智能光伏预装式变电站装置的设计及应用

智能光伏预装式变电站装置的设计及应用
摘要:丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。

光伏电站，是指一种利用太阳光能、采用特殊材
料诸如晶硅板、逆变器等电子元件组成的发电体系，与电网相连并向电网输送电
力的光伏发电系统，而光伏变电站属于光伏电站电能输送环节，是一种成套配电
装置。

传统的光伏变电站一般采用“逆变器房+光伏箱变”方案，逆变器房和光伏箱变房为独立式，中间采用导线进行连接，面临总体占地面积多、制造材料多、安
装现场也需要一定的调试时间等应用不便之处。

关键词：智能；光伏；预装式变电站；逆变器；变压器；高压开关柜；集成式。

1引言
智能光伏预装式变电站是针对光伏发电的特殊使用要求而开发出的一种新型
预装式变电站，它把包括逆变器、变压器、中压开关柜、通讯柜、箱体以及各类
智能控制元器件进行组合应用，经优化设计有机地组合成一个整体。

实现占地面
积少、节约材料、避免现场调试工作等优势，建设成本降低15%-20%，并有效提
高发电效率。

2智能光伏预装式变电站装置的设计思路
2.1、本文介绍了一种智能光伏预装式变电站，其主要组件包括逆变器、变压器、高压开关柜三类大元件，其次包括通讯柜、报警系统、通风系统等功能模块，在选用的元件的基础上，合理规划相应的布置位置，外壳采用集装箱式壳体，最
终完成一体式的装配。

本装置相对于传统方案，结构得到了优化，由原有的2个
箱体缩减为1个箱体，由于空间得到节约，相应的电缆连接也得到节约，现场的
联调时间也大大缩短。

集装箱式的壳体结构稳定、承重能力强。

2.2、本装置所采用的技术是：一种用于新能源光伏电站的成套配电装置，包
含逆变器、变压器、开关柜、通讯柜、外壳以及各个控制和保护系统，其主要构
成具体包括:
逆变器和变压器采用成熟产品，在设计上主要考虑与外壳的配合及通风散热
问题，在风道设计方面，综合采用百叶窗、弯头及S形迷宫结构,加装多层过滤网,在每个逆变器和变压器上方出风口均独立加装轴流风机,有效实现排风散热,同时
实现防风沙、防震、防腐蚀、抗低温、防潮防凝露等应用要求；高压开关柜采用
成熟产品，在设计上主要考虑与外壳的配合，为保证产品的稳定安全运行，在变
压器与开关柜之间增加防火夹层，可相互避免干扰，一次导线则从底部穿孔至开
关柜，节约设备的空间尺寸；通讯柜根据设备的尺寸要求，设置在逆变器与变压
器之间，有效地利用了结构空间，同时节约了连接导线。

设备外壳采用集装箱式结构，板材为高耐侯钢板，具有很强的抗震、抗变形
能力；密封性能好，严格的制造工艺使这种活动房具有很好水密性，屋顶边缘采
用倒三角结构，可实现高效的雨水导流作用，涂层采用富锌底漆+中间漆+高耐候
性聚酯面漆的喷漆工艺，防腐能力强。

集装箱式根据产品重心位置设置吊点,可实
现方便运输、整体吊装，无需专用吊具，施工现场安装方便快捷，缩短施工周期，节省施工费，降低施工难度和风险。

外壳结构同时加装了10扇装箱防火门及1
扇防自锁门，防火门打开后可实现设备的快速散热，防自锁门除满足防尘防水功
能外，便于人员进入壳体控制室后发生意外时的安全撤离。

设备控制系统主要功能有:1、内部集成温度控制系统：可根据温度传感器采
样结果自动控制集装箱提供报警功能,并启动加热器和通风扇工作；2、内部集成
湿度控制系统：可根据湿度采样结果自动控制集装箱提供报警功能,并启动除湿器
工作；3、视频监控系统：在关键部位设置摄像仪，并可将信号传输主控室，可
实现内部实时监控；4、电气五防系统：可将信号传输主控室，可实现内部实时
监控。

设备的保护装置主要配置有:1、具备加强绝缘功能的有效厚度50mm的阻燃、隔热保温层，加装A级岩棉，具备良好的防火、隔热效果，保证室外的高温、低
温不会传递到箱变房；2、在设定区域放置干粉灭火器，能够实现人工快速灭火
的功能。

2.3、下面结合附图和实施案例进一步说明。

如图1(俯视图)所示的一种智能光伏预装式变电站。

包括逆变器1、连接一次
导线2、通讯柜3、干式变压器4、视频监控系统5、高压开关柜6、外壳7、干
粉灭火器8、隔热层9、通风口10。

逆变器1共2台,分布在左侧的上方及下方,中
间预留通道。

变压器4处于中间位置,逆变器与变压器中采用隔热层9隔离，并用
连接一次导线2连接。

高压柜3在右侧部位，高压柜与变压器中间也采用隔热层
隔离。

通讯柜3位于逆变器和变压器之间，从变电站左侧有通道可到达柜前，除
实现各元件的电气控制外，变电站内部的传感器信号均通过通讯柜进行集成，再
通过通讯协议将各类信号传输至主控室。

视频监控系统5在变压器室及逆变器室
设置，可实现实时监控的要求。

高压柜6放置在变电站右侧，与变压器室采用隔
热层隔离，两者通过一次连接导线进行连接。

壳体在标准集装箱外壳的基础上进
行改造，除设置多个散热门外，对屋顶及屋檐等容易渗雨的部位进行了专项处理，应用了倒三角结构，实现了有效导流。

其次，对壳体表面加工处理后及时喷涂多
层底漆面漆，有效提高防腐性能。

本文介绍了一种集成式预装式变电站，结构简单可靠、涉及到的加工工艺较少、成本低廉、性能卓越、能提高产品的安装质量、降低安装人员的劳动强度及
提高工作效率。

产品的智能化程度高，产品已经应用于多个新能源光伏发电站，
可在各个相同或类似领域的进行推广。

其中：1.逆变器、2. 连接一次导线、3. 通讯柜、4. 干式变压器、5.视频监控系统、6. 高压开关柜、7. 外壳、8.干粉灭火器、9.隔热层、10.通风口。

图 1 装置的结构示意图。

作者简介：
肖政军（1981-），男，陕西渭南人，工程师，研究方向为高压电器产品研发与应用。

翁镇豪（1985-），男，广东揭阳人，工程师，研究方向为高压电器产品研发与应用。