摘 要
青海40MW太阳能光伏并网电站电气设计
作者：胡杨 指导老师：宁联辉
摘要：
本文对青海40MW太阳能光伏并网电站电气一次设计以及线路继电保护的全面设计说明，其中包括主接线设计，短路电流计算，设备的选型及校验，所用电系统设计，防雷保护设计，配电装置布置设计以及线路的继电保护设计。
经过对原始资料的分析，初步确立了太阳能电池板和逆变器的型号，以及电源的汇流方式，并且确立了主接线的方案，电站一共分为两个电压等级，110kV和10kV等级，主接线方案中110kV等级上采用单母线的接线形式，10kV电压等级采用的是户内电压柜的单母线分段的接线方式。极大的提高了该方案的经济性、可靠性及灵活性。此外，10KV侧出线以及二次侧的电源全部采用地下电缆。
在本设计中，对上述两种方案进行了短路电流的计算和设备的选型及校验，其中短路电流的计算包括周期分量、非周期分量、冲击电流、短路容量及各种不对称短路的电流进行了较为详细的计算。在选型过程中，10KV侧使用了高压开关柜，校验时对两种方案的热效应分别采用了辛普生法和等值时间法的不同计算方法。
在线路保护计算设计部分，110KV的线路均采用了南瑞继电保护电气有限公司研制开发的RCS-90系列微机型高压线路成套保护装置，这种保护动作速度快，误差小，运行维护及整定简单，方便可靠，不受运行方式限制，代表着今后电力系统继电保护发展的方向。
关键字：电气一次 主接线 短路电流 线路保护
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摘 要
Abstract:
In this paper, the time the design of the Qinghai 40MW solar photovoltaic grid power plant electrical and comprehensive design of the line relay instructions, including the main wiring design, short circuit current calculation, equipment selection and calibration, power system design, lightning protection design distribution plant layout design and circuit protection design.
Analysis of raw data, initially established a model of the solar panels and inverter, as well as the power of convergence, and to establish a program of the main wiring, power plants and a total of two voltage levels, 110kV and 10kV level, the main wiring wiring form of single-bus 110kV rating program, the 10kV voltage level is a single bus section of the indoor voltage cabinet wiring. Greatly improves the economic, reliability and flexibility of the program. In addition, the 10KV side of the outlet and the secondary side of power used in all underground cables.
In this design, these two programs, short-circuit current calculation and the selection of equipment and calibration, short circuit current calculation, including a periodic component, non-periodic components, the impact of current, short circuit capacity and a variety of asymmetric short-circuit The current in a more detailed calculation. In the selection process, the 10KV side using the high voltage switchboard, checksum when the thermal effects of the two options were calculated using the Simpson method and the equivalent time method.
Calculate the design part of the line protection, The 110KV the lines are used the NARI protection Electric Co., Ltd. developed the RCS-90 series microprocessor-based high-voltage line complete sets of protective devices, such protection movement speed, the error is small, operation and maintenance and tuning simple, convenient and reliable, from the run way limit, representing the future direction of development of power system protection.
Keywords: The primary electric design main connection Short-circuit current Line Protection
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2008届 电气工程及其自动化（电力）专业 毕业论文
目 录
第1章 绪论 .............................................................................................................. 1
1.1选题的目的及意义 ...................................................................................... 1 1.2本课题在国内外的研究状况及发展趋势 .................................................. 2
1.2.1研究现状 ........................................................................................... 2 1.2.2发展趋势 ........................................................................................... 3
第2章 太阳能组件和逆变器的选择 .................................................................... 6
2.1 太阳能电池组件的选择 ........................................................................... 6 2.2并网逆变器的选择 ...................................................................................... 8 2.3 逆变器集成方式 ....................................................................................... 9 第3章 主接线方案的选择 .................................................................................. 10
3.1 原始资料分析 ......................................................................................... 10 3.2 主接线方案的拟定 ................................................................................. 10 第4章 厂用电设计 .............................................................................................. 15 第5章 主变选择以及短路电流计算 .................................................................. 17
5.1 主变压器的选择 ..................................................................................... 17
5.1.1 110kV/10.5kV变压器的选择 ..................................................... 17 5.1.2 其余变压器的选择 ...................................................................... 19 5.2 短路电流计算 ......................................................................................... 19
5.2.1 概述 .............................................................................................. 19 5.2.2 计算假定条件和一般规定 .......................................................... 20 5.2.3 三相对称短路计算步骤 .............................................................. 21 5.2.4 非对称短路计算 .......................................................................... 24
第6章 主要电气设备的选型 .............................................................................. 27
6.1 电气设备选择的原则 ............................................................................. 27
6.1.1 电气设备选择的一般原则 .......................................................... 27 6.1.2 技术条件 ...................................................................................... 27 6.1.3 对断路器和隔离开关的特殊要求 .............................................. 29 6.2 主要电气设备的选择与校验 ................................................................. 30
6.2.1 110kV母线的选择 ...................................................................... 30
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胡杨：青海省40MVp光伏并网电站电气设计
6.2.2 10.5kV母线的选择 ..................................................................... 31 6.2.3 110kV母线进线与出线断路器和隔离开关的选择 .................. 32 6.2.4 110kV母线电流互感器和电压互感器的选择 .......................... 33 6.2.5 10.5kV母线电压互感器和出线电流互感器的选择 ................. 34 6.2.6 变压器中性点接地侧的电流互感器选择 .................................. 35 6.2.7 10.5kV母线断路器和隔离开关的选择 ..................................... 36 6.2.8 避雷器的选择 .............................................................................. 37
第7章 配电装置布置及绘图 .............................................................................. 39
7.1 配电装置的总体设计原则 ..................................................................... 39 7.2 配电装置的设计要求 ............................................................................. 39 7.3 配电装置图的绘制原则 ......................................................................... 39 第8章 继电保护 .................................................................................................. 40
8.1 概述 ......................................................................................................... 40 8.2 110kV线路保护设计 ............................................................................. 41 8.3 RCS-941A线路保护成套装置简介 ...................................................... 44 8.4 110kV线路保护的整定计算 ................................................................. 49 8.5 110kV母线保护 ...................................................................................... 55
8.5.1 母线保护装置选择及保护配置 .................................................. 56 8.5.2 保护原理 ...................................................................................... 56 8.5.3 保护整定定值 .............................................................................. 57 8.6 变压器组保护及配置 ............................................................................. 58
8.6.1 保护装置 ...................................................................................... 58 8.6.2 变压器差动保护 .......................................................................... 59 8.6.3 变压器相间短路后备保护 .......................................................... 60
总 结 ........................................................................................................................ 62 致 谢 ........................................................................................................................ 63 参考文献 .................................................................................................................. 64 附录清单 .................................................................................................................. 65
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2008届 电气工程及其自动化（电力）专业 毕业论文
第1章 绪论
1.1选题的目的及意义
太阳能的热能利用和光能利用是其两个最重要的应用领域，是由太阳能的特殊性所决定的，包括储量巨大、不会枯竭、清洁能源、不受地域限制。利用太阳能来进行发电，需要了解什么是“光发电效应”或简称为“光伏效应”。
太阳能电池板主要由半导体制成，在半导体上照射光后，由于其吸收光能会激发出电子和正电荷，从而半导体中有电流流过，这个称为“光伏效应”。
利用太阳能进行分散型发电和供电有以下几个优点：
（1）对难以供电的无电地区。如上所述，由于太阳能不受地域限制、无处不在的特点，可将太阳能发电用于远离大陆的海岛灯塔、远离城市远的山区小屋、山顶的无线电转播台等最能发挥太阳能发电优势的地区。
（2）能减少输电损耗。由于太阳能发电是分散型发电，一般只需要满足本地区域用电，无需远距离送电，故减少了输电损耗。
（3）对城市供电高峰时的平峰贡献。发电设备建设周期长，运行以后无法在短时间内增加尖峰负荷所需电力，而且城市供电的负荷十分不平衡。太阳能发电就可以在城市电力高峰时，与交流电网并网，以补足峰值负荷的不足，起到“平峰”作用。而且太阳能发电的电力负荷曲线刚好与城市电力的需求相吻合。
（4）电源多样化，可以安全可靠的供电。常规能源有火力、水力、核电等；新能源则有风力、太阳能等。多种能源发、供电，对一个国家的安全、可靠供电有利，将不会依赖特定的燃料供给。特别是发生自然灾害之际，学校、医院、公园都需要事先设置紧急的太阳能发电备用电源。
我国的青海省地域广阔，又处在高原，太阳能资源丰富，全国的40%多的大型太阳能并网发电站在青海省，而其中大部分集中在格尔木。这次
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