交流配电柜内部结构及功能分析

交流配电柜内部结构及功能分析

1.交流配电柜组成

光伏电站交流配电系统是用来接受和分配交流电能的电力设备，主要由控制电器（断路器、隔离开关、负荷开关等），保护电器（熔断器、继电器、避雷器等），测量电器（电流互感器、电压互感器、电压表、电流表、电度表、功率因数表等），以及母线和载流导体等组成。

交流配电系统按照设备所处场所，可分为户内配电系统和户外配电系统；按照电压等级，可分为高压配电系统和低压配电系统；按照结构形式，可分为装配式配电系统和成套式配电系统。

中小型光伏电站一般供电范围较小，采用低压交流供电基本可以满足用电需要。因此，低压配电系统在光伏电站中就成为连接逆变器和交流负载的一种接受和分配电能的电力设备。

在并网光伏系统中，通过交流配电系统（交流配电柜）为逆变器提供输出接口，配置交流断路器直接并网或直接供给交流负载使用。在光伏发电系统发生故障时，不会影响到自身与电网或负载安全，同时可确保维修人员的安全。对于并网光伏发电系统，除控制电器、测量仪表、保护电器以及母线和载流导体之外，还须配置电能质量分析仪。图5-21为三相并网光伏发电系统交流配电柜的构成示意图。

图5-21三相并网光伏发电系统交流配电柜

2.交流配电柜功能

由于投资限制，我国边远无电地区所建光伏电站的规模还不能完全满足当地的用电需求。为增加光伏电站的供电可靠性，同时减少蓄电池的容量和降低系统成本，各电站都配有备用柴油发电机组作为后备电源。后备电源的作用是：第一，当蓄电池亏电而太阳电池方阵又无法及时补充充电时，可由后备柴油发电机组经整流充电设备给蓄电池组充电，并同时通过交流配电系统直接向负载供电，以保证供电系统正常运行，第二，当逆变器或者其他部件发生故障，光伏发电系统无法供电时，作为应急电源，可启动后备柴油发电机组，经交流配电系统直接为用户供电。因此，交流配电系统除在正常情况下将逆变器输出的电力提供给负载外，还应在特殊情况下具有将后备应急电源输出的电力直接向用户供电的功能。

由此可见，独立运行光伏电站交流配电系统至少应有两路电源输入，一路用于主逆变器输入，一路用于后备柴油发电机组输入。在配有备用逆变器的光伏发电系统中，其交流配电系统还应考虑增加一路输入。为确保逆变器和柴油发电机组的安全，杜绝逆变器与柴油发电机组同时供电的危险局面出现，交流配电系统的两种输入电源切换功能必须有绝对可靠的互锁装置，只要逆交器供电操作步骤没有完全排除干净，柴油发电机组供电便不可能进行；同样，在柴油发电机组通过交流配电系统向负载供电时，也必须确保逆变器绝对接不进交流配电系统。

交流配电系统的输出一般可根据用户要求设计。通常，独立光伏电站的供电保障率很难做到百分之百，为确保某些特殊负载的供电需求，交流配电系统至少应有两路输出，这样就可以在蓄电池电量不足的情况下，切断一路普通负载，确保向主要负载继续供电。在某些情况下，交流配电系统的输出还可以是三路或四路的，以满足不同需求。例如，有的地方需要远程送电，应进行高压输配电；有的地方需要为政府机关、银行、通信等重要单位设立供电专线等。

常用光伏电站交流配电系统主电路的基本原理结构，如图5-22所示。

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图5-22 交流配电柜主电路结构

图5-22中所示为两路输入、三路输出的配电结构。其中，K1、K2是隔离开关。接触器J1和J2用于两路输入的互锁控制，即，当输入1有电并闭合K1时，接触器J1线圈有电、吸合，接触器J12将输入2断开；同理，当输入2有电并闭合K2时，接触器J22自动断开输入1，起到互锁保护的作用。另外，配电系统的三路输出分别由3个接触器进行控制，可根据实际情况及各路负载的重要程度分别进行控制操作。