光伏电站电气系统设计的探讨

【摘要】随着科技的不断进步，新兴产业也在不断的崛起，光伏电站较传统电站有自己独特的优点，如见效快、工期短、成本低等等，国家和地方的政策也支持光伏电站的发展，这就引起了各界人士的关注。如今，光伏电站电气系统在不断的完善，同时也提高了施工质量，这不仅响应了国家号召，还增加了企业的社会效益和经济效益，本文对光伏电站电气系统设计进行了探讨。

【关键词】光伏电站；电气系统；设计

引言

随着我国的人口在不断的增长，有些能源又是相对固定的，这就给环境和能暖带来了极大的挑战，因此我们可以充分的利用可再生资源，充分利用太阳能的优势。随着光伏发电厂的崛起，也在不断的扩大光伏发电系统的规模、数量及应用。要想光伏发电厂得以有效持续的运行，就要将电站中电气系统的设计做到最合理，从而保证人们的生产生活。

1、光伏支架的选型与设计

1.1 基础的选型独立基础、预制桩基础、条形基础、钢螺旋桩基础、钻孔灌注桩基础组成了光伏支架。

1.1.1 独立基础：独立基础是进行电站电气系统设计的基础设计，独立基础的应用也是相当广泛的，也具有简单的形式，但是需要将其埋在比较深的地方，因此就造成了回填量和开挖量比较大。

1.1.2 预制桩基础：可以批量的制作预制桩基础，在施工过程中速度也比较快，施工简单。但是需要将桩体压入土内，这时容易发生断裂，这就需要将桩体进行加固，在无形中增加了成本。

1.1.3 条形基础：埋置的深度不用太深是条形基础最主要的优点，但是要使用较多的混凝土，一般在所需承载力小的光伏支架中使用。

1.2 基础设计。风雪荷载、温度荷载、支架、光伏组件自重、地震荷载是光伏组件支架上的基础荷载。风荷载主要起到了控制的作用，因此在稳定的风荷载的作用下，基础可能出现破坏的现象，在进行基础设计时，要尽量避免这一显现，避免破坏的产生。

1.3 连接设计。连接的设计是光伏支架设计的重中之重，包括螺栓连接和焊接。螺栓连接的优点有很多，如可以较强的适应结构的变形，钢用量小，方便制作，施工快其简单；焊接的施工速度比较慢，成本高，用钢多，而且在焊机进行工作时要随时保证通电，而且受外界环境条件的影响较大，因此在光伏支架使用中，一般使用螺栓连接。

2、光伏电站电气主接线设计

在对电气主接线进行设计时，要考虑多种因素，如电池的布阵、接入的方式、设备的特点等等，要本着供电可靠、运行灵活、接线简单、节约成本的原则。当光伏电站的升压等级高时，内部的接线也存在升压的情况，这时就要综合成本和主接线技术进行综合考虑，找出最合适的电气主接线的方式。

电系统电压的等级0.38KV是大多数的光伏电站所采用的等级，在电系统中，采用照明和动力相中和的直接接地法。在经济允许的情况下，站用电的工作电源要从外网引入，连接时使用备用电源，电源的自动投入装置安装在两路电源的中间位置。如果是小规模的光伏电站，占地面积也比较小，就需要引接的装置是自站用的低压配电装置；如果是规模较大、占地较大的光伏电站，就要选取截面比较大的电缆，相邻的箱变互相备用。

3、光伏电站电缆敷设设计

如果是规模较大的光伏电站，由于占地面积较大，就需要采用辐射式进行连接，虽然一个单元的故障对整个光伏电站产生不大的影响，但是就需要设计更多的电缆数量和开关数量，因此，要想减少开关的数量和电缆的数量，我们一般采用个单元与母线T式的连接方式，再根据实际的经济状况来确定电缆的数量和开关的数量。而综合的敷设方式一般使用在有山地和丘陵的光伏发电站中。

直接敷设是平地光伏电站采用的放置电缆的方式，这种直接敷设的方式一般埋置在有冻土的地方，在西北部的光伏电站，由于气温寒冷，冻土也很深，这就增加了电缆埋设的工程量，也常常不进行回填，因此，在这种地方的光伏电站选择光缆时，要选择耐寒的电缆，电缆的长度也要加长，在电缆的外部要加上电缆保护管，防止电缆的损坏。这样不仅可以节约成本，减少投资，还可以保证光伏发电厂的正常运行。电缆架桥和直埋相结合的方式一般用于山地的光伏电站中，电缆的桥架高度要高于四十公分，材质一般采用玻璃钢桥架。

4、光伏电站的防雷接地设计

4.1 直击雷防护。由于在光伏发电站的运行过程中，需要用到大量的电池组件，如在独立避雷装置中，要设置多个，但是保护的范围是有限的，这就大大的增加的施工的成本，如果设置不当还会影响发电厂的正常运行，在实际中，我们一般采用可靠接地的方式进行避雷。为了达到防雷的目的，我们要将方阵支架上的金属构件和所有的电池组件有效的连接在一起。如果直击雷几种了金属框架，就可以通过接地线路将雷引入大地进行分散。而在光伏电站的建筑物上只需设置屋顶避雷即可，当雷击中避雷装置时，就会产生高电位，进而威胁着工作人员和设备的安全。为了减少这种现象的发生，利用均压环是最简单的解决办法，利用均压环将地电位的导体相互连接起来，这样当有电流通过时，就会形成一个等位电流，从而保证有害的电位差不产生，保护人们和设备的安全。

4.2 感应雷防护。静电感应和电磁感应都可以产生感应雷，而且几率是很高的，也对电子设备造成了极大的威胁，防止感应雷进入室内，对室内的电子设备造成危害，是防感应雷的主要目的。这时，可以将无间隙金属氧化锌避雷器安装在各个变箱的出线处，从而达到防雷的作用。

5、結语

随着人们的用电量越来越大，光伏电厂的应用也越来越广泛，要想使光伏电厂能有持续有效的运行，对光伏电站的电气系统的设计是必不可少的，只有设计出合理的电气系统，才能够保证人们的正常的生产和生活。

参考文献：

[1]赵争鸣，刘建政.太阳能光伏发电及其应用[M].北京：科学出版社，2006.

[2]李安定.太阳能光伏发电系统工程[M].北京：北京工业大学出版社，2001.

作者简介：王宏（1972-），男，安徽霍邱人，本科，国网霍邱县供电公司，助理工程师。研究方向：照中级工程师和配电线路高级技师发展。