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1、电气设计6.1 电气一次6.1.1 设计依据可研报告编制依据和主要引用标准、规范如下：（1） 光伏发电站接入电力系统技术规定GB/Z 19964-2005；（2） 电力变压器选用导则GB/T 17468-2008；（3） 高压输变电设备的绝缘配合GB 311.1-1997；（4） 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T620-1997；（5） 交流电气装置的接地DL/T621-1997；（6） 变电所总布置设计技术规程DL/T5056-2007；（7） 高压配电装置设计技术规程DL/T5352-2006；（8） 220kV500kV 变电所设计技术规程 DL/T5218-2005；（9）
2、导体和电器选择设计技术规定DL/T5222-2005；（10） 330kV 变电站通用设计规范 Q/GDW341-2009；（11） 黄河水电公司格尔木光伏电站250MWp 工程接入系统工程（第一册 系统部分）可行性研究报告（编号：63-X7601F-A01-01）（12） 国家电网公司光伏电站接入电网技术规定（试行）国家电网发展（2009）747 号；（13） 国家电网公司十八项电网重大反事故措施（试行）国家电网生技（2005）400 号；（14） 质量 /职业健康安全 /环境管理体系程序文件西北勘测设计研究院2007；（15） 其它相关的国家、行业标准规范，设计手册等。6.1.2 接入电力
3、系统方案6.1.2.1 接入电力系统现状及其规划（1）电力系统现状（2）电力系统发展规划6.1.2.2 光伏电站接入电力系统方案本期工程建设规模为20MWp。 根据接入系统要求，本项目最终采用 1 回 35kV6-3 出线接入 110kV 北庄变 35kV 侧，送电线路约9km。6.1.3 升压站站址选择综合考虑本项目场址位置、接入系统方案、光伏阵列布置及地形地质条件，升压站位置选在项目场址南侧， 东西方向位于场址中间位置， 升压站向东南出线。6.1.4 电气主接线6.1.4.1 光伏发电工程电气主接线本期工程建设规模为 20MWp， 全部采用多晶硅电池组件， 由于当地海拔较高，考虑到逆变器的
4、降容使用，整个电站共设22个以0.94MWp的子方阵。每 470kWp太阳电池经一台直流柜与一台500kW逆变器构成一个光伏发电单元，每个光伏发电单元经 500kW逆变器将直流电转换为低压交流电，逆变器室两个光伏发电单元经1台1000kVA双分裂绕组升压变压器将逆变器输出交流电压升压。（1）集电线路回路数确定箱变电压等级为 10kV 或 35kV，为了节省电缆量，可采用集电线路将若干台箱变先并联再送至开关站的方案。10kV 或 35kV 集电线路方案各选以下两种典型方案比较。两种电压等级各选出一个最佳方案。1）10kV 集电线路由于光伏电站占地面积较大，最远箱变至开关站距离约1.4km，10k
5、V 集电线路有以下两种方案：方案一：共 4 回集电线路，每回线路输送5MW，考虑到电缆载流量及经济性， 采用电缆变截面的方案， 集电线路前 2 台箱变采用 YJV22-10kV-370mm2电缆连接，后3 台（或 4 台）及至开关站之间电缆采用YJV22-10kV-3185 mm2电缆连接。方案二：共 10回集电线路，每回线路输送2MW，以 YJV22-10kV-370mm2的电缆送至开关站。方案比较可得， 方案一单回线路故障影响25%输出容量，设备投资相对较少，方案二单回线路故障影响10%的输出容量，设备投资相对较高。2）35kV 集电线路35kV 集电线路有以下两种方案：方案一： 20MW
6、 以 2 回集电线路送至开关站，考虑到电缆载流量及经济性，采用电缆变截面的方案，集电线路前5 台箱变间采用 YJV22-35kV-370mm2电缆连接，后 5 台（或 6 台）箱变及至开关站之间电缆采用 YJV22-35kV-3120mm2电缆连接。方案二：共 4 回集电线路，每回线路输送5MW，以 YJV22-35kV-370mm2的电缆送至开关站。方案比较可得， 方案一单回线路故障影响50%输出容量，设备投资相对较少，方案二单回路故障影响25%的输出容量，设备投资较高。综合以上经济技术比较， 10kV 集电线路推荐采用方案一，电站以4 回 10kV集电线路进线； 35kV 集电线路推荐采用
7、方案二，电站共以4 回 35kV 集电线路进线。6.1.4.2 升压站电气主接线（1）方案比较光伏电站交流并网电压为35kV，逆变器出口电压为 0.4kV，升压方案可分为以下两种方案：方案一： 0.4kV升压 35kV 直接升压本方案为每个子方阵设 2台500kW逆变器，再经一台容量为1000kVA双分裂升压箱式变升至 35kV，采用 35kV电缆汇流至 35kV开关柜母线后接入电网。此方案主要电气设备需 22台1000kVA、0.4/35kV箱式升压变， 9面35kV高压开关柜。方案二： 0.4kV升压 10kV升压 35kV 两级升压本方案为每个子方阵设2台500kW 逆变器，再经一台容量
8、为1000kVA 升压变升至10kV后，采用10kV电缆汇流至 10kV配电母线，再通过 1台容量为 20000kVA 、38.5/10kV 主变压器升压至 35kV后接入电网。本 方案 主要 电气 设 备 有 22台 1000kVA、 、 0.4/10kV 箱式 升压 变， 1台20000kVA 、38.5/10kV 主变压器， 9面10kV高压开关柜以及 1套35kV户外升压设备（含断路器、避雷器、避雷针等） 。这两种方案均能实现光伏电站升压并网的功能，且电气设备数量相当，经济技术方案对比：6-5 1）方案一设备投资较方案二少20.3 万元。2）方案二先升压至10kV 电压，再经过 35/
9、10kV 变升压至 35kV。较方案一多一台主变；且方案二升压至10kV 较方案一升压至 35kV 集电线路损耗较大。3）方案二采用两级升压，系统相对复杂，使用电气设备较多，故障点增多，管理及维护量增加，维护费用增加。方案一采用一级升压，系统简单，运行管理方便，故障率较方案二低，维护量及维护费用均较方案二减少。基于以上分析比较，本项目拟采用方案一。（2）主接线方案电站共 22 个 0.94MWp 光伏发电单元， 每个发电单元设置1 台 1000kVA 、35kV双分裂绕组箱式变， 5 台（或 6 台）35kV双绕组箱式变在高压侧并联为1 个联合进线单元； 4 个联合进线单元分别接入35kV母线
10、侧，汇流为 1 回 35kV出线接入地方电网，电站采用单母线接线，4 回进线， 1 回出线。升压站电气主接线图见附图。由于 35kV 侧电容电流较大，经计算，35kV 侧发生单相接地时对地电容电流为 24.2A，接地电弧不能可靠熄灭，因此35kV侧经接地变中性点消弧线圈接地，35kV侧需配置 750kVA的消弧线圈。6.1.4.3 无功补偿根据国家电网公司光伏电站接入电网技术规定对光伏电站并网的要求，逆变器技术参数应明确功率因数能在进相0.98滞相 0.98 之间连续可调及具备低电压穿越能力。本电站除需满足站内箱变、集电线路等的无功损耗外，还需具有一定的调节范围要求，根据接入系统要求，在开关站
11、35kV 侧设置一套连续可调的 3000kVar无功补偿装置。该无功补偿装置能够实现动态的连续调节以控制并网点电压，并满足电网电压波动要求，同时具有滤波功能，以满足电网对供电质量的要求。6.1.5 配电装置型式及布置35kV 配电装置推荐采用手车式开关柜设备户内布置在综合楼内，35kV 出线采用 35kV 电缆引至终端杆，经架空线送出，户外隔离开关及避雷器均在终端杆上安装。35kV 无功补偿装置采用SVC 装置，布置在综合楼一侧，户外布置。6.1.6 厂用电经光伏电站厂用电初步负荷统计，本电站选用的厂用变压器容量为250kVA，采用 0.4kV 级电压供电，电能质量能够满足规程规范要求。厂用电
12、采用双电源供电， 主供电源引自附近10kV 公用电网，通过室外10kV箱式降压变降压至0.4kV；备用电源引自厂内35kV 接地变低压侧。 主、备用电源分别接至厂用电双电源自动切换柜。经光伏电站厂用电初步负荷统计，厂用电负荷容量为246kVA ，本电站选用的厂用变压器容量为250kVA ，采用 0.4kV 级电压供电，电能质量能够满足规程规范要求。表 6.2 本工程的厂用电负荷统计表设备名称设备容量（kW ）需要系数（ Kx）功率因数（ Cos）计算负荷有功功率（kW ）无功功率（ kVar）视在功率（kVA）综合楼照明30 0.9 0.85 27 16.74 综合楼采暖50 0.95 0.9
13、 45 38.16 综合楼其他30 0.6 0.85 18 11.16 水泵房30 0.7 0.85 21 13.02 中控室直流屏10 0.5 0.8 5 3.75 室外照明6 0.9 0.8 5.4 4.05 逆变器室配电箱 （22 座）132 0.9 0.85 112.2 69.5 合计288 233.6 156.38 同时系数0.95 有功功率（ kW）221.92 无功补偿量（kVar）34.26 变压器容量（ kVA）0.9 221.92 107.4 246 6-7 6.1.7 主要电气设备选择6.1.7.1 短路电流计算根据接入系统设计单位提供的资料，系统35kV 侧的短路电流为
14、4.83kA，短路容量为 309MVA。6.1.7.2 设备使用环境条件极端最高气温 34 C 极端最低气温 -27.7 C 相对湿度（最热月平均） 38% 海拔高度 3044m3123m 由于高海拔对设备外绝缘放电电压的影响，各个电气设备在设计、制造时，应根据本电站实际海拔（3200m）按国家有关标准对设备外绝缘放电电压进行修正。成套装置应能在上述使用环境条件下，在额定工况下安全运行。6.1.7.3 35kV出线设备主要参数（1）隔离开关额定电压40.5kV 额定电流1250A 额定频率50Hz 额定短时耐受电流31.5kA/4s 额定峰值耐受电流80kA 额定雷电冲击耐受电压（峰值）185
15、kV 额定短时工频耐受电压（有效值）95kV （2）避雷器额定电压54kV 持续运行电压43.2kV 直流 1mA 参考电压73kV 操作冲击残压114kV 雷电冲击残压134kV 陡波冲击残压154kV 6.1.7.4 35kV开关设备主要参数35kV 开关设备采用固定式充气柜，开关采用真空断路器。（1）真空断路器。额定电压40.5kV 额定电流1250/630A 额定频率50Hz 额定短路开断电流31.5kA 额定短路关合电流80kA 额定短时耐受电流31.5kA/4s 额定峰值耐受电流80kA 额定雷电冲击耐受电压（峰值）185kV 额定短时工频耐受电压（有效值）95kV 6.1.7.5
16、 35kV箱式升压变本工程选用具有运行灵活、操作方便、免维修、价格性能比较优越等优点的箱式变。升压变压器采用双绕组干式变压器，电压等级分别为35/0.4kV。35kV侧采用负荷开关加熔断器取代高压断路器，其操作部分在高压室进行。箱式变安装在独立基础上，电缆从基础的预留开孔进出高低压室。（1）35kV 双分裂绕组升压变压器型式双分裂绕组升压变压器容量1000 kVA 变比38.5 22.5%/0.4kV/0.4kV 调压方式无励磁调压联接组标号Y,d 11，d11 短路阻抗6% 冷却方式自冷/风冷（2）35kV 负荷开关额定电压35kV 6-9 最高工作电压40.5kV 额定电流1250A 额定短时耐受电流25 kA/4s 额定峰值耐受电流63kA （3）35kV 熔断器额
