山地光伏发电站电气系统设计主要环节探究

汪刘运

【摘 要】 随着社会的不断发展以及电气化设备的不断应用普及，社会各界对电力能源的消耗与需求也在不断增加。山地光伏发电站是一种现代化发电方式，主要是借助半导体界面的光生伏特效应将光能转变为电能的一种发电技术。为了在山地地区更好的建设光伏发电站，本文详细分析山地光伏发电站电气系统的设计环节。

【关键词】 山地地区 光伏发电站 电气系统 设计

近些年，随着我国各类地面的光伏发电站不断的发展与创新，为了保障光伏发电站的工作可靠性，光伏电站当中电气系统的设计重点显得尤为重要。按照山地光伏发电站电气系统的设计经验以及设计标准，从电气主接线设计以及防雷等方面进行分析，为今后山地光伏发电站电气系统设计提供理论性优化依据。

1 山地光伏发电站电气系统设计中主接线设计

山地光伏发电站的电气系统当中，电气主接线的设计非常重，将会直觉决定电气系统的使用效率，从而影响整个光伏发电站的发电效率[1]。按照光伏发电站电气系统的电池列阵位置、装机规模、接入系统的模式、场站的布置以及实际使用设备的特点等因素实行综合性的分析，促使主接线设计方式能够满足山地光伏发电站的供电可靠性、工作林活性、接线明确性、操作与检修的便利性以及成本投入的节约型等原则[2]。当光伏发电站以35KV或者更好的等级在升压过程中，发电站内部的界限方式必然会存在一级或两级的升压状况。对此，就应当对主接线方式实行重点改进、优化，从经济与效率两个方面明确主接线方案。

山地光伏发电站电气系统当中，用电系统的电压主要使用380V为主要电压等级，施发电站用电系统使用照明与动力网络共同应用的中性点直接接地系统[3]。当经济条件允许时，可以促使光伏发电站所使用的电源为外网电源，备用电源主要由光伏发电站发电母线所引接，并在两路电源之间配备一个备用的电源自动接入装置。在光伏发电站整体规模较小时或者发电站的占地面积较小时，可以将逆变器的负荷用电通过低压配电装置进行连接并供电。当光伏发电站的规模较大或者占地面积较大时，需要使用电缆截面较大的电缆进行连接，并保障电缆供电压力的合理性。逆变器区域负荷的供电用电尽量由变电箱进行控制，并从低压侧引接线路，在安装多个变电箱时需要保障箱与箱之间的连通性，确保其中一个在发生故障时另一个能够及时替代、补救，实现备用目的。

2 山地光伏发电站电气系统设计中防雷接地设计

因为在山地地区建设光伏发电站，其大多数的地理位置海拔比较高，周边的树木较少，其遭受雷电击打的可能性较高，对此，研究一个合理的防雷、接地设计显得尤为重要[4]。

2.1 山地光伏发电站的防雷设计

山地光伏发电站的防雷设计是一个系统性、复杂性的工程，必须从外部、内部共同采取必要的措施进行综合性分析，设计[5]。山地光伏发电站的防雷设计应当按照“逐层防护、综合防护、多层防护、整体防护”的原则，按照国家相关规定以及标准，着重降低因雷击而导致的光伏发电站设备损坏。雷击会导致光伏发电站遭受较大的危害，雷击的主要形式是雷电反击、感应雷击以及直击雷。在工程的设计过程中，需要针对当地环境容易发生的雷击形式以及光伏发电站实际的建筑类型进行综合性设计，其主要的防护措施有两点：

（1）感应雷防护。感应雷主要是由静电感应而形成的雷击，也有可能是由电磁场形成。因为山地光伏发电站的特殊形式，其遭受感应雷击的可能性比较高，对发电站内部的设计影响也有非常显著的威胁。山地光伏发电站遭受雷击的主要形式有两方面，一方面，从交流并网供电线路而引发的雷电打击；另一方面，由光伏发电系统的组件方阵而引发的雷电打击。对此，为了有效的强化光伏发电站的防雷效果，可以在直流侧设置一个雷击防护装置，并对线路的绝缘效果实行全面的强化；（2）直击雷防护。并网光伏发电工程中，电池组件的布置普遍呈现均匀的现象，如果涉及独立的防雷装置，则保护效果并不会十分理想，并且因为电池组件的数量较多，还会导致防雷装置的成本非常好。对此，可以在光伏电池组件上方建立一个完整的金属构架，并将该金属构架与地面保持有效的连接，从而达到有效的方式目的。

2.2 山地光伏发电站的接地设计

山地光伏发电站接地网络主要是使用水平接地网为主，以垂直地极为主要铺设方式，水平接地极的连接主要是使用电能传导性较好的材质，其实际的规格需要按照工程的详细情况进行设计，垂直接地极普遍是使用镀锌钢管，将其与水平铺设的扁钢进行焊接，从而形成一个完成的接地网。因为山地光伏发电站的海拔与空气湿度等问题，其腐蚀问题相对于地面光伏发电站而言更加严重。对此，就需要对发电站的接地装置实行必要的防腐处理。首先，可以对接地装置表面敷设一层热镀锌材料。使用热镀锌材料使发电站的线路更加安全、有效，其通过高温热时所形成的锌合金层具备显著的防腐效果；其次，接地装置必须使用铜制材料。以为考虑到发电站接地装置的重要性以及铜制材料的稳定性、耐腐蚀性以及经济价值，综合考虑之下，铜制材料是光伏发电站最理想的绝缘材料；最后，借助阴极保护法强化接地网的防腐效果。在光伏发电站中，合理预埋电位属阴极的活泼金属，并将其连接在保护金属上。这样的阴极保护法能够显著减缓腐蚀现象的发生。

3 结语

综上所述，本文所描述的山地光伏发电站电气系统设计方案主要是当前行业中使用较为普遍的设计方式，随着技术的不断发展，相关工作人员应当时刻总结工作中的不足，不断创新、完善更加先进、高质量的电气系统设计，从而促使山地光伏发电站的整体建设质量得到稳定提升。

参考文献：

[1]罗炜.关于高压变电站电气一次设计应注意问题的研究[J].城市建设理论研究：电子版，2014（20）：998-1001.

[2]曾桂平，张利军.电动支架式潜孔钻机在山地光伏电站中的应用[J].能源与节能，2015（6）：74-75.

[3]朴璁.浅谈大唐鲁北发电有限责任公司火力发电厂电气一次系统的性能与设计[J].科学导报，2016（2）.

[4]李佳.颗粒物料定量称重、灌装控制系统的设计方案探究[J].黑龙江科技信息，2015（2）：1100-1101.

[5]赵忠国.船舶电气自动化系统可靠性保障技术探究[J].科技创新与应用，2016（12）：9-10.