大亚湾基地太阳能屋顶一期500kw工程

大亚湾基地太阳能屋顶一期500kw工程内容摘要：

直流供电。 建筑物内部通道、楼梯间等处采用自带蓄电池的应急标志灯指示安全疏散通道和方向，应急时间不少于 45 分钟。  检修 中广核太阳能开发有限公司 大亚湾太阳能屋顶 500kW 示范项目实施方案 18 每栋楼屋顶上布置的光伏电池方阵所需检修电源可由各栋楼 统取得。 （ e） 电缆敷设和防火  电缆敷设 i. 每个光伏发电分系统的光伏方阵，其组串直流输出电缆均沿组件支架绑扎，沿屋面电缆桥架进入逆变器底部； ii. 每栋楼屋顶光伏分系统电能经一台交流配电箱汇流，以一回 电缆线路沿屋面电缆桥架进入地面电缆沟内； iii. 全站 电缆通道根据整个建筑物布置情况设置，电缆主通道在适当位置穿入 10kV 变电所； iv. 电缆过公路部分埋管敷设； v. 在主控室、电气设备室内设防静电地板层，防静电地板层内设电缆支架； vi. 动力电缆和控制电缆在敷设时要同沟分层；电缆在无电缆沟的地方穿管暗敷。 vii. 全 站采用阻燃电缆。 viii. 电缆防火及阻燃措施 ix. 在电缆主要通道上设置防火延燃分隔措施，设置耐火隔板、阻火包等。 x. 墙洞、盘柜箱底部开孔处、电缆管两端、电缆沟进入建筑物入口处等采用防火封堵。 （ f） 防雷接地设计  直接雷防护： 各本工程无户外配电装置，不设独立避雷针。  感应雷防护： 本项目拟采取接地、分流、屏蔽、均压等电位等方法对感应雷进行有效的防护，以保证人身和设备的安全。  接地： 本项目拟将防雷接地、保护接地、工作接地统一为一个共用接地装置，接地就近接入原建筑地网，接地电阻值按不大于 4Ω 考虑。 中广核太阳能开发有限公司 大亚湾太阳能屋顶 500kW 示范项目实施方案 19 太阳能电池板铝合金外 框上留有用于安装接地线的螺栓孔位置，施工时采用专用绝缘接地线将电池铝合金外框和电池板支架可靠导通即可。 在太阳能电池板安装钢性支架之间采取措施形成整体的水平接地带。 在屋顶上布置的太阳能电池组件支架应采用扁钢可靠连接，至少两点接入至地下主地网。  分流： 为完成对雷电感应过电流的分流，在每台逆变器交直流侧均设置电涌保护器。  屏蔽： 在光伏电站，太阳能电池板是在露天环境下摆放的，因此屏蔽主要是针对控制室、电缆等电气设备而采取的减少电磁波破坏的基本措施。 如拟将控制室建筑物内的梁柱主筋、屋顶避雷带引下线等连接起来，且 与电站的主接地网不少于两点可靠连接，形成闭合良好的法拉第笼；并将所有电气设备的金属外壳与法拉第笼良好连接，完成外部屏蔽措施。  电气二次保护设计 本项目为 并网光伏发电系统，本节主要从逆变器的工作及保护原理及防逆流装置的保护动作原理分析说明。 （ a） 逆变器工作及保护原理 光伏并网逆变器的工作原理就是将光伏阵列的直流电转换为与交流电网同相、同频的正弦波交流电，并馈入电网实现并网发电功能，在并网发电时逆变器还采用了 MPPT 控制方式获取光伏组件的最大输出功率。 光伏并网逆变器是自动运行的，无需人为操作，其内部 有高精度 DSP 控制单元，在线监测光伏阵列输入侧和交流电网侧的实时状态。 当交流电网的电压（幅值、相位）、频率正常时，光伏并网逆变器检测到直流输入电压大于其允许的工作电压，且直流输入功率大于逆变器的空载损耗时，并网逆变器将自动并网发电；当直流输入功率小于并网逆变器的空载损耗，或出现故障时（如电网过 /欠压、电网过 /欠频、过载、短路、直流过压、接地等故障），逆变器将自动与电网切除，故障排除 5 分钟后，将自动尝试并网。 下图为本项目拟选并网逆变器的工作模式转换图： 中广核太阳能开发有限公司 大亚湾太阳能屋顶 500kW 示范项目实施方案 20 图 39 并网逆变器的工作模式转换图 并网逆变器内 部的 DSP 控制单元，在线监测光伏阵列输入侧和交流电网侧的实时状态，当出现某种故障时，逆变器将在极短的时间内断开接触器，自动脱开电网，逆变器进入停机模式并报警。 当电网侧出现单相接地、单相断线、两相短路或三相短路等故障时，逆变器内部的 DSP 控制单元会监测到电网侧电压的幅值、相位或频率发生跳变，超出逆变器允许的范围，此时逆变器在短时间内脱开电网，进入停机模式并报警。 当逆变器出现故障或直流系统及交流系统不满足并网条件时，逆变器将进入停机模式，并发出并网接触器脱开指令，从而实现逆变器与电网的切除。 如果出现并网接触器 拒动的情况，由于逆变器是停机模式，所以对系统来说也是安全的。 并网逆变器的交流输出侧配有交流断路器，可实现手动分 /合闸，断开逆变器与电网的连接回路，并且可要求逆变器厂家在直流输入侧也配有断路器。 在设备维修时，需将逆变器停机，再断开逆变器的直流输入和交流输出侧断路器。 下表为光伏并网逆变器主要保护功能介绍 及 主要保护功能动作原理。 表 32 光伏并网逆变器主要保护功能介绍 主要保护功能 保护方式 跳脱时间 默认恢复时间 直流过压保护 自动脱开电网，直流断路器脱扣， 逆变器进入停止模式并报警 ≤ 手动恢复 电网过压保护 自动脱开电网，逆变器 进入停止模式并报警 ≤1秒 5 分钟 中广核太阳能开发有限公司 大亚湾太阳能屋顶 500kW 示范项目实施方案 21 电网欠压保护 自动脱开电网，逆变器 进入停止模式并报警 ≤1秒 5 分钟 电网过频保护 自动脱开电网，逆变器 进入停止模式并报警 ≤ 5 分钟 电网欠频保护 自动脱开电网，逆变器 进入停止模式并报警 ≤ 5 分钟 孤岛效应保护 自动脱开电网，逆变器 进入停止模式并报警 ≤ 5 分钟 短路保护 自动脱开电网，逆变器 进入停止模式并报警 ≤ 5 分钟 过载保护 自动限制输出功率 不跳脱 无 接地故障保 护 自动脱开电网，逆变器 进入停止模式并报警 ≤ 5 分钟 逆变器过热保护 自动脱开电网，逆变器 进入停止模式并报警 ≤ 5 分钟 正、负极性反接保护 逆变器不工作，恢复极性正接后正常 无 无 表 33 光伏并网逆变器主要保护功能动作原理 主要保护功能 主要保护功能 动作原理 直流过压保护 软件实时采样输入侧直流电压，当输入电压超过预定电压值时，直流断路器脱扣，逆变器停止工作，直至输入电压回落至正常 工作电压窗口后，逆变器可自动重新启动。 电网过压保护 软件实时采样输出侧的三相交流电压， 当任一相输出电压超过设定电压值时，逆变器停止工作，同时断开与电网的物理连接，直到电网电压恢复到设定窗口内，逆变器自动重新启动 电网欠压保护 软件实时采样输出侧的三相交流电压，当任一相输出电压超过设定电压下限值时，逆变器停止工作，同时断开与电网的物理连接，直到电网电压恢复到设定窗口内，逆变器自动重新启动。 中广核太阳能开发有限公司 大亚湾太阳能屋顶 500kW 示范项目实施方案 22 电网过频保护 软件实时采样输出侧的三相交流电压幅值及频率，当任一相输出频率超过设定频率上限值时，逆变器停止工作，同时断开与电网的物理连接，直到电网频率恢复到设定窗口内，逆变器自动重新启动。 电网欠频保 护 软件实时采样输出侧的三相交流电压幅值及频率，当任一相输出频率低于设定频率下限值时，逆变器停止工作，同时断开与电网的物理连接，直到电网频率恢复到设定窗口内，逆变器自动重新启动。 孤岛效应保护 通过主动检测逆变器输出电压的幅值、频率、电压电流相位、功率等的变化情况，同时通过在输出电流中加入适当的扰动信号，通过对这些参数的实时检测，当电网电压的某个参数变化到非预期的窗口之外时（如频率或幅值的大幅度变化等），系统报出孤岛。 逆变器关机，断开与电网的物理连接，直到电网恢复到设定窗口内，逆变器自动重新启动。 短路 保护 当逆变器输出端发生短路故障时（近端），逆变器输出硬件电压瞬时起作用，进入到所谓的逐脉冲限流状态，将输出电流限制到器件允许的安全范围内，此时逆变电流不会无限增大。 由于近端短路，逆变器输出电压几乎为零，逆变器判断电网短路，立即关闭逆变器断开与电网的物理连接，直到电网恢复到设定窗口内，逆变器自动重新启动。 当逆变器输出端发生远端短路故障时，逆变器输出电流同样会进入逐脉冲限流状态保护状态，但此时电压并不一定为零，控制软件根据输出电压的幅值和时间，进入相应的保护状态，如低电压穿越或电网欠压等； 过载保护 当检 测到逆变器输出功率超过设定的最大功率时，无论是模块还是系统，逆变器都会停止继续增加输出功率，而是保持在最大设定的功率点，即使此时 PV电池板可以输出更多的功率，在这种情况下，为了保护系统运行安全，系统将运行在非 MPPT 状态。 接地故障保护 系统实时检测逆变器系统输入正极、负极对地的绝缘电阻，当绝缘电阻降低到设定值，系统报出接地故障，并关闭逆变器，此故障需人工干预解除。 逆变器过热保护 逆变器通过检测内部的散热器等关键部件的热敏电阻，并换算成相应点的温度，当任何一部件超过设定的温度值时，逆变器模块将自动关闭 ，直至过温信号消除后，系统自动启动。 中广核太阳能开发有限公司 大亚湾太阳能屋顶 500kW 示范项目实施方案 23 正、负极性反接保护 当输入 PV 极性接反时，在逆变器控制电路上电后检测输入电压异常，不满足开机条件，系统不会启动，并断开与输入端的物理连接。 当极性恢复时，且输入电压满足逆变器启动条件时，逆变器将自动开机，无需人工干预。 （ b） 防逆流装置工作及保护原理 目前，针对低压配电网侧的光伏并网发电系统，一般电网公司通常要求光伏并网系统为不可逆流发电系统，即光伏并网系统所发的电由本地负荷消耗，多余的电不允许通过低压配电变压器向上级电网逆向送电。 在并网发电系统中，由于外部环境 是不断变化的，为了防止光伏并网系统逆向发电，系统需要配置 1 套防逆流控制柜，通过实时监测配电变压器低压出口侧的电压、电流信号来调节系统的发电功率，从而达到光伏并网系统的防逆流功能。 下图为光伏并网系统原理框图。 图 310 光伏并网系统原理框图（带防逆流装置）  本说明中需用的数据说明： Pt：并网点的电网实测功率，包括电网向负载提供的功率和逆流功率，设电网向负载提供的功率为正，则逆功率为负； Ps ：设定的正向功率值，该值可在控制器上设置，可以设定范围为10KW50KW； Pr：设定的反向逆功率值， 该值可在控制器上设置，可设范围为 05%发电功率的额定值； Tr：设定的最大逆功率持续时间，该值可在控制器上设置，可设范围为中广核太阳能开发有限公司 大亚湾太阳能屋顶 500kW 示范项目实施方案 24。 注： Pr 和 Tr 的设置参照关于印发《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定（试行）》 文件中 “ 逆功率保护 当光伏电站设计为不可逆并网方式时，应配置逆向功率保护设备。 当检测到逆向电流超过额定输出的 5％时，光伏电站应在 ~2 秒内停止向电网线路送电。 ”中的规定设置，也可以根据供电公司具体要求进行设定。  控制过程详细说明 Ps 为控制器设定值，假设 Ps=20KW。 控制过程分以下情况： 当 PtPs 时，即负载的耗电量大于发电量与 Ps 之和，此时逆变器为全功率工作，逆变器发电功率增加， Pt 值减小，直到 Pt=Ps； 当 0PtPs 时 , 逆变器开始限功率工作，控制器发出指令，让逆变器按功率从大到小依次降功率，直到 Pt=Ps； 当 PrPt0 时，逆变器执行关机操作，控制器发出指令，让逆变器按功率从大到小依次关机，减小逆功率，使系统运行恢复到状态 2； 当 Pt≤Pr 时，即逆功率的绝对值超过设定的 Pr 值，且时间超过设定值 Tr 时，防逆流接触器跳脱，逆变器的交流输出与电网 脱离，停止发电。 Tr 计时从 Pt=Pr开始。 控制器调节 Pt，按以上 4 个状态调节，一般正常工作时 Pt 的值在 Ps 设定值附近，当瞬间负载突变，控制器来不及调节时，控制器按状态 4 执行关断防逆流接触器的操作，保证在 时间内切断逆变器与电网的连接，停止逆功率的输出。 控制器在功率调节时按先调节功率，后开关机，最后再断合防逆流接触器。 在关断逆变器时按先大后小，即先关断大功率逆变器，如还处于逆流状态再按功率大小依次关断；开启逆变器时按先小后大顺序。 为防止系统在各状态间振荡，控制器增加滞回算法。 为保证逆功率 超过设定值 Pr 时逆变器在规定时间内与电网脱离，状态 4 采用中断算法，只要满足关断条件，控制器将及时关断逆变器输出与电网的连接。 关于逆变器关机时对低压系统电网影响的说明： 低压并网系统发电一般为内耗型，发电功率在低压系统中由负荷消耗了。 对中广核太阳能开发有限公司。