光伏发电系统

太阳能光伏发电系统摘要白天，在光照条件下，太阳电池组件产生一定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求。

再通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将由光能转换而来的电能贮存起来。

晚上，蓄电池组为逆变器提供输入电，通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电，输送到配电柜，由配电柜的切换作用进行供电。

蓄电池组的放电情况由控制器进行控制，保证蓄电池的正常使用。

光伏电站系统还配有限荷保护和防雷装置，以保护系统设备的过负载运行及免遭雷击，维护系统设备的安全使用。

关键词:太阳能光伏发电第0 章电工学常识本文主要介绍光伏发电系统的组成结构，首先让我们来了解下电工学方面的常识和仪表的使用方法。

0.1 电学发展史电的发展史和磁的发展史是密切相关的，早在公元前600年，希腊七贤中有位名叫泰勒斯的哲学家看到当时的希腊人通过摩擦琥珀吸引羽毛，用磁铁矿石吸引铁片，曾对其原因进行过一番思考。

据说他的解释“万物皆有灵。

磁吸铁，故磁有灵。

”这里说的磁就是磁铁矿石。

在东方，中国早在公元前2500年前后就已经据有了天然磁石的知识。

据《吕氏春秋》一书中记载，中国在1000年前就有了指南针，他们在古代就用指南针辨别方向了。

0.1.1 照明的发展史18世纪60年代，由英国兴起的产业革命使工厂进入了连续加工、批量生产的时代，夜间照明成为重要问题。

（1）白炽灯1860年，英国人斯旺把棉线炭化后做成灯丝装入玻璃泡里，发明了炭丝灯泡。

但由于当时真空技术不高，灯丝在灯泡里很容易氧化耳烧掉。

1878年，随真空技术的发展，斯旺提高了灯泡内部的真空度，使灯泡的使用时间得到一定的延长。

1879年，美国的爱迪生把灯泡的使用寿命延长到40个小时以上。

1910年，美国的库利奇用钨丝做灯丝，发明了钨丝灯泡。

1913年，美国的兰米尔在玻璃壳里充人气体以防灯丝蒸发，发明了充气钨丝灯泡。

1925年，日本的不破橘三发明了内壁磨沙灯泡。

1931年，日本的三浦顺一发明了双螺旋钨丝灯泡。

正是由于上述的探索，今天我们才能享受照明的日常生活。

（2）放电灯1902年，美国的休伊兹特在玻璃壳内装入贡蒸汽，发明了弧光放电贡灯。

现在广泛应用于广场照明的高压贡灯所发出的光是一种混合光，混合光包括贡电弧放电的光和紫外线照到涂敷在玻璃壳内壁的荧光材料发出的光。

1932年，荷兰菲利普公司开发出波长位590nm单色钠灯，这种灯广泛应用于公路隧道照明。

1938年，美国英曼发明了现在广泛应用的荧光灯。

这种灯通过用水银电弧放电发出的紫外线照射涂敷在灯管内部的不同荧光粉，而发出不同颜色的光。

通常白色荧光灯用的最多。

0.1.2 电力设备的发展史可以说，1820年奥斯特所发现的电磁作用就是电动机的起源。

而1831年法拉第所发现的电磁感应就是发电机和变压器的起源。

（1）发电机1832年，法国人毕克西发明了手摇式直流发电机。

1866年，德国的西门子发明了自励式直流发电机。

这种发电机用水力转动发电机转子，经过反复改进，于1874年得到了 3.2KW的输出功率。

1882年，美国的戈登制造出了输出功率447KW、高3 米、重22顿的两相式巨型发电机。

1896年，特斯拉的两相交流发电机在尼亚加拉发电厂开始运营，3750KW、5000V的交流电送到40公里以外的布法罗市。

1889年，美国西屋公司在俄勒冈州建设发电厂，1892年成功地将15000伏的电压送到了皮茨菲尔德。

（2）电动机1834年，俄罗斯的雅克比试制出了由电磁铁构成的直流电动机。

1887年，特斯拉两相电动机作为实用化感应电动机的发展计划开始启动。

1897年，西屋公司制成了感应电动机。

（3）变压器发电端在向外输送交流电时，要先将交流电压升高，到了用户端再把电压降下来，所以变压器是必不可少的。

1831年，法拉第发现磁可以感应生成电，这是变压器诞生的基础。

1882年，英国的吉布斯获得了“照明与动力配电方式”专利，其内容就是将变压器用于配电，当时用的变压器是磁路开放式变压器。

1884年，英国的霍普金森制成了闭合回路变压器。

1885年，美国西屋公司开发了实用变压器。

（4）电力设备和三相交流技术两相交流电是用四根电线输电的技术。

德国的多勃罗沃尔斯基在绕组上每隔120 度的三个地方引出抽头，得到三相交流电。

1889 年利用这种三相交流电的旋转磁场，制造出功率位100W的最早的三相交流电动机。

同年，多勃罗沃尔斯基又开发出了三相四线制的交流接线方式，并在1891年的法兰克福的输电试验中获得圆满成功。

0.30.3 常用电工仪表0.3.1 电工仪表的分类电式人们感觉器官不能直接感觉和反映的。

在电能的生产、传输、分配和使用过程中，只有通过各种仪表的测量才能对电能的质量、负荷的情况等加以监视，才能保证生产的安全和经济运行。

这些仪表种类繁多，分类的方法也很多，常用电工仪表的分类见表0－3。

表0－3 电工仪表的分类序号分类方法分类1按工作原理1、磁电系2、电磁系3、电动系4、感应系5整流系6、铁磁电动系2按测量项目1、电流表2、电压表3、功率表4、功率因数表5电能表6欧姆表7频率表3按测量精度分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七级4按使用方法分为安装式、便携式按使用范围分为交流、直流、交直流0.3.2 常用仪表的使用和接线用于电工测量的仪表大部分仍是“电磁机械式仪表”，一般又称为只是仪表。

当被测量量接入这种仪表后，仪表的指针在电磁力的作用下发生偏转，并用偏转角的大小反映被测量量的数值。

现代由于电子计算机和数字电子技术的发展，出现了数字式仪表，他们能自动地将被测量的数值直接以数字的形式显示出来。

数字式仪表由于一系列优点，发展很快。

为了适合现场的需要，本节将介绍最常用的指示仪表的使用方法和接线。

0.3.2.1 电流表电流表用于测量电路中的电流。

用电流表测量电流时，应将电流表串入被测电路中，其接线方式如图0－5所示，分为直接接入和经电流互感器接入。

电流表配互感器时应注意变比的统一。

AiAi负载负载（a）（b）图0－5 电流表接线（a）直接接入（b）经电流互感器接入0.3.2.2 电压表电压表用来测量电流两端的电压。

用电压表测量电压时，应将电压表并在负载两端，其接线方式如图0－6所示，分为直接接入和经电压互感器接入。

电压表配互感器时应注意变比的统一。

~13~XXXXXX 研究所培训教材V负载V负载（a）（b）图0－6 电压表接线（a）直接接入（b）经电压互感器接入注：一般500V及以下电路中测量电压采用电压表直接接入电路，而测量500V及以上电压时，应使用电压互感器。

0.3.2.3 电能表电能表分为单相电能表和三相电能表。

单相电能表用来计算单相有功电能。

其基本接线方式如图0－7所示。

负载图0－7 电能表接线0.4 安全用电知识0.4.1 触电形式与触电伤害0.4.1.1 触电形式当人体接触带电设备或接触带有不同电位的两点时，就会有电流流过人体，危及生命安全，称为触电。

经常发生的触电形式如表0－4所示。

~14~XXXXXX 研究所培训教材表0－4 经常发生的触电形式触电形式说明中性点直接接地系统（1）单相接地多发生在人的一只手接触一相带电导线；（2）作用人体电压是单相电压；（3）流过人体的电流RUI/φ=,φU 是相电压；R 为人体电阻；接地装置的接地电阻比人体的电阻小的多。

单相触电中性点不接地系统（1）作用人体的电压为线电压；（2）流过人体的电流为) 3/3/(ZRUIi+=;其中为线路对地的绝缘阻抗，流过人体的电流不仅与人体的电阻有关，而且与其他两相对地的绝缘阻抗有关，如果线路较长和对地绝缘不良时，触电的危险性仍然很大。

两相触电（1）两相触电多发生在人的两只同时接触两相带电导线；（2）作用人体的电压为线电压；（3）流过人体的电流取决于人体的电阻，触电危险性最大。

跨步电压触电（1）跨步电压触电发生在人的两只脚同时接触地面有不同电位两点时；（2）当接地点通过电流时，在地面上呈现电位，距接地点越近电位越高，距接地点越远，电位越低，距接地点20m以外处，地面电位近似为零；（3）当发觉有跨步电压时，应立即双脚靠拢或用一条腿跳离故障点。

接触电压触电（1）接触电压触电是指人体接触带电外壳引起的触电；（2）接触电压等于电气设备的对地电压1U (即相电压)减去人体站立点的地面电压2U ,人体站立点距接地点越近，地面电压越高，接触电压越小，反之，接触电压越大，当站立点距接地点20m以外时，地面电压趋于零，接触电压等于相电压。

0.4.1.2 触电伤害的种类人体触电伤害的种类如表0－5所示。

表0－5 触电的伤害类型说明电击（1）电击是指人体直接接触带电设备，电流流过人体所造成的伤害，是内伤，多发生在低压设备上；（2）当流过人体的电流达到一定数值后，肌肉就会收缩，如不能迅速脱离电源，会引起呼吸困难，心脏麻痹，以致死亡电伤（1）电伤是指触电后皮肤的局部创伤，如电弧、烧伤等；（2）电伤一般发生在高压设备上~16~XXXXXX 研究所培训教材0.4.2 触电急救迅速正确地对触电者进行现场就地急救，是抢救触电者的关键。

凡是从事电工工作的人员都应熟悉并能熟练应用触电急救法。

0.4.2.1 脱离电源当发现有人触电时，不要慌张，要尽快切断电源。

未切断电源前，救护人员不准用手触及伤员，以防触电。

脱离电源的方法和措施要根据现场的具体条件果断选择。

脱离电源的方法如表0－6所示。

~17~XXXXXX 研究所培训教材表0－6 触电脱离电源的措施触电现场情况说明触电者触及低压带电设备（1）救护人员应设法迅速脱离电源，如拉开电源开关或刀开关或拔除电源插头等，或使用干燥的绝缘工具、干燥的木棒、木板等不导电的材料解脱触电者；（2）可抓住触电者干燥而不贴身的衣服，将其与电源脱开；（3）带绝缘手套或将手用干燥的衣物等包起绝缘后再解脱触电者；（4）救护人要站在绝缘垫上或木板上，把自己绝缘后再进行救护工作；（5）为使触电者与导电体解脱，最好用一只手进行救护工作；（6）若电流通过触电者入地，并且触电者紧握电线，可设法用干木板塞到身下，与地绝缘，也可用木把斧或有绝缘柄的钳子等将电线剪断，剪断电线要分相，一根一根地剪断触电者触及高压带电设备（1）救护人员应迅速切断电源，或使用适合电压等级的绝缘工具（如带绝缘手套、穿绝缘靴、用绝缘棒）解脱触电者；（2）救护人员应注意自身与周围带电部分留有足够的安全距离~18~XXXXXX 研究所培训教材触电发生在架空杆塔上（1）如果是低压带电线路，若可能立即切断线路电源的，应立即切断线路电源，或由救护人员迅速登杆，用绝缘钳、干燥不导电的物体将触电者拉离电源；（2）如果是高压带电线路又不能迅速切断电源开关，可采用抛挂临时金属短路线的方法，使电源跳闸；（3）救护人员在使触电者脱离电源时，要注意防止高空坠落或再次触及其他线路触电者触及断落在地上的高压带电导线（1）如尚未明确线路是否有电，救护人员在未做好安全措施（如穿绝缘靴或双脚并拢跳跃地接近触电者），不能接近断线点周围8～10m以内，以防跨步电压伤人；（2）触电者脱离电源后应迅速带至8～10m以外，并开始急救0.4.2.2 对症救治触电者脱离电源以后，首先用看、听、试的方法，迅速检查呼吸、心跳是否停止，瞳孔是否放大。