜內(nèi)另外安裝兩塊電度表進行用電量和發(fā)電量的計量5.3.2交流配電柜技術(shù)要求及選配五、交流配電柜的保護功能交流配電柜應(yīng)具有多種線路故障的保護功能。一旦發(fā)生保護動作，用戶可根據(jù)實際情況進行處理，排除故障，恢復(fù)斷電。(1)輸出過載和短路保護當輸出電路有短路或過載等故障發(fā)生時，相應(yīng)斷路器會自動跳閘，斷開出處。當有更嚴重的情況發(fā)生時，甚至?xí)l(fā)生熔斷器燒斷。這時，應(yīng)首先查明原因，排除故障，然后再接通負載。5.3.2交流配電柜技術(shù)要求及選配五、交流配電柜的保護功能(2)輸入欠電壓保護當系統(tǒng)的輸入電壓降到電源額定電壓的70%～35%時，輸入控制開關(guān)自動跳閘斷電；當系統(tǒng)的輸入電壓低于額定電壓的35%時，斷路器開關(guān)不能閉合送電。此時應(yīng)查明原因，使配電裝置的輸入電壓升高，再恢復(fù)供電。交流配電柜在用逆變器輸入供電時，具有蓄電池欠電壓保護功能。當蓄電池放電達到一定深度時，有控制器發(fā)出切斷負載信號，控制配電柜中的負載繼電器動作，切斷相應(yīng)負載?；謴?fù)送電時，只需進行按鈕操作即可。(3)輸入互鎖功能光伏電站交流配電柜最重要的保護，是兩路輸入的繼電器及斷路器開關(guān)雙重互鎖保護?；ユi保護功能是當逆變器輸入或柴油發(fā)電機組輸入只要有一路有電時，另一路繼電器就不能閉合，即按鈕操作失靈。也就是說，斷路器開關(guān)互鎖保護，是只允許一路開關(guān)合閘通電。5.4.1變壓器工作原理及分類任務(wù)說明：在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，為了把逆變器電能輸送到電網(wǎng)中，需要經(jīng)過升壓變壓器。變壓器的工作原理就是電磁感應(yīng)，即＂電生磁，磁生電＂的一種具體應(yīng)用。本內(nèi)容主要學(xué)習(xí)變壓器的工作原理、種類及特性。5.4.1變壓器工作原理及分類一、變壓器工作原理當匝數(shù)為W1的一次繞組接到頻率為f、電壓為U1的交流電源上時，一次繞組便有勵磁電流Im通過。一次繞組的磁勢ImW1便在鐵心中產(chǎn)生主磁通φ。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，交變的主磁通φ在一、二次繞組中感應(yīng)出相應(yīng)的電勢Ｅ1和Ｅ2。如果二次繞組接有負載時，二次繞組中就有I2電流通過，就會產(chǎn)生相應(yīng)的磁勢I2W2。該磁勢作用在同一鐵芯上，且起反向去磁作用，將使主磁通趨于改變，因此一次繞組感應(yīng)電勢E1亦將趨于改變，從而打破原有的平衡，使一次繞組的電流發(fā)生變化。由于主磁通決定于電源U1，而U1基本不變，所主磁通也就基本不變，故一次繞組的電流必將増加到I1。此電流增量所產(chǎn)生的磁勢應(yīng)能抵消二次繞組電流I2所產(chǎn)生的磁勢I2W2，以保持原有主磁通φ基本不變。此外，一、二次繞組的磁勢還將產(chǎn)生僅與自身交鏈的漏磁φ1n和φ2n。，并在各自繞組中產(chǎn)生漏磁電勢E1n和E2n。其中，變壓器變換電壓的關(guān)系式為：5.4.1變壓器工作原理及分類一、變壓器工作原理5.4.1變壓器工作原理及分類一、變壓器工作原理由上公示可以看出，當變壓器處于空載狀態(tài)運行時，一、二次繞組的電壓比等于它們的匝數(shù)比。因此要使一、二次繞組具有不同的電壓，只要使它們具有不同的匯數(shù)即可。也就是說，當U1和W1不變時，W2越大，則U2越大；當U1和W2不變，W1越大，則Ｕ2越小，反之亦然。5.4.1變壓器工作原理及分類二、三相電力變壓器和單相電力變壓器變壓器按相數(shù)分類有三相電力變壓器和單相電力變壓器。大多數(shù)場合使用三相電力變壓器，在一些低壓單相負載較多的場合，也使用單相變壓器。5.4.1變壓器工作原理及分類三、油浸式變壓器和干式變壓器干式變壓器和油浸式變壓器的區(qū)別主要如下。(1)外觀上封裝形式不同，干式變壓器能直接看到鐵芯和線圈，而油浸式變壓器只能看到變壓器的外殼。(2)引線形式不同干式變壓器大多使用硅橡膠套管，而油浸式變壓器大部分使用瓷套管；5.4.1變壓器工作原理及分類三、油浸式變壓器和干式變壓器(3)容量及電壓不同干式變壓器一般適用于配電用，容量大都在1600KVA以下，電壓在10KV以下，也有個別做到35KV電壓等級的；而油浸式變壓器卻可以從小到大，做到全部容量，電壓等級也做到了所有電壓；我國正在建設(shè)的特高壓1000KV試驗線路，采用的一定是油浸式變壓器。5.4.1變壓器工作原理及分類三、油浸式變壓器和干式變壓器(4)絕緣和散熱不一樣干式變壓器一般用樹脂絕緣，靠自然風(fēng)冷，大容量靠風(fēng)機冷卻，而油浸式變壓器靠絕緣油進行絕緣，靠絕緣油在變壓器內(nèi)部的循環(huán)將線圈產(chǎn)生的熱帶到變壓器的散熱器（片）上進行散熱。5.4.1變壓器工作原理及分類三、油浸式變壓器和干式變壓器(5)適用場所干式變壓器大多應(yīng)用在需要“防火、防爆”的場所，一般大型建筑、高層建筑上易采用；而油浸式變壓器由于“出事”后可能有油噴出或泄漏，造成火災(zāi)，大多應(yīng)用在室外，且設(shè)有“事故油池”的場所。5.4.1變壓器工作原理及分類三、油浸式變壓器和干式變壓器(6)對負荷的承受能力不同一般干式變壓器應(yīng)在額定容量下運行，而油浸式變壓器過載能力比較好。(7)造價不一樣對同容量變壓器來說，干式變壓器的采購價格比油浸式變壓器價格要高許多。干式變壓器型號一般開頭為SC（環(huán)氧樹脂澆注包封式）、SCR（非環(huán)氧樹脂澆注固體絕緣包封式）、SG（敞開式）。5.4.1變壓器工作原理及分類四、分裂變壓器的結(jié)構(gòu)特點分裂式變壓器是指變壓器的繞組中有一個或幾個繞組分裂成兩個或兩個以上彼此互不聯(lián)系的繞組支路，各個分裂繞組支路可以單獨運行或同時運行。由于分裂變壓器各分裂繞組支路正常工作時彼此不相連，因此沒有電氣上聯(lián)系，僅有較弱的磁聯(lián)系，所以分裂繞組支路間具有較大的阻抗，而分裂繞組支路與不分裂的繞組之間具有相同的阻抗。在通常情況下，分裂變壓器的各分裂繞組支路的額定電壓相同，也可以不同，但應(yīng)彼此接近。此外，分裂變壓器各分裂繞組支路的總?cè)萘康扔谧儔浩鞯念~定容量。隨著單機容量和系統(tǒng)容量的增大，為了合理地限制短路電流，分裂變壓器的應(yīng)用也愈來愈廣泛。5.4.1變壓器工作原理及分類四、分裂變壓器的結(jié)構(gòu)特點為了利用變壓器的阻抗特性，合理地限制短路電流，分裂變壓器在一些大型電廠和降壓變電所中得到廣泛的應(yīng)用。雙繞組雙分裂變壓器的原理接線圖，其中第一幅圖為升壓型分裂變壓器的結(jié)構(gòu)，它表示兩臺發(fā)電機通過一臺分裂變壓器向電網(wǎng)系統(tǒng)輸送電能；第二幅圖為降壓型分裂變壓器的結(jié)構(gòu)，它表示由一臺分裂變壓器通過兩個分支向負載供電的原理接線圖。5.4.2升壓變壓器選配任務(wù)說明：在并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器輸出通過交流配電柜，連接到升壓變壓器，實現(xiàn)電壓提升。在升壓變壓器選配上，需要根據(jù)系統(tǒng)容量、應(yīng)用場合來確定。本內(nèi)容主要學(xué)習(xí)光伏發(fā)電系統(tǒng)中升壓變壓器的選配方法。5.4.2升壓變壓器選配一、常用變壓器的容量系列我國目前常用變壓器產(chǎn)品容量有100kVA、125kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、500kVA、630kVA、800kVA,1000kVA、1250kVA、1600kVA等。二、變壓器容量與數(shù)量的選擇原則(1)變壓器損壞及產(chǎn)生過負荷能力的原因變壓器損壞及過負荷能力產(chǎn)生都是由于變壓器額定參數(shù)與運行時實際參數(shù)的差異導(dǎo)致。①電氣設(shè)備的電壓、電流各具有在一定條件下長期安全經(jīng)濟運行的限額，即所謂的額定電壓和額定電流。當實際運行電壓或?qū)嶋H運行電流超過其額定電壓或額定電流時，電氣設(shè)備可能被損壞。因此，在排除人為破壞的情況下，變壓器的損壞主要由以下兩個原因造成。5.4.2升壓變壓器選配二、變壓器容量與數(shù)量的選擇原則★當實際運行電壓過高時，過電壓使絕緣損壞。這是一個瞬時過程，因此電氣設(shè)備是不能在大于其規(guī)定的最高電壓下運行?！镒儔浩骶哂蓄~定壽命參數(shù)，變壓器達到額定壽命的工作環(huán)境是：最高日平均氣溫30℃，最高年平均氣溫20℃，最高氣溫40℃，最低溫度-5℃（戶內(nèi)變壓器）或-30℃（盧外變壓器），在額定電壓下以額定電流運行。當實際運行電流過大時，電氣設(shè)備導(dǎo)體過熱使絕緣老化加劇甚至損壞。這是一個累積過程，絕緣逐漸老化到一定程度，絕緣損壞，變壓器壽命終結(jié)。正常運行時，絕緣也會逐漸老化，但因其過程較緩慢，所以實際使用壽命會達到額定壽命。變壓器的設(shè)計使用年限一般為20～30年，其實際壽命主要取決于繞組絕緣的老化速度。5.4.2升壓變壓器選配二、變壓器容量與數(shù)量的選擇原則②變壓器額定容量是指變壓器的額定視在功率（即額定電壓和額定電流的乘積）。變壓器實際運行時負荷的視在功率超過其額定容量時，稱為變壓器過負荷。變壓器有一定的過負荷能力，其過負荷能力的大小主要取決于絕緣老化的速度，由如下因素決定?！镞x擇變壓器時，通常要考慮備用容量，因此變壓器額定容量總是大于實際負荷的計算視在功率；其次，變壓器的實際負荷是變動的，且實際的瞬時負荷大多數(shù)情況下小于計算負荷，即小于變壓器的額定容量；此時實際運行時絕緣老化速度較變壓器在額定參數(shù)下的老化速度慢，相當于延長了使用壽命，儲備了一定的過負荷能力?！镒儔浩鲗嶋H運行環(huán)境不一定等同額定工作環(huán)境，當實際運行環(huán)境較額定工作環(huán)境惡劣時，會加速變壓器絕緣的老化速度，超支設(shè)備絕緣壽命；反之，則能節(jié)省絕緣壽命，也儲備一定的過負荷能力。5.4.2升壓變壓器選配二、變壓器容量與數(shù)量的選擇原則變壓器不能長期在過負荷情況下運行，但由于正常運行時大都或多或少地節(jié)省一些壽命，因此，當短時過負荷導(dǎo)致絕緣老化加劇而加速損耗的壽命可以得到補償，具有一定的短時過負荷能力。變壓器過負荷能力的大小與變壓器的絕緣介質(zhì)和生產(chǎn)工藝有較大的關(guān)系，所以變壓器的短時過負荷能力的大小不能一概而論。5.4.2升壓變壓器選配二、變壓器容量與數(shù)量的選擇原則(2)變壓器臺數(shù)的確定在供配電系統(tǒng)中，變壓器臺數(shù)與供電范圍內(nèi)用電負荷大小、性質(zhì)、重要程度有關(guān)。5.4.2升壓變壓器選配二、變壓器容量與數(shù)量的選擇原則(2)變壓器臺數(shù)的確定①三級負荷一般設(shè)一臺變壓器，但考慮現(xiàn)有開關(guān)設(shè)備開斷容量的限制，所選單臺變壓器的額定容量一般不大于1250kV．A;當用電負荷所需的變壓器容量大于1250kVA時，通常應(yīng)采用兩臺或更多臺變壓器。②當季節(jié)性或晝夜性的負荷較多時，可將這些負荷采用單獨的變壓器供電，以使這些負荷不投入使用時，切除相應(yīng)的供電變壓器，減少空載損耗。③當有較大的沖擊性負荷時，為避免對其他負荷供電質(zhì)量的影響，可單獨設(shè)變壓器對其供電。④當有大量一、二級負荷時，為保證供電可靠性，應(yīng)設(shè)兩臺或多臺變壓器。以起到相互備用的作用。5.4.2升壓變壓器選配三、變壓器容量的確定①單臺變壓器容量一般不大于1250kVA。若負荷集中且確有需要，可采用1600kVA或更大的變壓器。②最大負荷率一般取為β=SC/SrT=75%～85%，其中SC為正常運行時的計算負荷，SrT為變壓器的額定容量。這是綜合考慮變壓器的經(jīng)濟運行和變壓器一次投資得到的負荷率。③兩臺變壓器互為備用時，當一臺變壓器故障或檢修，另一臺變壓器容量應(yīng)能保證向所有一、二級負荷供電。④變壓器容量應(yīng)能保證電動機啟動要求，否則應(yīng)對電動機采取降壓啟動措施載提高變壓器容量。一般來講，直接啟動的籠型電動機最大容量不應(yīng)超過變壓器容量的30%。5.4.2升壓變壓器選配四、主變壓器選擇方式光伏發(fā)電站升壓站主變壓器應(yīng)按下列原則選擇：(1)應(yīng)優(yōu)先選用自冷式、低損耗電力變壓器。(2)當無勵磁調(diào)壓電力變壓器不能滿足電力系統(tǒng)調(diào)壓要求時，應(yīng)采用有載調(diào)壓電力變壓器。(3)主變壓器容量可按光伏發(fā)電站的最大連續(xù)輸出容量進行選取，且宜選用標準容量。5.4.2升壓變壓器選配五、光伏方陣內(nèi)就地升壓變壓器選配方法在大型集中并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，通常以1MW為的單元進行就地升壓，選用的升壓設(shè)備為升壓箱變。具體選配方法如下。(1)應(yīng)優(yōu)先選用自冷式、低損耗電力變壓器。(2)升壓變壓器容量可按光伏方陣單元模塊最大輸出功率選取。(3)可選用高壓/低壓預(yù)裝式箱式變電站或由變壓器與高低壓電氣元件等組成的敞開式設(shè)備。對于在沿?；蝻L(fēng)沙大的光伏發(fā)電站，當采用戶外布置時，沿海防護等級應(yīng)達到IP65，風(fēng)沙大的光伏發(fā)電站防護等級應(yīng)達到IP54。(4)就地升壓變壓器可采用雙繞組變壓器或分裂變壓器。(5)就地升壓變壓器宜選用無勵磁調(diào)壓變壓器。5.5.1光伏電纜認識任務(wù)說明：在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，電力線纜主要用到直流電纜及交流電纜，其中組件間串聯(lián)電纜，及組串間并聯(lián)的直流電纜占據(jù)了一半以上的電纜量，經(jīng)逆變器后的使用的為交流電纜。本內(nèi)容主要學(xué)習(xí)光伏電纜特性。5.5.1光伏電纜認識一、直流電纜光伏發(fā)電系統(tǒng)中，直流電纜使用在：(1)組件與組件之間的串聯(lián)電纜。(2)組串（組件陣列）之間至直流配電箱(匯流箱)之間的并聯(lián)電纜。(3)直流配電箱至逆變器之間電纜。上述電纜均為直流電纜，戶外敷設(shè)較多，需防潮、防暴曬、耐寒、耐熱、抗紫外線，某些特殊的環(huán)境下還需防酸堿等化學(xué)物質(zhì)。其中組件與組件之間的連接電纜通常與組件成套供應(yīng)。5.5.1光伏電纜認識二、交流電纜光伏發(fā)電系統(tǒng)中，交流電纜使用在：(1)逆變器至升壓變壓器的連接電纜。(2)升壓變壓器至配電裝置的連接電纜。(3)配電裝置至電網(wǎng)或用戶的連接電纜。此部分電纜為交流負荷電纜，戶內(nèi)環(huán)境敷設(shè)較多，可按照一般電力電纜選型要求選擇。光伏發(fā)電系統(tǒng)中大量的直流電纜需戶外敷設(shè)，環(huán)境條件惡劣，其電纜材料應(yīng)根據(jù)抗紫外線、臭氧、劇烈溫度變化和化學(xué)侵蝕情況而定。普通材質(zhì)電纜在該種環(huán)境下長期使用，將導(dǎo)致電纜護套易碎，甚至?xí)纸怆娎|絕緣層。這些情況會直接損壞電纜系統(tǒng)，同時也會增大電纜短路的風(fēng)險，從中長期看，發(fā)生火災(zāi)或人員傷害的可能性也更高，大大影響系統(tǒng)的使用壽命?！镫娎|的絕緣性能；★電纜的耐熱阻燃性能；★電纜的防潮，防光(抗輻射)；★電纜的敷設(shè)方式；★電纜導(dǎo)體的材料(銅芯，鋁芯)；★電纜截面的規(guī)格。所以光伏系統(tǒng)中電纜的選擇需考慮如下因素5.5.1光伏電纜認識光伏發(fā)電系統(tǒng)中大量的直流電纜需戶外敷設(shè)，環(huán)境條件惡劣，其電纜材料應(yīng)根據(jù)抗紫外線、臭氧、劇烈溫度變化和化學(xué)侵蝕情況而定。普通材質(zhì)電纜在該種環(huán)境下長期使用，將導(dǎo)致電纜護套易碎，甚至?xí)纸怆娎|絕緣層。這些情況會直接損壞電纜系統(tǒng)，同時也會增大電纜短路的風(fēng)險，從中長期看，發(fā)生火災(zāi)或人員傷害的可能性也更高，大大影響系統(tǒng)的使用壽命。5.5.1光伏電纜認識5.5.1光伏電纜認識銅芯電纜具有的抗氧化能力比鋁要好，壽命長，穩(wěn)定性能要好，壓降小和電量損耗小的特點；在施工上由于銅芯柔性好，允許的彎度半徑小，所以拐彎方便，穿管容易；而且銅芯抗疲勞、反復(fù)折彎不易斷裂，所以接線方便；同時銅芯的機械強度高，能承受較大的機械拉力，給施工敷設(shè)帶來很大便利，也為機械化施工創(chuàng)造了條件。5.5.1光伏電纜認識由于鋁材的化學(xué)特性，安裝接頭易出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，特別是容易發(fā)生蠕變現(xiàn)象，易導(dǎo)致故障的發(fā)生。另外，在同等敷設(shè)條件下，要想獲得同樣的載流量，鋁的截面要大二檔，這樣帶來電纜敷設(shè)通道增大，有可能要采取專用敷設(shè)通道，增加投資成本。因此，銅電纜在光伏發(fā)電使用中，特別是直埋敷設(shè)電纜供電領(lǐng)域，具有突出的優(yōu)勢。電纜絕緣護套材料:在直流回路的運行中，常常受到多種不利因素的影響而造成接地，使得系統(tǒng)不能正常運行。如擠壓、電纜制造不良、絕緣材料不合格、絕緣性能低、直流系統(tǒng)絕緣老化、或存在某些損傷缺陷均可引起接地或成為一種接地隱患。另外戶外環(huán)境小動物侵入或撕咬也會造成直流接地故障。5.5.2光伏電纜選配任務(wù)說明：光伏發(fā)電系統(tǒng)電纜種類主要有光伏專用電纜、動力電纜、控制電纜、通信電纜、射頻電纜。電纜截面的選擇應(yīng)滿足允許溫升、電壓損失、機械強度等要求，直流系統(tǒng)電纜按電纜長期允許載流量選擇，并按電纜允許壓降校驗。本內(nèi)容主要學(xué)習(xí)各類電纜的選配方法。光伏系統(tǒng)電纜種類選擇(1)光伏專用電纜：PV1-F1*4mm2

組串到匯流箱的電纜一般用：光伏專用電纜PV1-F1*4mm2。特點：光伏電纜，結(jié)構(gòu)簡單，其使用的聚烯烴絕緣材料具有極好的耐熱、耐寒、耐油、耐紫外線，可在惡劣的環(huán)境條件下使用，具備一定的機械強度。敷設(shè)：可穿管中加以保護，利用組件支架作為電纜敷設(shè)的通道和固定，降低環(huán)境因素的影響。5.5.2光伏電纜選配光伏系統(tǒng)電纜種類選擇(2)動力電纜：ZRC-YJV22鋼帶鎧裝阻燃交聯(lián)電纜ZRC-YJV22廣泛應(yīng)用于：匯流箱到直流柜，直流柜到逆變器，逆變器到變壓器，變壓器到配電裝置的連接電纜，配電裝置到電網(wǎng)的連接電纜。5.5.2光伏電纜選配光伏系統(tǒng)電纜種類選擇(2)動力電纜：ZRC-YJV22鋼帶鎧裝阻燃交聯(lián)電纜ZRC-YJV22廣泛應(yīng)用于：匯流箱到直流柜，直流柜到逆變器，逆變器到變壓器，變壓器到配電裝置的連接電纜，配電裝置到電網(wǎng)的連接電纜。光伏發(fā)電系統(tǒng)中比較常見的ZRC-YJV22電纜標稱截面有：2.5mm2、4mm2、6mm2、10mm2、16mm2、25mm2、35mm2、50mm2、70mm2、95mm2、120mm2、150mm2、185mm2、240mm2、300mm2。其特點如下：①質(zhì)地較硬，耐溫等級90℃，使用方便，具有介損小、化學(xué)腐蝕和敷設(shè)不受落差限制的特點。②具有較高機械強度，耐環(huán)境應(yīng)力好，良好的熱老化性能和電氣性能。敷設(shè)：可直埋，適用于固定敷設(shè)，適應(yīng)不同敷設(shè)環(huán)境（地下，水中，溝管及隧道）的需要。5.5.2光伏電纜選配光伏系統(tǒng)電纜種類選擇(3)動力電纜：NH-VVNH-VV銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套耐火電力電纜。適合于額定電壓0.6/1KV。使用特性：長期允許工作溫度為80℃。敷設(shè)時允許的彎曲半徑：單芯電纜不小于20倍電纜外徑，多芯電纜不小于12倍電纜外徑。電纜在敷設(shè)時環(huán)境溫度不低于0攝氏度的條件下，無須預(yù)先加熱。電壓敷設(shè)不受落差限制。敷設(shè)：適合于有耐火要求的場合，可敷設(shè)在室內(nèi)，隧道及溝管中。注意不能承受機械外力的作用，可直接埋地敷設(shè)。5.5.2光伏電纜選配光伏系統(tǒng)電纜種類選擇(4)控制電纜：ZRC-KVVPZRC-KVVP銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套編織屏蔽控制電纜。適用于交流額定電壓450/750V及以下控制、監(jiān)控回路及保護線路。特點：長期允許使用溫度為70℃。最小彎曲半徑半徑不小于外徑的6倍。敷設(shè)：一般敷設(shè)在室內(nèi)、電纜溝、管道等要求屏蔽、阻燃的固定場所。5.5.2光伏電纜選配(5)通信電纜：DJYVRP2-22DJYVRP2-22聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套銅絲編織屏蔽鎧裝計算機專用軟電纜，適用于額定電壓500V及以下對于防干擾要求較高的電子計算機和自動化連接電纜。特點：DJYVRP2-22電纜具有抗氧化性，絕緣電阻高，耐電壓好，介電系數(shù)小的特點，在確保使用壽命的同時，還能減少回路間的相互串擾和外部干擾，信號傳輸質(zhì)量高。最小彎曲半徑不小于電纜外徑的12倍。敷設(shè)：電纜允許在環(huán)境溫度-40℃~50℃的條件下固定敷設(shè)使用。敷設(shè)于室內(nèi)，電纜溝，管道等要求靜電屏蔽的場所。5.5.2光伏電纜選配(6)通信電纜：RVVP銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套絕緣屏蔽軟電纜RVVP，又叫做電氣連接抗干擾軟電纜，是適用于報警、安防等需防干擾，安全高效數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ烹娎|。特點：額定工作電壓3.6/6KV，電纜導(dǎo)線的長期工作溫度為90℃，最小允許彎曲半徑為電纜外徑的6倍。主要用來做通信電纜，起到抗干擾的作用。敷設(shè)：RVVP電纜不能再日光下暴曬，底線芯必須良好接地。如需抑制電氣干擾強度的弱電回路通信電纜，敷設(shè)于鋼制管、盒中。與電力電纜平行敷設(shè)時相互間距，宜在可能的范圍內(nèi)遠離。5.5.2光伏電纜選配(7)射頻電纜：SYV實芯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套射頻同軸電纜SYV。特點：監(jiān)控中常用的視頻線主要是SYV75-3和SYV75-5兩種.如果要傳輸視頻信號在200米內(nèi)可以用SYV75-3，如果在350米范圍內(nèi)就可以用SYV75-5。敷設(shè)：可穿管敷設(shè)。5.5.2光伏電纜選配電纜選擇與敷設(shè)總體要求(1)光伏發(fā)電站電纜選擇與敷設(shè)，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》GB50217的規(guī)定，電纜截面應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟比較后選擇確定。(2)集中敷設(shè)與溝道、槽盒中的電纜宜選用C類阻燃電纜。5.5.2光伏電纜選配電纜選擇與敷設(shè)總體要求(1)光伏發(fā)電站電纜選擇與敷設(shè)，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》GB50217的規(guī)定，電纜截面應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟比較后選擇確定。(2)集中敷設(shè)與溝道、槽盒中的電纜宜選用C類阻燃電纜。(3)光伏組件之間及組件與匯流箱之間的電纜應(yīng)有固定措施和防曬措施。(4)電纜敷設(shè)可采用指買、電纜溝、電纜橋架、電纜線槽等方式，動力電纜和控制電纜宜分開排列。(5)電纜溝不得作為排水通道。(6)遠距離傳輸時，網(wǎng)絡(luò)電纜宜采用光纖電纜。5.5.2光伏電纜選配5.5.2光伏電纜選配二、光伏電纜種類選擇5.5.2光伏電纜選配三、光伏發(fā)電系統(tǒng)電纜截面分析與選型電纜截面的選擇應(yīng)滿足允許溫升、電壓損失、機械強度等要求，直流系統(tǒng)電纜按電纜長期允許載流量選擇，并按電纜允許壓降校驗，計算公式如下：按電纜長期允許載流量：IPC

≥Ical按回路允許電壓降：Scac=P·2L·Ica/△Up式中：Ipc為電纜允許載流量，A；Ica為計算電流，A；Ical為回路長期工作計算電流，A；Scac為電纜計算截面，mm2；P為電阻系數(shù)，銅導(dǎo)體P=0.0184Ω·mm2/m，鋁導(dǎo)體P=0.0315Ω·mm2/m；L為電纜長度，m；△Up為回路允許電壓降，V。5.5.2光伏電纜選配三、光伏發(fā)電系統(tǒng)電纜截面分析與選型例如,有一個0.5MW的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其采用的組件標稱電流為8A，額定工作電壓Uo為30V，匯流箱規(guī)格為12進1出，500KWp三相逆變器標稱電壓為270V，變壓器的規(guī)格為500KVA，升壓至10KV電網(wǎng)。這個光伏發(fā)電系統(tǒng)電纜選型規(guī)格。組串到匯流箱電纜：PV1-F1*4mm2。匯流箱到直流柜電纜為：ZRC-YJV222*50mm2。I直=P總/U匯=0.5MW/（30*12）V=833A<2*540=1080A所以，直流柜到逆變器電纜為：ZRC-YJV224*300mm或6*185mm2。I低=P逆/（1.732*U逆）=500KWp/(1.732*270V)=1068A<1080A所以，逆變器到變壓器電纜為：ZRC-YJV226*300mm2或9*185mm2I高=P變/U高=500KVA/1.732*10KV=29A所以，變壓器高壓側(cè)電纜為ZRC-YJV223*25mm2。5.5.2光伏電纜選配四、電纜選擇與敷設(shè)總體要求(1)光伏發(fā)電站電纜選擇與敷設(shè)，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》GB50217的規(guī)定，電纜截面應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟比較后選擇確定。(2)集中敷設(shè)與溝道、槽盒中的電纜宜選用C類阻燃電纜。(3)光伏組件之間及組件與匯流箱之間的電纜應(yīng)有固定措施和防曬措施。(4)電纜敷設(shè)可采用指買、電纜溝、電纜橋架、電纜線槽等方式，動力電纜和控制電纜宜分開排列。(5)電纜溝不得作為排水通道。(6)遠距離傳輸時，網(wǎng)絡(luò)電纜宜采用光纖電纜。5.6.1雷電對光伏系統(tǒng)危害任務(wù)說明：雷電對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備的影響，主要由直擊雷、雷電感應(yīng)和雷電波侵入3種方式對物體形成災(zāi)害，在光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)當分別對其加以防范。本內(nèi)容主要認識雷電對光伏發(fā)電系統(tǒng)的危害性。直擊雷:

直擊雷是帶電積云與地面目標之間的強烈放電。雷電直接擊在受害物上，產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械力，從而對設(shè)施或設(shè)備造成破壞，對人畜造成傷害。5.6.1雷電對光伏系統(tǒng)危害直擊雷:

直擊雷的電壓峰值通?？蛇_幾萬伏，或甚至幾百萬伏，電流峰值可達幾十千安，乃至幾百千安，其破壞性之所以很強，主要是由于雷云所蘊藏的能量在極短的時間就能釋放出來，但是雷電持續(xù)時間通常只有幾微秒到幾百微秒），從瞬間功率來講，是巨大的。5.6.1雷電對光伏系統(tǒng)危害感應(yīng)雷:

靜電感應(yīng)雷是指，當雷云來臨時地面上的一切物體，尤其是導(dǎo)體，由于靜電感應(yīng)，都聚集起大量的雷電極性相反的束縛電荷，在雷云對地或?qū)α硪焕自崎W擊放電后，束縛電荷就變成了自由電荷，從而產(chǎn)生很高的靜電電壓，即感應(yīng)電壓，其過電壓幅值可達到幾萬到幾十萬伏，這種過電壓往往會造成建筑物內(nèi)的導(dǎo)線、接地不良的金屬物導(dǎo)體和大型的金屬設(shè)備放電。5.6.1雷電對光伏系統(tǒng)危害感應(yīng)雷:

電磁感應(yīng)雷是指雷電放電時，由于雷電流的變化率大，而在雷電流的通道附近產(chǎn)生迅速變化的強磁場。這種迅速變化的磁場能在鄰近的導(dǎo)體上，感應(yīng)出很高的電動勢。5.6.1雷電對光伏系統(tǒng)危害感應(yīng)雷:

感應(yīng)雷沿導(dǎo)體傳播，損壞電路中的設(shè)備或設(shè)備中的器件。光伏發(fā)電系統(tǒng)中電纜多，線路長，給感應(yīng)雷的產(chǎn)生，耦合和傳播提供了良好環(huán)境，而光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備隨著科技的發(fā)展，智能化程度越來越高，低壓電路和集成電路也用得很普遍，抗過電壓能力越來越差，極易受雷電電磁脈沖的襲擊，并且損害的往往是集成度較高的系統(tǒng)核心器件，所以更不能掉以輕心。雷電波侵入:當架空線路或埋地較淺的金屬管道、線纜直接受到雷擊或因附近落雷而感應(yīng)出高電壓時，感應(yīng)過電壓會產(chǎn)生脈沖浪涌，如大量的電荷不能中途迅速入地，就會形成雷電沖擊波沿導(dǎo)線或管道傳播。這個傳導(dǎo)過電壓會影響或破壞很大范圍內(nèi)與之連接的設(shè)備。5.6.1雷電對光伏系統(tǒng)危害5.6.2光伏發(fā)電系統(tǒng)直擊雷防范任務(wù)說明：在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏方陣還有控制器、逆變器等其他一些設(shè)備，線纜較長，容易遭受雷電感應(yīng)和雷電波的侵襲。為了使光伏電站能夠安全、穩(wěn)定地運行，必須為系統(tǒng)提供防雷接地裝置。本內(nèi)容主要學(xué)習(xí)直擊雷防范措施。5.6.2光伏發(fā)電系統(tǒng)直擊雷防范一、光伏系統(tǒng)直擊雷防范措施在直擊雷防范措施過程中，一般宜采用抑制型或屏蔽型的直擊雷保護措施，如安裝接閃器，以減小直擊雷擊中的概率。并盡量采用多根均勻布置的引下線。因為多根引下線的分流作用可降低引下線沿線壓降，減少側(cè)擊的危險，并使用引下線泄流產(chǎn)生的磁場強度減小。另外，引下線的均勻布置可使引下線泄流產(chǎn)生的電磁場在建筑物內(nèi)空間內(nèi)部部分抵消，以抑制感應(yīng)雷的產(chǎn)生強度。接地體可采用環(huán)型地網(wǎng)，引下線宜連接在環(huán)型地網(wǎng)的四周，這樣有利于雷電流的散流和內(nèi)部電位的均衡。5.6.2光伏發(fā)電系統(tǒng)直擊雷防范一、光伏系統(tǒng)直擊雷防范措施避雷針、避雷帶(線)、避雷網(wǎng)是直接接受雷擊的，統(tǒng)稱為接閃器。接閃器的金屬桿，稱為避雷針；接閃器的金屬線，稱為避雷線或架空地線；接閃器的金屬帶、金屬網(wǎng)，稱為避雷帶。接閃器。接閃器的避雷針、避雷線和避雷帶，應(yīng)根據(jù)實際選用。5.6.2光伏發(fā)電系統(tǒng)直擊雷防范二、避雷針直擊雷防范設(shè)計(1)避雷針工作原理由于雷云中向下先導(dǎo)趨向地面，同時使地面物體中電暈放電所引起的電離加劇，從而在某些地面物體上產(chǎn)生一個向上的先導(dǎo)，安裝在比其它物體高得多的避雷針正是利用自身產(chǎn)生的向上先導(dǎo)來改變雷云向下先導(dǎo)的走向，將落雷點引到自己身上，達到保護比它矮的物體不易遭受雷擊。避雷針由接閃器、引下線與接地裝置組成。接