地面光伏电站电气设计要点研究

王瑞平

摘要：传统发电形式主要是火力发电，尽管这种发电形式能够为人们提供充足的电能，但是在实施火力发电的过程中，不僅仅会消耗大量能源物质，还会造成环境污染。基于此，开展新能源发电势在必行。目前，我国各个地区开展光伏发电，这种发电形式主要利用太阳能实施发电，在一定程度上降低能源物质消耗量，推进电力行业可持续发展。地面并网光伏电站作为常见的光伏发电站，为保证地面并网光伏电站发电质量，应采取适当的技术手段实施发电站内部电气系统设计，避免电气系统在后期使用过程中出现问题，从根本的角度上保证地面并网光伏电站稳定运行。

关键词：光伏电站;设计;电气系统

一、光伏电站系统的特点

1.1随机性

在实际工作中，光伏发电站的运行具有一定的随机性，因此其在工作当中无法有效的进行电力平衡计划，其在工作当中也就无法实现独立运行。

1.2光伏电站系统的工作具有时间的限制

光伏发电站的运行通查昂需要大量的太阳辐射能作为之处，因此其只能够在白天运行，若是雨雪天气，则其发电效率相对较低。这种现象也可将其看做是其发电效率是随着太阳能的变化而变化的，在中午太阳能强时，其工作强度也非常的高，也就是光伏发电站系统中午时间的发电强度是最大的。

1.3受天气的影响

同过观察和分析可发现，光伏发电站的工作在很大程度上是由天气决定的。因其运行需要较强的太阳能，因此在阴雨、雪等天气，则其发电量就会大幅度的降低。

1.4时刻处于备用状态

光伏发电站以及并网光伏发电等都具有其自身的特点，在其运行当中不可随意启停设备。因此在其运行中，技术人员须保证其中的相关设备和机械是处于备用旋转的状态，为光伏发电站的工作提供帮助。

1.5有非常远的传输距离

我国社会经济的发展以及人们生活水平的提高导致其对能源的需求量更高。太阳能的大量开发以及利用要求其在工作中需要加强对太阳能的开发以及收集，其通常集中在日照时间长以及强度大的荒漠地区，但是该地区收集的太阳能要传输很多的距离，才可以将其传输到需要的地区。

二、光伏电站电气主接线设计

电气主接线设计作为发电站内部电气系统设计重要环节，在实施电气主接线设计之前，需要对电气系统结构和光伏发电站规模等方面综合分析，并按照分析结果制定合理的光伏发电站电气主接线设计方案，避免在电气主接线设计过程中出现问题，从根本的角度上保证电气主接线设计质量。光伏电站在发电过程中会出现电气系统升压现象，因此，在进行电气系统主接线设计时，应重点考虑电站内部电压变化趋势，确保电气系统主接线设计的合理性。

本文中介绍的地面并网光伏电站中所采用的电气系统电压等级为0.38kV，接地方式为动力电和照明用电公用的接地方式，在光伏电厂经济条件允许的状况下，可以从外网处引入电源系统，并将备用电源与发电母线进行有效结合，并在电源处安装自动化装置，确保地面并网光伏电站中电源系统向着自动化方向转变。对于经济发展缓慢的城市，可以适当的缩小光伏电站建设规模，在这种条件下，应采用光伏电站自身用电实施低压配电装置安装，并将电箱实施变压连接，从而提升地面并网光伏电站运行效率。

三、光伏电站的防雷接地设计

3.1光伏电站防雷

1.直击雷防护

众所周知，直击雷对电源系统有着不可磨灭的影响，因此，加强光伏电站直击雷防护工作对电站稳定运行有着不可忽视的作用。而且地面并网光伏电站布置区域广泛，电池组件高度差相对较低，在这种条件下设置独立避雷装置，势必增加光伏电站建设成本，对电站发电效率等方面也有很大的影响。因此在实施光伏电站直击雷防护的过程中，可以采用将电池组件、金属构件与主接地网连接的方式，降低雷电对光伏电网造成的干扰。在出现雷电袭击电池组件金属框架的现象时，接地装置能够有效的分散雷电对电气系统造成的干扰，从根本的角度上保障地面并网光伏电站稳定运行。除此之外，在光伏电站建设完成时，需要在电站周边设立避雷装置，有效控制电站正在雷电袭击过程中出现电位升高现象，保障光伏电站内部工作人员人身安全。

2.感应雷防护

由于光伏电站处于长时间运行的状态，其出现感应雷电的可能性较高，直接影响光伏电站中电气设备运行效果。基于此，制定光伏电站感应雷防护措施，降低感应雷对光伏电站产生的影响。对于光伏电站感应雷防护来说，常见的防护技术是从感应雷来源上实施雷电防护，即从交流并网供电线路和光伏系统组件直流线路两个方面控制感应雷入侵，在这个过程中可以按照地面并网光伏电站结构安装直流汇流箱，并在光伏电网中安装逆变器装置，在发生感应雷电袭击时，有效转移感应雷电，进一步实现感应雷防护的目的。

3.2光伏系统接地

1.接地网的通常设计

水平接地网作为光伏电站常见接地形式。在设计之前需要对光伏电站结构和占地面积等方面综合分析，并按照实际工程设计要求采用热镀锌扁钢进行接地网设计。在这个过程中需要保证接地网与光伏电站避雷装置有效连接，有效实现地面并网光伏电站防雷接地保护的目的。

2.接地网防腐设计

接地网在长时间使用过程中会受到外界多方面因素的干扰，造成接地网腐蚀，直接影响光伏电站接地网运行效果。针对于这一点，必须对光伏电站接地网实施防腐处理。对于光伏电站接地网来说，常见的防腐设计包括以下几个方面：第一，采用热镀锌材料进行接地网设计，由于其自身具备一定防腐性能，采用这种材料进行光伏电站接地网设计，能够从一定角度上提升基地网防腐效果。第二，众所周知，铜质材料具有良好的防腐性，因此，采用铜质材料进行光伏电站接地网设计，能够缓解接地网受腐蚀情况。第三，在接地网周边埋入等电位的活泼金属能够避免接地网受到腐蚀，其原理在于活泼金属与接地网连接的过程中，能够缓解节点网出现腐蚀现象，进一步保障接地网质量。第四，在进行接地装置埋设过程中，应保证接地装置埋设位置在冻土层以下，有效阻挡外界因素对接地装置干扰，全面落实接地装置腐蚀防护要求。

四、光伏电站电缆敷设设计

与普通发电站相比，地面并网光伏电站占地面积广阔，各个单元发电站通过发电母线进行辐射式连接。在实施光伏发电过程中，单元发电站中电量骤升。因此，在进行光伏电站电缆敷设连接时，需要采用“T”型连接方式，减少电缆敷设数量，在实现电缆高质量敷设的同时，降低光伏电站电缆敷设过程的资金投入。

平地光伏电站光伏阵列区域电缆宜采用直埋敷设，直埋电缆宜敷设至冻土之下，由于地面光伏电站大都在西北部，冻土很深，如果直埋则现场工程量则会很大且现场施工时往往不采用回填土。此时应采用耐寒电缆，电缆长度留出余量，为了防止电缆损伤由冻土层敷设至非冻土层时加穿一段电缆保护管。通过这样的措施既能节省大量投资，又能保证电缆的安全运行。山地光伏电站光伏阵列区域电缆宜采用电缆桥架加直埋相结合的敷设方式，电缆桥架顺地势而敷设，考虑到散水及杂草的影响，高度不低于公分。电缆桥架应采用镀锌桥架或玻璃钢桥架。

五、结束语

综上可知，能源的消耗随着国家经济的发展而日渐增加，地面并网光伏发电的发展提高了太阳能的利用效率，但是其电气设计是非常重要的，在建设中需要确保其电气系统的合理性。通过对地面并网光伏电站电气设计进行探究，以期促进行业的跨越式进步。随着光伏产业的发展，要更加重视光伏电站的设计工作，才能更好的实现光伏产业的持续性发展，才能不断提升光伏发电的服务质量。

参考文献

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