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1、光伏电气应用常识1.光电效应又称光生伏特效应，这是物理学在十九世纪末一个重要而伟大的发现。简单的说在光的照射下，物质内部的电子会被光子激发出来形成电流。具体到光伏行业所用的光伏组件的解释是：组件的核心是硅片，它是半导体元件，有着PN结。当太阳光照射在PN结上，光子激发P区生成电子流带正电，同时N区形成了空穴流带负电。这样，电子和空穴在硅片中形成了运动的电荷，产生了电动势。由于半导体具有单向导通的特性，在外电路的作用下就形成了电流，生成了直流电。2. 光伏组件主要技术参数1.1 开路电压：在一定温度和辐照条件下，光伏组件正负极在空载（开路）情况下的端电压，通常用Voc。1.2 短路电流：在一定温
2、度和辐照条件下，光伏组件正负极短路时流过的电流，通常用Isc。1.3 最大输出工作电压：输出功率最大时的工作电压，通常用Vpm。1.4 最大输出工作电流：输出功率最大时的工作电压，通常用Ipm。1.5 最大输出功率（Pm):最大输出的工作电压（Vpm）最大输出工作电流（Ipm）。注：pm瞬时最大值。1.6 光伏电池组件在标准状态下最佳输出功率：光伏组件电池温度在25，光谱分布AM1.5，辐射照度1000W/。3.直流电字母标识是DC。是指电压和电流方向不随时间作周期性变化的电能。直流电的电压、电流波形基本是平稳的，在试波器上显示成矩形。其中电流方向、大小不变，称其为恒流源；电压方向、大小不变，
3、称其为恒压源；电压的大小随时间变化的叫脉动直流。由于它不能产生交变的磁场，则不能进行电压电流的变换，监测其电压、电流的大小只能用分压器和分流器。4.交流电字母标识是AC。交流电大小和方向都是随时间变化的一种电能。我们所用的交流电的电压和电流是按正弦曲线作周期变化的。这是由于交流发电机的多对磁极是按一定的角度均匀分布在定子圆周上，在它发电的过程中,各个磁极切割磁力线的时候具有互补性，能不断的产生稳定的电压和电流。交流电的频率一般是50赫兹，即每秒变化50次。也有其它频率如美国和欧洲少数国家是60赫兹。交流电能使铁磁物质产生交变的磁场，这是交流电的一个重要特性。这一特性使得交流电能进行电压的升降，
4、可以远距离地传输电能。其电压电流的大小，可以借助于由铁磁物质制造出互感器来监测。 5.逆变器逆变器是一种以半导体器件为主要元件组成的电力调整装置。能把直流电转换成交流电，由直流调控电路和逆变桥式电路构成。这些电路由晶体管开关元件构成，开关元件有规则地让其重复开-关，使直流输入变成交流输出。单纯地由开和关回路产生的逆变器输出波形并不实用，需要采用高频脉宽调制，形成一个正弦波脉冲波列，正弦脉冲波再通过滤波形成标准的正弦波。晶体管开关电路和脉宽调制是逆变器的核心技术。如此同时，功率因数模块将其调制到最佳值0.98左右，这说明逆变器在输出有功的同时也可以调节无功的输出。并网光伏电站所用的逆变器还有一个
5、重要的特性是先要摄取待并电网的电能特性，即频率、波形、初相位等。其逆变流程大致是：取样（电网特性）记忆逆变比对输出。这就是并网光伏电站为什么先要倒送电才能并网发电的原因所在。逆变器在各项保护功能中最主要有低电压穿越和防孤岛运行功能，其中低电压穿越功能是在电网电压发生变化时，逆变器能始终保持并网状态，且能够限制输出电流不超过逆变器额定电流幅值。防孤岛运行功能是为了防止光伏发电系统处于并网状态时在系统侧发生停电时，光伏系统会继续供电，这会给维护检修人员带来危害。为了防止这种孤岛运行，逆变器会自动解列，以保证系统安全。6.变电站规程定义：电力系统的一部分，它集中在一个指定的地方，主要包括输电或配电线
6、路的终端、开关及控制设备、建筑物和变压器。通常包括电力系统安全和控制所需的设备（例如保护装置）。定义注释：可在变电站这个词前加一个前缀来界定。例如110kV振阳变电站。变电站是接受电能、变换电压、进行分配电能的枢纽，是发电系统和输电网络及电力用户之间的重要桥梁，也是中、大型并网光伏电站核心所在。变电站的效能是需要由室内外配电装置、继电保护、自动装置及监控系统相互配合而产生。变电站有升压和降压之分，光伏电站属升压式。其形式通常有户外式、户内式、地下式、箱式等。仅有配电装置用来接受和分配电能而无变压器进行电压变换的，叫配电所或开闭所。光伏工程中常见的是110kV升压式变电站和35kV、10kV配电
7、所。7.输变电输电工程是将交流电电能用高压输电线路进行远距离输送的线路工程，电压等级为35kV及以上；变电工程是用变压器进行电压转换的工程；输变电工程是指不仅有输电线路，还有变电工程。8.电压高低等级划分规程定义：8.1 低电压Iow voltage；LV： 用于配电的交流系统中1000V及其以下的电压等级。8.2 高电压igeh voltage；HV：（1）通常指超过低压的电压等级。（2）特定情况下，指电力系统中输电的电压等级。9.配电系统分高压配电系统和低压配电系统。高压配电系统电压等级为10kV及以上，低压配电系统电压等级为380/220V。330kV及以上电压等级为特高压系统，它不属于
8、配电系统，。10.电气一次设备一次设备是指直接生产、输送和分配电能的电气设备。如发电机、变压器、电力电缆、开关柜、断路器（俗称开关）、隔离开关（俗称刀闸）、负荷开关、熔断器、母线、避雷器、电流互感器、电压互感器、消弧线圈、电抗器、电容器等。由这些设备连接在一起构成的电路称为一次接线，又称为主接线。描述一次接线的图纸称为一次主接线图。11.电气二次设备二次设备是指对一次设备的工作状况进行监视、测量、控制、保护、调度等所需要的电气设备。如继电保护、测量监控、调度管理、远动通讯、直流系统、温控测试、综合自动化等装置。还包括电流互感器、电压互感器的二次绕组的引线。这些二次设备按照一定的功能连接在一起构
9、成的电路称为二次接线或二次回路，描述二次接线的图纸称为二次接线图或二次回路图。二次回路有单元功能之分，一般分控制、信号、测量、绝缘监察、继电保护、自动装置、操作系统等等。关于站用交流低压电源系统是否属于二次设备说法不一，我主张另存一脉。12.防雷接地是指为防止雷电和雷电波的侵袭，以防击穿电气设备的绝缘所设置的接地保护装置。通常由避雷器、避雷针、接地引下线、水平接地线、垂直接地极、接地模块等器件组成。需要说明是避雷针的接地装置必须是独立的，与其它接地装置在地下水平距离需五米以上，距主变压器中心处需15米以上。这是为了防止遭雷击时因避雷针导引的雷电高电压强电流，在向大地泄放时传递到其它设备的接地装
10、置，由反窜而损坏设备绝缘。13.工作接地又称系统接地。是电力系统中因设备运行需要而设置的接地。如变压器中性点、避雷器接地端、电流互感器的接地点、消弧线圈接地端、光伏支架、太阳电池组件外框等等。14.保护接地为防止因电气设备绝缘损坏时，有可能造成设备的金属外壳、配电装置的构支架和线路杆塔带电，危及人身和设备的安全而设置的接地装置。这种接地装置在变电站里通常与工作接地合为一体，在家用电器中是单独设置的即为“E”线。15.自然接地体是指施工前已埋入在大地中并与大地紧密接触可以兼作接地极用的各金属构件。如电池组件支架的螺旋桩、金属管道、钢筋混凝土基础的钢筋等。禁用燃气管道和供水管道作自然接地体。16.
11、接地电阻接地装置中由垂直接地极，包括自然接地体、接地引下线、水平接地线等组成的接地网对地的电阻值。简称为接地设备与接地网之间的电阻值。17.接地线是指电气设备与接地网连接用的导线或镀锌扁铁。导线为铜质，其截面拟25平方毫米为宜，色标为黄绿10公分相间；镀锌扁铁截面按图纸设计标注，一般不小于40 x 4(毫米)，外露部分的色标为黄绿相间10公分。18.中性线与低压系统电源中性点连接，用以传输电能的导线，俗称“N”线或零线，其截面通常与相线截面相等，至少不应小于相线截面的2/3，色标为深灰色或黑色。19.小电流接地系统在高压系统中，35kV及以下电压等级的变压器中性点不引出或引出经消弧线圈接地，以
12、及中性点引出不接地（8000kVA及以上的变压器在空载投运时需将中性点经避雷器接地，正常后退出）。这类运行方式的变电系统称小电流接地系统。20.大电流接地系统在高压系统中，110kV及以上电压等级的变压器中性点直接接地运行。这种运行方式的变电系统称为大电流接地系统。21.低压系统接地型式低压系统接地型式有许多种，我们常用的是三相四线制中的“TT系统”，即低压系统中性点直接接地并引出兼做“N”线。电气设备和家用电器的外壳应另行接地。如图： 22.变压器变压器是电力系统的主要器件，有着升压或降压的作用，它是利用交流电在铁磁物质里能建立起交变的磁场这一特性而制造出来的，起作变换电压、传输功率的作用。
13、功率取决于电压与电流之积，功率恒定时电压高电流就小，输电线路损耗就少。因而电力经变压器升压后输送，可以大大地减少线路损耗，提高经济效益，达到远距离输送电能的目的。在用户端多属降压型变压器，其中越过一个电压等级的降压变压器俗称直变，如35kV直接变0.4kV的称35kV直变（不需经10kV），变电站里常用这种变压器提供站用电源。23.断路器规程定义是：能关合、承载、开断运行回路的正常电流，也能在规定时间内关合、承载及开断规定的过载电流（包括短路电流）的开关设备，也称开关。即正常情况下它能关合分断各种负载电路，故障情况下能开断故障电流，它具有较强的熄灭电弧的能力。高压断路器运行中都是釆电动操作，由
14、于它的遮断容量较大，在二次保护元件作用下能断开短路电流和自动重合。24.高压熔断器俗称高压保险。它配有能通过额定电流的熔丝。当运行电流超过熔丝额定电流或出现短路故障时，熔丝熔断，开断高压电路，从而保护了运行中的电器。常见有配电变压器高压侧所装的跌落式熔断器，电压互感器柜中白色瓷质熔管。25.高压负荷开关高压负荷开关只能在正常工作情况下，关合分断不超过其额定流值的负载电路，灭弧能力不强，不易开断短路电流，因而常常与熔丝配合使用。箱式变压器高压室内配有这类高压负荷开关。26.高压隔离开关规程定义是：在分位置时，触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合位置时，能承载正常回路条件下的电流及
15、在规定时间内异常条件（例如短路）下的电流的开关设备。俗称刀闸，是配合高压断路器用的。在电路中起着接通和隔离电源的作用，设备停电或检修时起作电路中有明显断开点的作用。由于它没有灭弧装置，不能合、分负载电路，即不能带负荷合闸和分闸，否则造成误操作事故。它能开断较小的电流，如较短母线的空载电流、容量5000kVA以下35kV变压器的空载电流等。27.接地开关也就是接地刀闸。为确保人身安全，在电气设备检修时，用接地开关将被检修设备接地，相当于挂接地线。操作接地开关一定要慎而又慎，严防误合，尤其是靠近电源侧的接地开关。28.电流互感电流互感是监测运行中的电气设备流通电流的大小而设置的，将大电流以一定的比
16、例缩小而显示（即变比如：4005等），配合仪器仪表供测量、计量、保护所用。运行中的电流互感器二次侧绝对不能开路，开路时二次侧会有很高的电压，损害设备绝缘，危及人身和设备安全。因此在电流互感器二次电流端子处工作时，先要将电流端子对地短接。 29.电压互感器电压互感是监测运行中的电气设备承载电压的大小而设置的，将高电压以一定的比例缩小而显示（即变比如：35kV100V等），配合仪器仪表供测量、计量、保护所用。运行中的电压互感器二次侧绝对不能短路，短路时二次侧会有很大的电流，损害设备绝缘，危及人身和设备安全。因此在电压互感器二次端子处都装有保险丝。30.避雷器其作用是保护电气设备不遭受雷电和操作过电压的伤害。这是在电气线路上或设备接线处，人为地制造绝缘薄弱点即间隙装
