李 静

（新疆水利水电勘测设计研究院 新疆 乌鲁木齐 830000）

0 概述

中广核哈密并网光伏发电站工程场址位于哈密市东北约21公里，303省道西北侧约2公里，距市区较近，交通便利。场址中心位置坐标为北纬 43°02′40.9"， 东经 93°38′54.48"。区域内地势相对较为平坦。中广核哈密并网光伏发电站总规划容量100MWp，计划分三期开发建设，其中一期工程建设20MWp，二期工程建设30MWp，远期工程开发50MWp。

中广核哈密并网光伏发电站一期20MWp项目采用1000kWp光伏发电系统为1个模块设计，共20个1000kWp光伏系统模块，分为1～20区。每个光伏单元采用地面固定式阵列安装1005.8kWp多晶硅太阳能光伏组件，接入2台500kW光伏并网逆变器，两台500kW光伏并网逆变器接入1台1000kVA双分裂变压器，升压至10kV电压等级。经10kV电缆线路送至光伏电站110kV升压站，110kV出线T接于110kV二马线 （哈密天光电厂-马场变），T接线路导线采用LGJ-150，线路长度9km。

1 电气一次设计

1.1 光伏发电场集电系统

每1000kWp光伏组件为一个子系统，逆变器输出的交流电经升压变压器升至10kV；在场内使用10 kV电缆汇流。每两个单元升压变压器合为一条光伏发电场集电线路，经电缆接入光伏电站110kV升压站的lOkVⅠ段母线。

1.2 光伏电站升压站主接线方案

根据本期中广核哈密并网光伏发电站装机规模、接入系统设计及分期建设时序，确定光伏电站110kV升压变电站电气主接线形式。

根据升压变电站主变台数的选取原则以及低压侧10kV电气设备的选择要求，升压变电站终期设置三台双绕组有载调压变压器 （预留扩建位置），一期主变压器选型为SZ11-20000/110，容量 1×20000kVA。

升压变电站升高电压侧电压等级为110kV，终期出线两回，据此接线采用单母线接线。110kV配电装置采用户外六氟化硫断路器，户外中式布置。低压侧为光伏电站电源进线，电压等级10kV，终期接线采用单母线分段接线，一期先上一段母线，电缆馈线10回，主变进线1回，所变出线1回，SVG馈线1回。站用变容量1×400kVA，负荷包括升压站站区用电及采暖、动力等负荷，站用电采用干式变压器。根据Q/GDW 617-2011《光伏电站接入电网技术规定》，无功补偿选用SVG动态无功补偿装置，调节范围从感性2Mvar至容性4Mvar连续可调。

1.3 主要电气设备选择及布置方案

光伏电站海拔高程在1102m-1127m之间，污秽等级属Ⅲ级污秽区。因此110kV配电装置采用户外布置，10kV配电装置采用户内布置方案。

1.3.1 光伏区设备

光伏区设计采用一个1MWp作为一个子单元。在这个子单元里有235MWp的多晶硅光伏板4280快；14路户外汇流箱14个和两个10路的户外汇流箱；光伏板之间串并联直流电缆约17km；一个逆变器室，逆变器室内布置有一面通信柜、两面各8路汇流柜、两套500kW的并网逆变器；与逆变器室同向布置的还有一个1000kVA,10/0.27kV/0.27kV双分裂升压箱式变电站及10kV高压负荷开关，一期20MWp共20个子单元。

1.3.2 110kV配电装置

110kV断路器选用LW36-126型六氟化硫断路器、电动弹簧机构，户外中式布置。

110kV电流互感器选用LVB-110型油浸式电流互感器。

110kV母线侧电压互感器选用TYD-110/√3-0.02H型电容式电压互感器；线路侧电压互感器选用TYD-110/√3-0.01H型单相电容式电压互感器。

110kV隔离开关选用GW4A-110改进型隔离开关，配置电动机构，其中线路侧、母线电压互感器间隔刀闸为双接地型，其余刀闸为单接地刀。

1.3.3 10kV户内配电装置

本工程10kV配电装置选用KYN28A-12手车式金属封闭中置式开关柜。断路器为VH4-EP-12型真空开关、弹簧操动机构，本期工程开关柜共15台。

1.4 过电压保护和接地方案

光伏发电工程一般有两个区域，一个是光伏阵列区域，一个是升压站区域，这两个区域必须进行过电压保护及接地设计。

在光伏发电项目光伏区的设计中没有设置防直击雷保护，只是在户外的汇流箱内设置了防感应雷的保护措施。根据 《电力设备过电压保护技术规程》在变电所内设置4座30m高的独立避雷针。为防止由送电线路侵入变电所的大气过电压对电气设备的损坏，在各电压母线、电缆馈线终端、变压器高压侧中性点等处装设氧化锌避雷器。

升压站接地装置按《电力设备接地设计规程》的要求，围绕建筑物及屋外配电装置敷设，主接地网由60X6的热镀锌扁钢和Φ50mm热镀锌钢管构成的复合接地网，接地电阻≤0.5欧姆。本工程我们将光伏阵列区域和升压站区域做成了一个接地网。

2 电气二次设计

光伏电站电气二次设计包括光伏区电气二次设计和110kV升压站电气二次设计两部分。

2.1 光伏区电气二次设计

在光伏区逆变器室内设置数据采集柜、逆变器室监控柜，柜内含测控装置、规约转换装置、以太网交换机和光纤熔接盒等。一期光伏区监控通过单模光缆接入光纤交换机，光纤交换机汇集后通过单模光缆直接接入升压站监控系统，升压站有2台监控主机，没有单独设置光伏区监控系统。

2.2 升压变电站控制、保护、测量和信号

升压站电气二次部分包括微机综合自动化后台机监控系统、各间隔单元微机保护、继电保护自动装置、直流操作电源、计量表计等。

2.2.1 微机综合自动化系统结构

本升压站按无人值班、少人值守设计。电气二次采用微机综合自动化系统，本工程微机综合自动化系统采用分层分布式结构。其纵向分两层：变电站层和间隔层，变电站层采用分布式结构，就地监控和远动接口相互独立。间隔层在横向按变电所一次设备配置。

该系统能保证在无人值班的条件下安全可靠运行,集实时数据采集与监视、就地与远方控制操作(互为闭锁)、保护及保护信息采集与监视、中央信号、电能计量、主变有载调压分接开关就地与远方调节、10kV无功补偿并联电容器、直流电源系统的就地与远方调节、事故记录、管理、打印报表、调度通讯等功能。全站设置微机五防操作闭锁系统。

2.2.2 微机保护配置要求

a.主变压器保护

配置有主保护、后备保护及非电量保护：

b.110kV微机线路光纤纵差保护

c.故障录波自动装置

d.10kV线路保护e.10kV所用变保护f.10kV电容器保护

2.2.3 直流操作电源系统功能要求

本工程配置高频开关直流系统一套，配置电池容量200Ah，直流电压220V，充电模块按N+1原则配置，另外设10A充电模块4只，其中3只工作，1只备用，监控模块1只，绝缘监测模块1只。直流操作电源成套装置设置监控模块，具备通信接口，实现上传。

2.2.4 安全稳控装置

电力系统的安全稳定运行，除与一次系统的网架结构，继电保护的快速、正确动作有关外，还应装设安全自动装置，以防止系统稳定破坏或事故扩大，本光伏电站配置一套频率电压紧急控制装置，具备低周、低压、高周、高压解列功能，解列点设置在110kV出线开关。

2.2.5 相量测量装置（PMU）

为了系统安全，按照新疆省调最新要求，本电站配置电力系统相量测量装置，用于测量发电厂、电站内动态数据，从而实现事故预防。

3 结论

该项目于2011年6月17日核准建设，并于2011年12月27日已正式投产并网发电。从该工程的设计到施工，遇到了不少问题，笔者体会到光伏电站的电气设计与其它水电、风电场的升压站不同，应注意的问题主要有以下3点：

a.光伏区防直击雷问题：由于光伏阵列占地面积较大（一般一个20MWp多晶硅光伏阵列，占地约0.5km2），若采用传统的避雷针进行防直击雷保护，在光伏区内需设置近十几个十几米高避雷针，这样在光伏板上会产生阴影，不但使光伏板发电效率降低，同时降低光伏板的使用寿命。目前在光伏发电项目光伏区的设计中没有设置防直击雷保护，只是在户外的汇流箱内设置了防感应雷的保护措施。

b.光伏区汇集线架设方式设计：由于一般项目建设地区政府要求光伏电站既要作为能源教育基地又要作为旅游观光基地，因此汇集线多采用埋设方式（电缆沟造价高），若按现有的其他规范要求，埋设一般不超过7根，而光伏区有大量的光伏板串并联直流电缆、汇集电缆、通信电缆等，远远超过规定的数量，挖一个沟无法满足要求。本站采用多条电缆沟敷设。

c.升压站的保护设置：光伏电站的升压站除按规程规范的规定设置常规控制保护外，还应考虑设置相量测量装置（PMU）及安全自动装置，以满足光伏电站并网要求。