太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化、利用與存儲(chǔ)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(chēng)戶(hù)外成套變電站、組合式變電站或戶(hù)外緊湊式配電設(shè)備。

箱變系統(tǒng)的組成由多回路高壓開(kāi)關(guān)系統(tǒng)、鎧裝母線(xiàn)、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、通訊、遠(yuǎn)動(dòng)、計(jì)量、電容補(bǔ)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(diǎn)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(xiàn)方案組裝到一個(gè)箱體內(nèi)，不具備計(jì)量、無(wú)功補(bǔ)償及狀態(tài)監(jiān)測(cè)的功能，隨著傳感器檢測(cè)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了具備計(jì)量、無(wú)功補(bǔ)償和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(jìn)、安全可靠、自動(dòng)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(hù)電器設(shè)備直接裝入箱內(nèi)，成為一個(gè)整體。設(shè)計(jì)按免維護(hù)考慮，無(wú)操作走廊，箱體小，又叫歐式箱變或普通型箱變。一體型。簡(jiǎn)化高壓控制、保護(hù)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(gè)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(lèi)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?，通過(guò)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(jiǎn)而言之就是接入電力系統(tǒng)，也就是發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。光伏發(fā)電站接入電網(wǎng)的電壓等級(jí)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(jì)中經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(hù)功能。大、中型光伏發(fā)電站應(yīng)具備與電力調(diào)度部門(mén)之間進(jìn)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(jì)運(yùn)行對(duì)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(xiàn))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(guò)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(kāi)關(guān)、自動(dòng)開(kāi)關(guān)、接觸器、刀開(kāi)關(guān)、母線(xiàn)、輸電線(xiàn)路、電力電纜、電抗器、電動(dòng)機(jī)等。電氣一次設(shè)備相互連接，構(gòu)成發(fā)電、輸電、配電或進(jìn)行其他生產(chǎn)過(guò)程的電氣回路稱(chēng)為一次回路或一次接線(xiàn)系統(tǒng)。其電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)符合電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，電氣一次系統(tǒng)安全防護(hù)要求及相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程。系統(tǒng)接入-升壓站電氣系統(tǒng)02變壓器的分類(lèi)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(lèi)方式：①按相數(shù)分類(lèi)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(lèi)有銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器；③絕緣介質(zhì)分類(lèi)有油浸式變壓器和干式變壓器兩大類(lèi)；④繞組連接組別分類(lèi)有Yyn0和Dynll兩種。變壓器型號(hào)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(jì)規(guī)程》的規(guī)定,參數(shù)宜按現(xiàn)行國(guó)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(jí)》的規(guī)定進(jìn)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(huì)導(dǎo)致變電站失去安全防線(xiàn)，開(kāi)關(guān)刀閘無(wú)法操作，尤其在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致事故范圍進(jìn)一步擴(kuò)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(lèi)站用電的負(fù)荷包括I類(lèi)、II類(lèi)以及III類(lèi)負(fù)荷三個(gè)類(lèi)別站用電設(shè)計(jì)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(dòng)力與照明網(wǎng)絡(luò)共用的中性點(diǎn)直接接地方式。站用電工作電源引接方式應(yīng)符合國(guó)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(guó)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(hù)、信號(hào)、自動(dòng)裝置等控制負(fù)荷和交流不間斷電源裝置、斷路器合閘機(jī)構(gòu)及直流事故照明等動(dòng)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(cè)儀、電池監(jiān)測(cè)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(kāi)關(guān)站)配電裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)DL/T5352—2018《高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》及GB50060—2017《3~110kV高壓配電裝置設(shè)計(jì)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(hù)內(nèi)或戶(hù)外布置。在沿海及土石方開(kāi)挖工程量大的地區(qū)宜采用戶(hù)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(shí),宜采用戶(hù)外配電裝置。10~35kV配電裝置宜采用戶(hù)內(nèi)成套式高壓開(kāi)關(guān)柜配置形式,也可采用戶(hù)外裝配式配電裝置。對(duì)沿海、海拔高于2000m及土石方開(kāi)挖工程量大的地區(qū),當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí),66kV及以上電壓等級(jí)的配電裝置可采用氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備;在內(nèi)陸及荒漠地區(qū)可采用戶(hù)外裝配式布置。系統(tǒng)接入-升壓站電氣系統(tǒng)02無(wú)功補(bǔ)償裝置光伏電站發(fā)出的電能有無(wú)功有有功,可這些功率總是上下波動(dòng)經(jīng)常不穩(wěn)定,所以可以把它看作一個(gè)變量,但需求的輸出卻是一個(gè)穩(wěn)定恒定的量,這就要有設(shè)備來(lái)調(diào)整這個(gè)輸出。但有時(shí)輸出的無(wú)功達(dá)不到要求,要有裝置補(bǔ)償這個(gè)無(wú)功,因此須選用先進(jìn)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置。無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)原則光伏電站的無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)按電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)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(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50227—2017《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)備的形式宜選用成套設(shè)備。無(wú)功補(bǔ)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\(yùn)行經(jīng)驗(yàn),可采用戶(hù)內(nèi)或戶(hù)外布置形式,并應(yīng)考慮維護(hù)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(hù))電氣二次電路也叫輔助電路，是為實(shí)現(xiàn)特定的控制要求對(duì)主電路（一次電路）進(jìn)行監(jiān)測(cè)、保護(hù)、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(kāi)關(guān)，繼電器、信號(hào)燈、測(cè)量?jī)x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(mǎn)足設(shè)備布置和定期巡視維護(hù)的要求,并留有備用屏位。光伏電站內(nèi)的電氣元件保護(hù)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14285—2006《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)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(guò)電壓保護(hù)及防雷保護(hù)光伏電站的升壓站區(qū)和就地逆變升壓室的過(guò)電壓保護(hù)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(guò)電壓保護(hù)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50057—2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。光伏方陣場(chǎng)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50217—2018《電力工程電纜設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定,電纜截面應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(lèi)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(xiàn)槽等方式。動(dòng)力電纜和控制電纜宜分開(kāi)排列。電纜溝不得作為排水通路；

遠(yuǎn)距離傳輸時(shí),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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)廠房的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)全自動(dòng)化管理。中央控制顯示器安裝在升壓室內(nèi)，可對(duì)光伏電站進(jìn)行全面監(jiān)控，以實(shí)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理。（2）限值監(jiān)視和報(bào)警處理。（3）控制操作。（4）通信功能。（5）在線(xiàn)自診斷功能。（6）自恢復(fù)功能。（7）具備VQC功能，即電壓無(wú)功率控制。02系統(tǒng)保護(hù)輸入信號(hào)測(cè)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(shí)，繼電保護(hù)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(shí)斷開(kāi)，最大限度地減少元件的損壞，降低對(duì)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(shí)，繼電保護(hù)裝置根據(jù)不正常工作情況發(fā)出準(zhǔn)確的信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而是根據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí)，以免不必要的動(dòng)作和由于干擾而引起的誤動(dòng)作。圖6-4繼電保護(hù)裝置原理圖1）變壓器保護(hù)A瓦斯保護(hù)B縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)2）線(xiàn)路保護(hù)A瞬時(shí)電流速斷保護(hù)B限時(shí)電流速斷保護(hù)C定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)

系統(tǒng)保護(hù)分類(lèi)02A瓦斯保護(hù)當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，故障處產(chǎn)生的高溫會(huì)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(diǎn)設(shè)計(jì)的瓦斯保護(hù)，其主要結(jié)構(gòu)原理如圖6-5所示。圖6-5瓦斯保護(hù)結(jié)構(gòu)原理1—?dú)馊?—?dú)馊菽福?—探針；4—封塞；5—開(kāi)口杯；6—重錘；7—擋板；8—磁鐵；9—接線(xiàn)端子；10—彈簧；11—調(diào)節(jié)桿；12—干簧接點(diǎn)變壓器保護(hù)02B縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)可用于防御變壓器繞組和引出線(xiàn)的各種相間短路故障、繞組的匝間短路故障以及中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線(xiàn)的單相接地短路。圖6-6雙繞組單相變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理接線(xiàn)圖變壓器保護(hù)02A瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。對(duì)于僅反應(yīng)于電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)，稱(chēng)為瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。B限時(shí)電流速斷保護(hù)。作為瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的后備，限時(shí)電流速斷保護(hù)主要是在瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的基礎(chǔ)上，增加一段新的保護(hù)，用來(lái)切除本線(xiàn)路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)范圍以外的故障，又稱(chēng)電流保護(hù)的Ⅱ段。C定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。與電流速斷保護(hù)不同，過(guò)電流保護(hù)通常是指其啟動(dòng)電流按躲開(kāi)最大負(fù)荷電流來(lái)整定的一種保護(hù)，它在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)不啟動(dòng)，而在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)因電流的增大而反應(yīng)動(dòng)作。線(xiàn)路保護(hù)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(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：《電力通信運(yùn)行管理規(guī)程》DL/T544—2012《電力系統(tǒng)自動(dòng)交換電話(huà)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(shí)，必須要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選定進(jìn)行信息溝通交流的方式，使系統(tǒng)接納接入請(qǐng)求。光伏發(fā)電站應(yīng)裝設(shè)與電力調(diào)度部門(mén)聯(lián)系的專(zhuān)用調(diào)度通信設(shè)施。主要包括：繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、電能計(jì)量信息傳送、電話(huà)通道。系統(tǒng)通信032）站內(nèi)通信站內(nèi)通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)光伏電站正常生產(chǎn)運(yùn)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(guò)租用當(dāng)?shù)氐墓簿W(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。光伏電站內(nèi)配置無(wú)線(xiàn)對(duì)講機(jī)，為運(yùn)維人員檢修、維護(hù)及巡視時(shí)提供通信聯(lián)絡(luò)。為滿(mǎn)足光伏電站職工工作以及文化娛樂(lè)需求，站內(nèi)還需設(shè)置一條綜合布線(xiàn)系統(tǒng)，主要包括語(yǔ)音數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)。自動(dòng)化04大、中型光伏發(fā)電站應(yīng)配置相應(yīng)的自動(dòng)化終端設(shè)備，采集發(fā)電裝置及并網(wǎng)線(xiàn)路的遙測(cè)和遙信量，接收遙控、遙調(diào)指令，通過(guò)專(zhuān)用通道與電力調(diào)度部門(mén)相連。（1）遙測(cè)量應(yīng)包括：①發(fā)電總有功功率和總無(wú)功功率；②無(wú)功補(bǔ)償裝置的進(jìn)相及滯相運(yùn)行時(shí)的無(wú)功功率；③升壓變壓器高壓側(cè)有功功率和無(wú)功功率；④雙向傳輸功率的線(xiàn)路、變壓器的雙向功率；⑤