太陽能轉(zhuǎn)化、利用與存儲技術(shù) 課件 第六章 箱變系統(tǒng)及系統(tǒng)接入

第六章箱變系統(tǒng)及系統(tǒng)接入CONTENTS目錄箱變系統(tǒng)CabinetTypeTransformerStationPART

01系統(tǒng)接入systemaccessPART

02箱變系統(tǒng)Part.01箱變系統(tǒng)01什么是箱變系統(tǒng)箱變系統(tǒng)即箱式變電站,箱式變電站又稱戶外成套變電站、組合式變電站或戶外緊湊式配電設(shè)備。

箱變系統(tǒng)的組成由多回路高壓開關(guān)系統(tǒng)、鎧裝母線、變電站綜合自動化系統(tǒng)、通訊、遠(yuǎn)動、計量、電容補償及直流電源等電氣單元組合而成。箱變系統(tǒng)01智能箱變系統(tǒng)的優(yōu)點最初的箱變系統(tǒng)是將高壓柜、配電變壓器、低壓柜按照一定接線方案組裝到一個箱體內(nèi)，不具備計量、無功補償及狀態(tài)監(jiān)測的功能，隨著傳感器檢測技術(shù)、嵌入式技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)了具備計量、無功補償和運行狀態(tài)監(jiān)測等功能的智能箱式變電站。這種智能箱式變電站技術(shù)先進、安全可靠、自動化程度高、可以工廠預(yù)制化、組合方式靈活、占地面積小。箱變系統(tǒng)01拼裝式。將高低壓成套裝置和變壓器裝入金屬箱體，高低壓配電裝置中留有操作走廊，這種箱變體積較大，現(xiàn)很少采用。組合裝置型。不使用現(xiàn)有成套裝置，而將高低壓控制、保護電器設(shè)備直接裝入箱內(nèi)，成為一個整體。設(shè)計按免維護考慮，無操作走廊，箱體小，又叫歐式箱變或普通型箱變。一體型。簡化高壓控制、保護裝置，將高低壓配電裝置與變壓器主體一齊裝入變壓器油箱，成為一個整體，體積更小，接近同容量油浸變壓器，是歐式箱變的1/3。又叫美式箱變或緊湊型箱變。箱變系統(tǒng)分類系統(tǒng)接入Part.02系統(tǒng)接入02什么是系統(tǒng)接入將光伏電站產(chǎn)生的光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽ㄟ^DC/DC穩(wěn)壓后接入DC/AC逆變系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)同頻同相同幅值的三相電，簡而言之就是接入電力系統(tǒng)，也就是發(fā)電機并網(wǎng)。光伏發(fā)電站接入電網(wǎng)的電壓等級應(yīng)根據(jù)光伏發(fā)電站的容量及電網(wǎng)的具體情況，在接入系統(tǒng)設(shè)計中經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。光伏發(fā)電站向當(dāng)?shù)亟涣髫?fù)載提供電能和向電網(wǎng)發(fā)送的電能質(zhì)量應(yīng)符合公用電網(wǎng)的電能質(zhì)量要求。光伏發(fā)電站應(yīng)具有相應(yīng)的繼電保護功能。大、中型光伏發(fā)電站應(yīng)具備與電力調(diào)度部門之間進行數(shù)據(jù)通信的能力，并網(wǎng)雙方的通信系統(tǒng)應(yīng)符合電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行對電力通信的要求。系統(tǒng)接入的規(guī)定系統(tǒng)接入-升壓站電氣系統(tǒng)Part.02系統(tǒng)接入-升壓站電氣系統(tǒng)02電氣一次(電氣主接線)電氣一次設(shè)備是指直接用于生產(chǎn)、輸送和分配電能的生產(chǎn)過程的高壓電氣設(shè)備。包括發(fā)電設(shè)備、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、自動開關(guān)、接觸器、刀開關(guān)、母線、輸電線路、電力電纜、電抗器、電動機等。電氣一次設(shè)備相互連接，構(gòu)成發(fā)電、輸電、配電或進行其他生產(chǎn)過程的電氣回路稱為一次回路或一次接線系統(tǒng)。其電氣主接線的設(shè)計應(yīng)符合電氣一次系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范，電氣一次系統(tǒng)安全防護要求及相關(guān)設(shè)計規(guī)程。系統(tǒng)接入-升壓站電氣系統(tǒng)02變壓器的分類在高、低壓供配電系統(tǒng)中，常用的電力變壓器有如下幾種分類方式：①按相數(shù)分類有三相電力變壓器和單相電力變壓器；②繞組導(dǎo)電材料分類有銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器；③絕緣介質(zhì)分類有油浸式變壓器和干式變壓器兩大類；④繞組連接組別分類有Yyn0和Dynll兩種。變壓器型號示意圖主變壓器的選擇光伏電站升壓站主變壓器的選擇應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T5222—2021《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計規(guī)程》的規(guī)定,參數(shù)宜按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6451—2015《油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》、GB/T10228—2015《干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》、GB20052—2020《電力變壓器能效限定值及能效等級》的規(guī)定進行選擇。

系統(tǒng)接入-升壓站電氣系統(tǒng)02站用電系統(tǒng)變電站的站用電系統(tǒng)是維持站內(nèi)用電安全可靠的關(guān)鍵。如果站用電發(fā)生故障，可能會導(dǎo)致變電站失去安全防線，開關(guān)刀閘無法操作，尤其在電網(wǎng)發(fā)生故障時可能會導(dǎo)致事故范圍進一步擴大，甚至發(fā)生電網(wǎng)崩潰、解列等嚴(yán)重事件的發(fā)生。站用電系統(tǒng)分類站用電的負(fù)荷包括I類、II類以及III類負(fù)荷三個類別站用電設(shè)計原則：光伏電站站用電系統(tǒng)的電壓宜采用380V。380V站用電系統(tǒng),應(yīng)采用動力與照明網(wǎng)絡(luò)共用的中性點直接接地方式。站用電工作電源引接方式應(yīng)符合國標(biāo)要求。站用電系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置備用電源,其引接方式應(yīng)符合國標(biāo)要求。站用電變壓器容量選擇應(yīng)符合一定的要求。

站用電裝置的布置位置及方式應(yīng)根據(jù)光伏電站的容量、光伏方陣的布局和逆變器的技術(shù)

參數(shù)等條件確定。

系統(tǒng)接入-升壓站電氣系統(tǒng)02直流系統(tǒng)直流系統(tǒng)是給繼電保護、信號、自動裝置等控制負(fù)荷和交流不間斷電源裝置、斷路器合閘機構(gòu)及直流事故照明等動力負(fù)荷提供直流電源的電源設(shè)備直流系統(tǒng)的組成主要由蓄電池組、充電模塊、交流配電、直流饋電、配電監(jiān)控、監(jiān)控模塊、絕緣檢測儀、電池監(jiān)測儀等設(shè)備組成系統(tǒng)接入-升壓站電氣系統(tǒng)02配電裝置光伏電站的升壓站(或開關(guān)站)配電裝置的設(shè)計應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)DL/T5352—2018《高壓配電裝置設(shè)計規(guī)范》及GB50060—2017《3~110kV高壓配電裝置設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。升壓站35kV以上配電裝置應(yīng)根據(jù)地理位置選擇戶內(nèi)或戶外布置。在沿海及土石方開挖工程量大的地區(qū)宜采用戶內(nèi)配電裝置;在內(nèi)陸及荒漠不受氣候條件、占用土地及施工工程量等限制時,宜采用戶外配電裝置。10~35kV配電裝置宜采用戶內(nèi)成套式高壓開關(guān)柜配置形式,也可采用戶外裝配式配電裝置。對沿海、海拔高于2000m及土石方開挖工程量大的地區(qū),當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟合理時,66kV及以上電壓等級的配電裝置可采用氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備;在內(nèi)陸及荒漠地區(qū)可采用戶外裝配式布置。系統(tǒng)接入-升壓站電氣系統(tǒng)02無功補償裝置光伏電站發(fā)出的電能有無功有有功,可這些功率總是上下波動經(jīng)常不穩(wěn)定,所以可以把它看作一個變量,但需求的輸出卻是一個穩(wěn)定恒定的量,這就要有設(shè)備來調(diào)整這個輸出。但有時輸出的無功達不到要求,要有裝置補償這個無功,因此須選用先進的動態(tài)無功補償裝置。無功補償裝置設(shè)計原則光伏電站的無功補償裝置應(yīng)按電力系統(tǒng)無功補償就地平衡和便于調(diào)整電壓的原則配置。并聯(lián)電容器裝置的設(shè)計應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB50227—2017《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。無功補償裝置設(shè)備的形式宜選用成套設(shè)備。無功補償裝置依據(jù)環(huán)境條件、設(shè)備技術(shù)參數(shù)及當(dāng)?shù)氐倪\行經(jīng)驗,可采用戶內(nèi)或戶外布置形式,并應(yīng)考慮維護和檢修方便系統(tǒng)接入-升壓站電氣系統(tǒng)02電氣二次(繼電保護)電氣二次電路也叫輔助電路，是為實現(xiàn)特定的控制要求對主電路（一次電路）進行監(jiān)測、保護、控制及調(diào)節(jié)所需的低壓電氣設(shè)備相互連接所組成的回路。二次回路中的各種設(shè)備叫二次設(shè)備，包括各種控制開關(guān)，繼電器、信號燈、測量儀等。電氣二次設(shè)備應(yīng)布置在繼電器室,繼電器室面積應(yīng)滿足設(shè)備布置和定期巡視維護的要求,并留有備用屏位。光伏電站內(nèi)的電氣元件保護應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14285—2006《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定。系統(tǒng)接入-升壓站電氣系統(tǒng)02過電壓保護及防雷保護光伏電站的升壓站區(qū)和就地逆變升壓室的過電壓保護和接地應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T620—1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》的規(guī)定。光伏電站生活輔助建(構(gòu))筑物防雷應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB50057—2010《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。光伏方陣場地內(nèi)應(yīng)設(shè)置接地網(wǎng)。接地網(wǎng)除應(yīng)采用人工接地外,還應(yīng)充分利用支架基礎(chǔ)的金屬構(gòu)件。電纜選擇與敷設(shè)(除光伏電纜外)光伏電站電纜的選擇與敷設(shè),應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB50217—2018《電力工程電纜設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》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。集中敷設(shè)于溝道、槽盒中的電纜宜選用C類阻燃電纜。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。電纜敷設(shè)可采用直埋、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。電纜溝不得作為排水通路；

遠(yuǎn)距離傳輸時,網(wǎng)絡(luò)電纜宜采用光纖電纜。系統(tǒng)接入-升壓站接入系統(tǒng)Part.02系統(tǒng)監(jiān)控01光伏電站采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行監(jiān)控，實時監(jiān)控整個廠房的各項數(shù)據(jù)，實現(xiàn)廠區(qū)全自動化管理。中央控制顯示器安裝在升壓室內(nèi)，可對光伏電站進行全面監(jiān)控，以實現(xiàn)電站與終端之間的調(diào)度和通信功能。01系統(tǒng)監(jiān)控具備的功能（1）實時數(shù)據(jù)采集和處理。（2）限值監(jiān)視和報警處理。（3）控制操作。（4）通信功能。（5）在線自診斷功能。（6）自恢復(fù)功能。（7）具備VQC功能，即電壓無功率控制。02系統(tǒng)保護輸入信號測量部分邏輯部分執(zhí)行部分輸出部分整定值一是當(dāng)系統(tǒng)元件發(fā)生故障時，繼電保護裝置迅速給出準(zhǔn)確的故障距離，離元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時斷開，最大限度地減少元件的損壞，降低對電力系統(tǒng)安全供電的影響。二是當(dāng)電氣設(shè)備的不正常工作時，繼電保護裝置根據(jù)不正常工作情況發(fā)出準(zhǔn)確的信號、減負(fù)荷或跳閘。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免不必要的動作和由于干擾而引起的誤動作。圖6-4繼電保護裝置原理圖1）變壓器保護A瓦斯保護B縱聯(lián)差動保護2）線路保護A瞬時電流速斷保護B限時電流速斷保護C定時限過電流保護

系統(tǒng)保護分類02A瓦斯保護當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，故障處產(chǎn)生的高溫會引起變壓器中的油膨脹甚至沸騰，油內(nèi)溶解的空氣被排出，導(dǎo)致變壓器內(nèi)油液液面下降。根據(jù)此特點設(shè)計的瓦斯保護，其主要結(jié)構(gòu)原理如圖6-5所示。圖6-5瓦斯保護結(jié)構(gòu)原理1—氣塞；2—氣塞螺母；3—探針；4—封塞；5—開口杯；6—重錘；7—擋板；8—磁鐵；9—接線端子；10—彈簧；11—調(diào)節(jié)桿；12—干簧接點變壓器保護02B縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護可用于防御變壓器繞組和引出線的各種相間短路故障、繞組的匝間短路故障以及中性點直接接地系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地短路。圖6-6雙繞組單相變壓器縱聯(lián)差動保護的原理接線圖變壓器保護02A瞬時電流速斷保護。對于僅反應(yīng)于電流增大而瞬時動作的電流保護，稱為瞬時電流速斷保護。B限時電流速斷保護。作為瞬時電流速斷保護的后備，限時電流速斷保護主要是在瞬時電流速斷保護的基礎(chǔ)上，增加一段新的保護，用來切除本線路瞬時電流速斷保護范圍以外的故障，又稱電流保護的Ⅱ段。C定時限過電流保護。與電流速斷保護不同，過電流保護通常是指其啟動電流按躲開最大負(fù)荷電流來整定的一種保護，它在系統(tǒng)正常運行時不啟動，而在系統(tǒng)發(fā)生故障時因電流的增大而反應(yīng)動作。線路保護02系統(tǒng)通信光伏發(fā)電站通信可分為接入通信與站內(nèi)通信。通信設(shè)計應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：《電力通信運行管理規(guī)程》DL/T544—2012《電力系統(tǒng)自動交換電話網(wǎng)技術(shù)規(guī)范》DL/T598—2010031）接入通信光伏電力系統(tǒng)在接入時，必須要根據(jù)實際情況來選定進行信息溝通交流的方式，使系統(tǒng)接納接入請求。光伏發(fā)電站應(yīng)裝設(shè)與電力調(diào)度部門聯(lián)系的專用調(diào)度通信設(shè)施。主要包括：繼電保護、遠(yuǎn)動系統(tǒng)、電能計量信息傳送、電話通道。系統(tǒng)通信032）站內(nèi)通信站內(nèi)通信系統(tǒng)是實現(xiàn)光伏電站正常生產(chǎn)運行和調(diào)度管理的重要保證。站內(nèi)通信包括生產(chǎn)管理通信和生產(chǎn)調(diào)度通信。光伏電站行政管理通信通過租用當(dāng)?shù)氐墓簿W(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。光伏電站內(nèi)配置無線對講機，為運維人員檢修、維護及巡視時提供通信聯(lián)絡(luò)。為滿足光伏電站職工工作以及文化娛樂需求，站內(nèi)還需設(shè)置一條綜合布線系統(tǒng)，主要包括語音數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)。自動化04大、中型光伏發(fā)電站應(yīng)配置相應(yīng)的自動化終端設(shè)備，采集發(fā)電裝置及并網(wǎng)線路的遙測和遙信量，接收遙控、遙調(diào)指令，通過專用通道與電力調(diào)度部門相連。（1）遙測量應(yīng)包括：①發(fā)電總有功功率和總無功功率；②無功補償裝置的進相及滯相運行時的無功功率；③升壓變壓器高壓側(cè)有功功率和無功功率；④雙向傳輸功率的線路、變壓器的雙向功率；⑤