光伏电站中的交直流电源系统为什么电压等级通常是220V

前几天在项目的过程中,我的供货清单中有交直流系统一套,其中蓄电池屏用的是104块2V 的电池。业主是做家用电器的,对于电力系统的安全电压有自己的理解,所以发出了提问:

交直流电源系统能不能改成36V或者48V.jpg

我是从下面这几个方面为他做的解答
 

一、光伏项目中交直流电源的作用

 
在光伏项目中交直流电源系统主要用于为继电保护、监控、通信、自动化装置等二次设备提供可靠、不间断的工作电源。
       为后台监控系统供电:变电站综合自动化系统(监控主机、远动机),环境监控(温湿度、风机、空调、除湿机),检修插座、照明(非事故照明)等;
       为微机保护装置供电:如光伏逆变器出口断路器、箱变保护测控装置、集电线路保护装置等,必须使用不间断电源以确保故障时可靠动作;
       保障“失电不失控”:即使站用交流电源中断,依靠蓄电池仍可维持关键设备运行数小时;
       抗干扰能力强:直流电源不受电网谐波、电压波动影响,适合高可靠性控制场景。
 

二、蓄电池的作用

 
这里我打了一个比方,以把光伏变电站的直流系统想象成一个家庭用水系统:
       交流电源(市电)就像市政自来水,正常时打开水龙头就有水。
       充电装置就像水泵和进水阀门。
       蓄电池就像楼顶的高位水箱/水塔。蓄电池容量越大,放电时间就越多
       微机保护装置和控制设备就像家里最重要的消防喷淋系统
 

三、电压等级为什么是220V,能不能换成36V或者48V

 
在光伏电站的综合自动化系统中,直流操作电源通常采用  DC220V 或DC 110V ,而不是像通信或小型电子设备常用的 36V、48V DC。这背后涉及系统可靠性、设备标准、传输损耗、断路器操作需求等多方面工程考量。
 
1. 满足高压开关设备的操作需求
 
光伏升压站中使用的真空断路器、SF6断路器、隔离开关电动机构等,其分合闸线圈功率较大(几十到上百瓦)。如果要用48V或者36V,相同功率下的设备,电流更高,而线损和电流是平方关系,
       在 220V系统下,工作电流 I = P / U = 220W / 220V = 1A。
       在 48V系统下,工作电流 I = 220W / 48V ≈ 4.58A。
       在 36V系统下,工作电流 I = 220W / 36V ≈ 6.11A。
       电流增大5倍,线损增大25倍
 
大电流带来的却是:
       电缆截面需大幅增加(成本↑)
       接触电阻发热更严重(可靠性↓)
       压降显著(尤其长距离馈线)
所以高电压 → 小电流 → 降低线路损耗和压降,更适合电站级应用。
 
2.低电压还有个最致命的问题:
 
       电压降过大:变电站范围很大,从直流屏到最远的断路器操作机构,电缆可能长达200-300米。由于电流大增,电缆本身的电阻会导致巨大的电压降。可能直流屏输出是48V,到了设备端只剩30V,设备根本无法启动。压降会导致断路器拒动,这是事故
 
3. 符合电力行业标准与设备兼容性
 
国家标准《DL/T 5044-2014 电力工程直流电源系统设计技术规程》明确规定:
       发电厂、变电站(含光伏升压站)的直流系统额定电压宜选用 220V 或 110V。绝大多数继电保护装置、测控装置、智能终端等二次设备,出厂即按220V DC设计;若改用48V,需定制设备,失去通用性、增加维护难度、违反调度验收要求。
 
4. 绝缘配合与抗干扰能力
 
       较高直流电压有利于提高系统的绝缘裕度和抗地电位干扰能力;
       在雷击、接地故障等暂态过程中,220V系统比低压系统更稳定;
       48V系统对地绝缘监测灵敏度低,易误报或漏报接地故障。
 
5. 蓄电池组配置合理性
 
铅酸蓄电池单体标称电压为2V,常见组合:
       220V系统:104只 × 2V = 208V(浮充约232V)
       110V系统:52只 × 2V
       48V系统:24只 × 2V
虽然48V电池组更少,但无法驱动高压开关设备,得不偿失。
 
6.那36V或48V能不能用?什么场景可以用?
 
       可以用,一般是用于通信/监控子系统独立供电,通信设备常用-48V DC,但这是独立于操作电源系统的另一套电源。
 
总结以上,交直流电源电压等级定为220V是出于可靠性、政策法规、设备通用性、配置的合理性的考量。当然,除了220V电压等级,常用的还有DC110V。
 

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