100kW屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)的交流部分設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u12587100kW屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)的交流部分設(shè)計(jì)案例 1301161.1升壓變壓器的選型 1129191.2電氣主接線 2184851.2.1電氣主接線的基本形式 285851.2.2電氣主接線的選擇 4297721.3電氣設(shè)備選型 495371.3.1短路電流計(jì)算 4291891.3.2.高壓側(cè)設(shè)備選型及校驗(yàn) 529250綜合以上校驗(yàn)，該高壓隔離開關(guān)選型符合要求。 9280671.4交流匯流箱設(shè)計(jì) 9143771.1.1交流匯流箱支路斷路器選型 9234851.1.2交流匯流箱主斷路器的選型 10220341.1.3熔斷器選型 1121671.5總結(jié) 121.1升壓變壓器的選型由于逆變器的輸出額定電壓為三相0.4kV，根據(jù)相應(yīng)的電網(wǎng)的要求，應(yīng)選擇10kV電壓進(jìn)行并網(wǎng)，所以最終選用型號為SC11-125kVA/0.4-10kV的升壓變壓器，該變壓器的技術(shù)參數(shù)如表4-1所示。表4-1變壓器技術(shù)參數(shù)型號SC11-125kVA/0.4-10kV額定電壓高壓10kV低壓0.4kV額定容量125kVA空載損耗420W短路阻抗4%尺寸（mm）(長*寬*高）980*760*8101.2電氣主接線1.2.1電氣主接線的基本形式電氣主接線基本接線形式如表4-2所示表4-2電氣主接線基本接線形式基本形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍單母線接線接線簡單，需要設(shè)備少，投資低，操作易。可靠性低，不靈活6~10kV出線數(shù)≤5回；35kV出線數(shù)3回；110kV出線數(shù)≤2回單母線分段供電可靠性和調(diào)度靈活性較高?？煽啃缘?，不靈活6~10kV出線數(shù)≥6回；35~60kV出線數(shù)4~8回；110~220kV出線數(shù)3~4回續(xù)表續(xù)表4-2基本形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍單母線帶旁路線路斷路器檢修時(shí)，能夠在不停電的情況下，通過其他路的斷路器進(jìn)行供電，保證了供電可靠性。a.設(shè)備需求變多，造價(jià)高，運(yùn)行復(fù)雜；b.如若某段工作母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或需要檢修時(shí)，連接在該段母線上的所有回路都沒電。當(dāng)出線斷路器不允許停電檢修的情況下，設(shè)置旁路母線。雙母線接線a.檢修母線時(shí)不會影響正常供電;b.檢修某回路母線的隔離開關(guān)時(shí)，只影響該回路供電;c.工作母線故障后，所有回路短時(shí)停電后能快速恢復(fù)供電;d.檢修某斷路器時(shí)，能用母聯(lián)斷路器替代引出線工作。a.倒閘操作過程復(fù)雜，容易造成誤操作;b.工作母線故障時(shí)，會導(dǎo)致短時(shí)停電;c.用到較多隔離開關(guān)，造價(jià)高。35~60KV出線回路數(shù)多于8回;110~220KV出線回路數(shù)≥5回雙母線分段同單母線分段同單母線分段同單母線分段3/2斷路器接線a.可靠性高，靈活性好，操作簡單;b.某母線或線路斷路器檢修時(shí)，只需斷開對應(yīng)的斷路器及隔離開關(guān)，就不會影響各回路的正常供電。a.用到的斷路器較多，造價(jià)高;b.二次接線和繼電保護(hù)較為復(fù)雜現(xiàn)代大型電廠和變電做超高壓系統(tǒng)的常用接線，常用于500kV變電站中。1.2.2電氣主接線的選擇由于本次設(shè)計(jì)容量較小，再考慮到經(jīng)濟(jì)性和繼電保護(hù)等問題，本次擬采用單母線設(shè)計(jì)方案。本次設(shè)計(jì)思路為由一個(gè)50kW的光伏組件和一個(gè)50kW的逆變器組成一個(gè)發(fā)電子系統(tǒng)，整個(gè)100kW的發(fā)電系統(tǒng)由2個(gè)相同的發(fā)電子系統(tǒng)構(gòu)成。整個(gè)電路主接線過程為光伏組件產(chǎn)生的電流經(jīng)過逆變器后輸出再通過交流匯流箱匯流后流入升壓變壓器，經(jīng)過變壓器輸出連接到10kV總線，最后通過10kV總線流入到總的中壓電網(wǎng)中。本次電氣主接線系統(tǒng)的組成原理圖如圖4-1。圖4-1電氣主接線系統(tǒng)的組成原理圖1.3電氣設(shè)備選型1.3.1短路電流計(jì)算為了保證電力系統(tǒng)能夠安全、可靠的運(yùn)行，在設(shè)備選型時(shí)不僅應(yīng)該考慮到電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀況，還應(yīng)考慮電路發(fā)生故障狀況。在電路故障中最常見也是最嚴(yán)重的便是短路故障，一般情況下都是通過對三相短路電流計(jì)算來校驗(yàn)并決定器件的選型，所以本系統(tǒng)的短路電流計(jì)算如下：(1)確定基準(zhǔn)值取Sd=100MVA，Uc1=0.42kV，Uc2=37kV，則基準(zhǔn)電流為：（4-1)(2)計(jì)算短路回路中的各元件電抗標(biāo)么值1）電纜線路的電抗的標(biāo)么值。查表得，，進(jìn)出線長度均為。(4-2)2）電力變壓器的電抗標(biāo)么值。(4-3)(3)高壓側(cè)短路點(diǎn)的短路電流的計(jì)算1）短路電流的周期分量有名值，(4-4)(4-5)2）沖擊電流，,(4-6)（4）低壓側(cè)短路點(diǎn)的短路電流的計(jì)算(4-7)(4-8)(4-9)(4-10)1.3.2.高壓側(cè)設(shè)備選型及校驗(yàn)（1）高壓斷路器根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求，高壓斷路器擬選擇型高壓真空斷路器。其技術(shù)參數(shù)如表4-3。表4-3型高壓真空斷路器參數(shù)表續(xù)表續(xù)表4-3校驗(yàn)：①校驗(yàn)額定開斷電流是否符合系統(tǒng)要求：短路電流的最大有效值為0.08kA，而所選的高壓斷路器額定開斷電流為20kA，20＞0.08，所以該額定開斷電流符合要求；②校驗(yàn)額定短路關(guān)合電流是否符合系統(tǒng)要求：短路電流的沖擊值為0.13kA，所選高壓斷路器額定短路關(guān)合電流為50kA，50＞0.13，所以該額定短路關(guān)合電流符合要求；③校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性是否符合系統(tǒng)要求：10kV三相短路的沖擊電流為0.13kA，ZW32-12型高壓真空斷路器的短路關(guān)合電流峰值為50kA，50＞0.13，所以符合要求；④校驗(yàn)熱穩(wěn)定性是否符合系統(tǒng)要求：（其中取T=0.2），選用的斷路器熱穩(wěn)定電流（即短時(shí)耐受電流）為，，則，，所以符合要求；⑤校驗(yàn)溫度是否符合系統(tǒng)要求：選用的斷路器適用的周圍環(huán)境溫度范圍為-30~+60，本次設(shè)計(jì)所在地溫度范圍為-13~39，所以符合要求；綜合以上校驗(yàn)，該高壓斷路器選型符合要求。（2）高壓熔斷器高壓熔斷器能夠保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短路電流的傷害。當(dāng)線路的電流大小超過一定值的時(shí)即設(shè)備過載或者發(fā)生故障時(shí)，熔體發(fā)熱而熔化，引起電路切斷，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)電路或設(shè)備的目的。根據(jù)設(shè)計(jì)以及短路計(jì)算要求，選擇XRNP1-12kV型高壓熔斷器，它的具體技術(shù)參數(shù)如表4-4。表4-1.型高壓熔斷器技術(shù)參數(shù)表型號XRNP1-12/0.2-50額定電壓12kV額定電流200A額定開斷電流50kA工作溫度-25～45①校驗(yàn)熔斷器斷流能力是否符合系統(tǒng)要求：短路電流最大有效值，選用的熔斷器的額定開斷電流為50kA，50＞0.08，所以該高壓熔斷器符合要求；②校驗(yàn)額定電壓與額定電流是否符合系統(tǒng)要求：額定電壓12kV、額定電流200A均符合要求；③校驗(yàn)溫度是否符合系統(tǒng)要求：選用的熔斷器適用的工作溫度為-25～40，本次設(shè)計(jì)所在地溫度為-13～39，所以該高壓熔斷器符合要求；綜合以上校驗(yàn)，該高壓熔斷器選型符合要求。（3）高壓隔離開關(guān)高壓隔離開關(guān)用來隔離電源，保證高壓電器和裝置在檢修工作時(shí)的安全，但其不具有滅弧的功能。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，高壓隔離開關(guān)本次選擇型高壓隔離開關(guān)，它的具體技術(shù)參數(shù)如表4-5所示。表4-5型高壓隔離開關(guān)技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目參數(shù)續(xù)表續(xù)表4-51min工頻耐受電壓(有效值)(kV）雷電沖擊耐受電壓(峰值)（kV)周圍空氣溫度-30～40校驗(yàn)：①校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性是否符合系統(tǒng)要求：本次系統(tǒng)的沖擊電流為0.13kA,選擇的器件動(dòng)穩(wěn)定電流（即為所選器件的額定峰值耐受電流）為16kA，0.13＜16，所以符合要求；②校驗(yàn)熱穩(wěn)定性是否符合系統(tǒng)要求：，熱穩(wěn)定電流（即為所選器件額定短時(shí)耐受電流）為，則，，符合要求；③校驗(yàn)額定電壓和額定電流是否符合系統(tǒng)要求:該隔離開關(guān)的額定電壓12kV、額定電流200A均符合本次系統(tǒng)要求；④校驗(yàn)溫度是否符合系統(tǒng)要求：該隔離開關(guān)正常使用周圍空氣溫度為-30～40，本次系統(tǒng)所在地溫度范圍為-13～39；綜合以上校驗(yàn)，該高壓隔離開關(guān)選型符合要求。1.4交流匯流箱設(shè)計(jì)交流匯流箱主要內(nèi)部配置包括斷路器、熔斷器以及交流防雷器，一般會選用配有智能監(jiān)控儀表的。將多個(gè)逆變器的輸出電流進(jìn)行匯流，保護(hù)逆變器免受交流并網(wǎng)的危害，同時(shí)可以作為逆變器輸出的斷開點(diǎn)，提高系統(tǒng)的安全性，保護(hù)安裝維護(hù)人員的安全。本次設(shè)計(jì)中通過一臺交流匯電箱將兩個(gè)光伏子系統(tǒng)匯流，所以本次方案設(shè)計(jì)只需要1個(gè)交流匯流箱。本次方案設(shè)計(jì)選用2進(jìn)1出的交流匯流箱，輸入為2路50kW逆變器，總?cè)萘繛?00kW，匯入交流匯流箱輸出接入升壓變壓器。逆變器的輸出電壓為0.4kV，因此交流匯流箱的工作電壓應(yīng)高于0.4kV；由于逆變器的最大輸出電流為83.6A，則交流匯流箱的每路最大輸入電流不小于83.6A，所以它的技術(shù)參數(shù)如下表4-6。表4-6交流匯流箱技術(shù)參數(shù)要求表0.4kV工作溫度-30~451.1.1交流匯流箱支路斷路器選型根據(jù)方案的設(shè)計(jì)要求，逆變器的每一路輸入需要一個(gè)支路斷路器，匯流支路斷路器的工作電壓為0.4kV，額定電流需要大于83.6A，根據(jù)選型要求使用型斷路器，它的參數(shù)如表4-7所示。表4-7型斷路器技術(shù)參數(shù)表參數(shù)（）額定電流與額定電壓的校驗(yàn)：支路的斷路器額定電壓（440V）大于線路電壓（0.4kV）且支路的斷路器脫扣器額定電流（100A）大于線路額定電流（83.6A），符合系統(tǒng)要求。綜合以上校驗(yàn)，該支路斷路器選型符合要求。1.1.2交流匯流箱主斷路器的選型經(jīng)過分析，本次擬選用型斷路器。型斷路器參數(shù)如下表4-8所示。表4-8型斷路器參數(shù)表額定極限短路分?jǐn)嗄芰C380V30kAAC660V25kA額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰C380V30kAAC660V20kA額定短時(shí)耐受電流12.6kV機(jī)械壽命9000次電氣壽命1000操作頻率60次/h校驗(yàn)：①校驗(yàn)額定電流與額定電壓是否符合系統(tǒng)要求：交流匯流箱主斷路器的工作電壓應(yīng)為0.4kV，電流達(dá)到331.4A，所以選用的主斷路器的額定電流，額定電壓均符合要求；②校驗(yàn)額定開斷電流是否符合系統(tǒng)要求：選用的主斷路器的額定短路開斷電流（30kA）大于線路短路電流的最大有效值（6.8kA），所以該斷路器符合要求。③校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性是否符合系統(tǒng)要求：選用的主斷路器的極限短路分?jǐn)嚯娏鳎?0kA）大于沖擊電流（11.5kA），所以該斷路器符合要求。④校驗(yàn)熱穩(wěn)定是否符合系統(tǒng)要求：,,，所以該斷路器符合要求；綜上所述，斷路器選型設(shè)計(jì)符合要求。1.1.3熔斷器選型根據(jù)方案設(shè)計(jì)的要求，本次擬選用RTO-100型熔斷器，RTO-100型熔斷器技術(shù)參數(shù)如下表4-9所示。表4-9RTO型熔斷器技術(shù)參數(shù)表熔斷器型號RTO-100額定電壓（kV)0.4額定電流（A)100額定分?jǐn)嗄芰?0kA額定頻率50Hz使用環(huán)境溫度-30~50校驗(yàn)：①校驗(yàn)額定電流和額定電