光伏箱變 10KV 高壓并網(wǎng)方案是連接光伏電站與公共電網(wǎng)的核心技術(shù)環(huán)節(jié),其設(shè)計(jì)需兼顧電力傳輸效率、系統(tǒng)安全防護(hù)與電網(wǎng)調(diào)度要求。該方案以 10KV 電壓等級(jí)為紐帶,通過(guò)科學(xué)的拓?fù)湓O(shè)計(jì)、設(shè)備配置與控制策略,實(shí)現(xiàn)光伏電能從箱變輸出到電網(wǎng)接入的全流程可靠運(yùn)行,尤其適用于 1MW 及以上集中式光伏電站與大型分布式光伏項(xiàng)目。
并網(wǎng)拓?fù)湓O(shè)計(jì):?jiǎn)位芈放c多回路的適配選擇
10KV 高壓并網(wǎng)拓?fù)湫韪鶕?jù)光伏電站規(guī)模與電網(wǎng)接入點(diǎn)容量確定。對(duì)于 2-5MW 中小型電站,通常采用單箱變單回路并網(wǎng)模式:?jiǎn)闻_(tái) 10KV 箱變通過(guò)獨(dú)立集電線(xiàn)路連接至電網(wǎng) 10KV 母線(xiàn),集電線(xiàn)路長(zhǎng)度控制在 1-3 公里內(nèi),以降低線(xiàn)路損耗(每公里損耗率≤0.5%)。該模式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,投資成本低,適合電網(wǎng)接入點(diǎn)附近的電站。
對(duì)于 10MW 以上大型電站,則需采用多箱變分組并網(wǎng)拓?fù)洌憾嗯_(tái) 10KV 箱變按 2-3 臺(tái)一組并聯(lián),通過(guò)匯總線(xiàn)路接入電網(wǎng)。例如 20MW 電站可分為 10 組 2MW 箱變,每組經(jīng) 1 條 10KV 電纜(截面≥70mm2)接入?yún)R流柜,再由總出線(xiàn)柜連接至電網(wǎng)變電站。此設(shè)計(jì)可分散系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn),某組箱變故障時(shí)不影響整體并網(wǎng)。
拓?fù)湓O(shè)計(jì)中需特別注意中性點(diǎn)接地方式:10KV 側(cè)通常采用經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地或小電阻接地,當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生單相接地故障時(shí),可限制接地電流(≤10A),避免故障擴(kuò)大至相間短路。
核心設(shè)備配置:構(gòu)建可靠的并網(wǎng)鏈路
光伏箱變 10KV 高壓并網(wǎng)的設(shè)備配置需形成 “箱變 - 并網(wǎng)柜 - 電網(wǎng)接口” 的完整鏈路:
光伏箱變:選用與電站容量匹配的 10KV 雙繞組變壓器(如 2MW 箱變對(duì)應(yīng) 10KV/0.4KV 變比),高壓側(cè)配置負(fù)荷開(kāi)關(guān)或真空斷路器,具備分?jǐn)?1250A 額定電流的能力,短路開(kāi)斷電流≥25KA。
10KV 并網(wǎng)柜:集成真空斷路器(分閘時(shí)間≤60ms)、電流互感器(0.2S 級(jí)計(jì)量用 + 5P20 保護(hù)用)、電壓互感器、避雷器(殘壓≤30KV)等元件,柜內(nèi)采用 SF6 氣體絕緣或空氣絕緣,防護(hù)等級(jí)≥IP4X。
計(jì)量與通信設(shè)備:配置符合 DL/T 448 標(biāo)準(zhǔn)的智能電能表(精度 0.5S 級(jí)),通過(guò) RS485 或光纖實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的通信,上傳實(shí)時(shí)發(fā)電量、電壓、電流等數(shù)據(jù),支持遠(yuǎn)程抄表與狀態(tài)監(jiān)控。
濾波裝置:在并網(wǎng)柜側(cè)加裝無(wú)源濾波器或 SVG 靜止無(wú)功發(fā)生器,將諧波畸變率控制在 5% 以?xún)?nèi)(單次諧波≤3%),滿(mǎn)足 GB/T 14549 對(duì)電網(wǎng)諧波的要求。
保護(hù)與控制策略:多重防線(xiàn)保障并網(wǎng)安全
10KV 高壓并網(wǎng)需構(gòu)建 “快速響應(yīng) + 多重冗余” 的保護(hù)體系,核心策略包括:
防孤島保護(hù):箱變低壓側(cè)逆變器與高壓側(cè)并網(wǎng)柜分別配置防孤島裝置,當(dāng)電網(wǎng)失壓后,需在 2 秒內(nèi)切斷并網(wǎng)回路(檢測(cè)電壓突變率≥2%/ms 時(shí)觸發(fā)),避免形成獨(dú)立供電孤島。
過(guò)壓 / 欠壓保護(hù):設(shè)定 10KV 側(cè)電壓保護(hù)閾值(上限 11KV,下限 9KV),持續(xù)越限 0.5 秒后,并網(wǎng)斷路器自動(dòng)分閘。同時(shí)配置過(guò)頻 / 欠頻保護(hù)(50±0.5Hz),應(yīng)對(duì)電網(wǎng)頻率波動(dòng)。
差動(dòng)保護(hù):對(duì)于多箱變并聯(lián)系統(tǒng),在匯流柜處設(shè)置差動(dòng)保護(hù)裝置,當(dāng)兩側(cè)電流差值超過(guò)額定電流的 10% 時(shí),快速切斷故障回路,保護(hù)范圍覆蓋集電線(xiàn)路與箱變高壓側(cè)。
重合閘策略:采用 “一次重合閘 + 檢無(wú)壓” 模式,電網(wǎng)故障恢復(fù)后,先檢測(cè)線(xiàn)路電壓是否正常(偏差≤5%),確認(rèn)無(wú)誤后延時(shí) 10-30 秒重合閘,避免沖擊電流損壞設(shè)備。
并網(wǎng)流程與調(diào)試:從安裝到投運(yùn)的全周期管控
光伏箱變 10KV 高壓并網(wǎng)需遵循嚴(yán)格的流程規(guī)范,確保零風(fēng)險(xiǎn)投運(yùn):
前期勘查:核實(shí)電網(wǎng)接入點(diǎn)的短路容量(需≥箱變額定容量的 10 倍)、母線(xiàn)電壓等級(jí)、接地方式等參數(shù),出具接入系統(tǒng)方案并獲電網(wǎng)公司批復(fù)。
設(shè)備安裝:箱變與并網(wǎng)柜的基礎(chǔ)誤差控制在 ±5mm 內(nèi),高壓電纜敷設(shè)時(shí)彎曲半徑≥12 倍直徑,終端頭采用冷縮式處理,絕緣電阻測(cè)試≥1000MΩ(2500V 兆歐表)。
分階段調(diào)試:
單機(jī)調(diào)試:測(cè)試箱變變比(誤差≤±0.5%)、接線(xiàn)組別(確保為 Dyn11)、冷卻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能;
聯(lián)動(dòng)調(diào)試:模擬電網(wǎng)失壓、短路等故障,驗(yàn)證保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間(≤100ms)與斷路器分合閘同步性;
并網(wǎng)測(cè)試:通過(guò)調(diào)相機(jī)或負(fù)載箱模擬滿(mǎn)功率輸出,檢測(cè)并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流(≤1.5 倍額定電流)、功率因數(shù)(≥0.98)。
驗(yàn)收投運(yùn):提交并網(wǎng)檢測(cè)報(bào)告(含諧波、電壓偏差、頻率偏差等指標(biāo)),經(jīng)電網(wǎng)公司現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收合格后,簽署并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議,納入電網(wǎng)調(diào)度管理體系。
合規(guī)性要點(diǎn):對(duì)接電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范
方案設(shè)計(jì)需嚴(yán)格遵循《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》(GB/T 19964)與《分布式電源并網(wǎng)技術(shù)要求》(NB/T 32004),重點(diǎn)關(guān)注:
并網(wǎng)接口需設(shè)置明顯斷開(kāi)點(diǎn),便于電網(wǎng)側(cè)操作與檢修;
電能計(jì)量裝置需經(jīng)法定計(jì)量機(jī)構(gòu)校驗(yàn),安裝在電網(wǎng)產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)(通常為并網(wǎng)柜出線(xiàn)側(cè));
具備電網(wǎng)調(diào)度要求的遠(yuǎn)程控制功能,支持調(diào)度中心對(duì)并網(wǎng)斷路器的分合閘操作;
每年需進(jìn)行一次保護(hù)定值校驗(yàn)與設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn),確保與電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。
光伏箱變 10KV 高壓并網(wǎng)方案的核心價(jià)值,在于通過(guò)系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) “安全接入、高效傳輸、友好互動(dòng)” 三大目標(biāo)。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,未來(lái)方案將進(jìn)一步融入邊緣計(jì)算與數(shù)字孿生技術(shù),實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)仿真與動(dòng)態(tài)優(yōu)化,為高比例光伏電力接入提供更靈活的技術(shù)支撐。