低壓無功補償在分布式光伏現場中的應用

2024-09-29

分布式光伏電站由于建設時間短、技術成熟、收益明顯而發展迅速，但光伏并網引起用戶功率因數異常的問題也逐漸凸顯。針對分布式光伏電站接入配電網后功率因數降低的問題，本文分析了低壓無功補償裝置補償失效的原因，并提出了兩種有效的解決方案。目前隨著分布式光伏發電的收益性越來越高，中小型分布式光伏發電在部分企業中迅速發展，一般都是自發自用、余電上網的模式，以低壓AC 380V接入企業內部電網，光伏所產生的電量大部分被企業自身消耗，取得了良好的經濟效益，但在光伏接入企業配電網后，功率因數異常的問題也頻繁發生。負載所需有功P為100kW，無功為50kvar，當前功率因數為0.89。當光伏關閉時，電容由于是階梯式補償，只能提供30kvar左右的無功，不能恰好完全補償。電網提供100kW有功和20kvar無功，此時功率因數提高到0.98，補償效果較好；當光伏開啟時，80kW的有功由光伏提供，電容任提供30kvar無功；此時，電網提供20kW的有功和20kvar的無功，功率因數反而下降至0.7。該現場可以提高無功補償的精度，選用小容量的SVC電容器精細補償或SVG靜止無功發生器，可以解決該問題。分布式光伏整體布局電力系統圖HDA-CRT動態濾波補償組件無功補償裝置適用于頻率50Hz電壓0.4KV的系統中，此系列SVC低壓無功功率補償裝置并聯在整個供電系統中，能根據電網中負載功率因數的變化控制電力電容器投切進行補償。其原理為：HDAELEC系列SVC低壓無功功率補償裝置通過CT采集電流、電壓信號，由無功補償控制器計算，計算出投切電容器的方案，通過投切開關控制各組電力電容器投切。精細化SVC無功補償整柜圖HDA-SVG 靜止無功發生器裝置具備無功功率線性補償、三相電流平衡治理和穩定電壓的功能，同時可濾除5、7、11、13次以內的諧波；具備自動檢測運行、測量監視和定值設定功能；具備智能散熱和無極調速的功能；具備動態擴容功能，支持插拔，方便更換；具備過壓切除、過壓閉鎖、欠壓切除、超溫告警等保護功能。HDA-SVG靜止無功發生器（STATIC VAR GENERATOR 簡稱SVG）是一種基于現代電力電子技術的新型無功補償裝置，具有優越的動態無功功率補償性能，能夠快速地跟蹤和補償電網地無功功率，還能實現從感性到容性地全范圍無功功率的補償。在化工、醫療、半導體、冶煉、工商業等行業選用SVG這個設備做無功補償會比較合適，和其他的設備相比較，SVG具有明顯的優勢。（1）SVG占地面積小。（2）范圍寬。只需引進一套SVG就能使感性無功得到補償。同時也能補償容性的無功功率，而且SVG無功電流不會被電網電壓干擾，功率的補償效果十分穩定。（3)響應快。負載波動頻率較快，響應時間越短就能使補償效果越好。（4）無諧波。SVG設備大多應用正弦脈寬調制體系（SPWM），因此調制技術和功率單元在進行連接時，不會產生多余的諧波而注入到供電系統里，這樣就大大降低了被污染的概率。綜上所述：分布式光伏電站接入用戶配電網后引起功率因數異常的原因很多，需要考慮技術、經濟等多方面因素進行綜合分析，嘗試找到好的無功補償解決方案。建議光伏電站的裝機容量盡量不要超過接入廠區專變容量的80%，且盡量將接入點移至進線柜互感器之前，這樣可以避免光伏電站接入后引起電容組頻繁投切的問題。

分布式光伏接入后導致功率因數不達標如何處理？

2024-09-27

今天上海的天氣格外晴朗，下午2點鐘，辦公室的商務經理接到一個客戶的電話，客戶來自信陽，其問題是：我們公司的功率因數明明是達標的，為什么還是被供電局罰款呢？商務經理問到：您這里是功率因數一直不達標導致被罰款，還是安裝了什么設備后導致的結果呢？客戶思索了一下，回答到：以前功率因素還行，基本都保持在0.9以上，自從接入光伏發電系統以后，電網側計量點測量廠區功率因數較接入前相比明顯下降，特別是天氣晴朗、日照充足的情況下，光伏發電量比較大，功率因數基本在0.6左右，使得企業力調電費增加。以上是來自于公司日常的客戶電話之一，下面我們把問題剖析一下：最近幾年，應社會節能環保的趨勢和要求，大力發展可再生能源來代替化石能源已經成為世界能源轉型的潮流。節能環保的發電方式越來越受到各國的歡迎。除了水力發電、風力發電、潮汐發電、垃圾焚燒發電、生物質能發電、地熱發電、海洋溫差發電等，太陽能發電無疑是最理想的能源之一。海洋溫差發電的示意圖地熱雙循環發電的示意圖水力發電的示意圖風力發電的示意圖功率因數目前是電網公司考核電力用戶用電質量的一個重要性指標，一般要求達到0.9以上，不能達到上述標準的用戶將會受到電價的考核。正因為這個原因，大多數用電企業都會在配電房安裝功率因數補償裝置。這些年來，分布式光伏電站因為可以充分利用建筑物的頂部，不占用建設用地，且電能能夠就地轉換、直接上傳電網，一躍能為新能源中成長最快的一只主力軍。針對光伏電站多發的電能，一部分直接接入用電企業配電的裝置，讓企業主使用，另外多余的電能也能饋入電網，不足的當然就是由電網再次補充了。全額上網電表接入方式圖、余電上網電表接入方式圖（左、右）這種分布式光伏電站，安裝起來設備不是很多，線路也比較短，利用逆變器發出的無功功率和企業無功補償設備的調節功能，一般都可以滿足正常的功率因數要求。但是瀚爾爵售后工程人員在眾多現場會發現，分布式光伏電站并網運行后總是會干擾企業功率因數，并且光伏電站的發電功率如果接近企業用電的負荷時，對無功補償裝置的精度影響達到高點。嚴重時，可以引起無功補償裝置退出正常運行，導致功率因數低于0.85，從而被供電局因為力調電費而罰款。接到電話的第二天，公司立刻安排相關售后人員第一時間趕往現場，做如下檢查：1、打開開關柜門后發現，一些補償設備的可控硅投切開關都已經燒毀，相應的補償容量減弱；2、風扇系統由于長期超負荷運行，未檢修到位，導致補償柜的風扇已經嚴重損壞；3、當配電系統中一切設備工作時，電力儀表中顯示的有功功率會隨著光伏系統的功率增大而減小，從而使得整個系統中功率因數變小；4、將光伏系統退出后，電力儀表顯示的有功功率增加，無功功率變化較小，功率因數在0.9左右徘徊。通過以上檢查發現，該業主使用的PQC功率因數控制器采樣點在企業變壓器低壓側斷路器下進線側，計量CT之前，采樣的方式為：單相電壓、電流方向采樣，采樣點的采樣數據=電網側輸入功率P1+廠房用電負荷P2-光伏發電量P3。在接入光伏發電系統前，當廠房用電負荷P2增加時，電網側輸入功率P1也增加，相應的控制器投運電容電抗器組，功率因數能達標。在接入光伏發電系統后，廠區內負荷基本由光伏發電量P3供應。在中午日照最充足時，基本還會有倒送電的情況。這樣一來，原功率因數控制器采樣點得到的數據變小，或者采樣到的數據在負方向倒送，無功補償設備無法及時投運，導致力調電費產生。客戶新增光伏并網柜的排列圖該企業主用戶位于該市的工業園區，考慮到光伏的經濟效益和社會效益，在工廠屋頂全部安裝了分布式光伏電站。以380V電壓等級接入用戶內部電網和公網，采用傳統的“自發自用、余電上網”的模式運行。屋頂鋪設容量為400kWp的光伏組件，通過逆變器、交流匯流箱后直接接入廠區低壓配電房380V的母線。廠區配電房380V電壓母線配置8*30kVar的電容器組。接線圖如下圖所示：業主配電系統的主接線圖售后工程師給該業主的電氣管理人員提供了三個改造方案：第一、更換成瀚爾爵HDA-PQC/P系列的四象限功率因數控制器，通過測量雙向的有功功率、無功功率數據，從而計算出四個象限的有功、無功功率，實時計算出負載在光伏發電充足和不足時，需要從電網側吸收的功率因數的值，從而可以更加精準的投切補償電容器組。四象限無功補償的原理圖第二、在光伏接入側加裝采樣CT，通過改造二次回路，將電網側輸入功率和光伏輸入功率的采樣信號并聯后，一起接入無功補償控制器。大大提高了無功補償控制器運行的精準度和靈活性。有一點需要注意，加裝的CT要選擇合適的變比，以最大負荷電流乘以1.2-1.3的可靠系數作為CT一次電流來選擇。最后別忘記更新功率因數中CT變比的值，否則會影響功率因數采樣的精度。功率因數控制器采樣原理圖第三、對企業配電房的光伏接入側電纜進行整改，將光伏接入電纜接入點移至企業變壓器電壓側斷路器下進線側，無功補償裝置控制器采樣點位置不變。改造后的采樣點數據=電網側輸入功率P1+光伏發電量P3-廠房用電負荷P2。改造后的配電系統接線圖值得注意的是，將光伏接入點直接接入企業變壓器低壓側，該方案可以從本質上解決功率因數降低的問題。但是此改造需要企業停電，在大修或者日常停電運維時可以實行。最終客戶還是選擇了最后一種改造方案，一勞永逸。由于光伏發電是動態變化的，加上用戶的負荷時長會產生變化。采樣線路不改造，會導致無功補償控制器無法采集到真實的數據。為了確保無功補償設備正常投運，保證總進線處的功率因數達到供電局要求，需要根據企業主的實際情況采取不同的解決方案。線路改造后客戶電表顯示功率因數達標圖

末端用電防護治理系統HDA-UPQS有何作用？

2024-09-18

HDA-UPQS末端用電防護治理系統是一款針對末端電氣回路進行綜合治理、保護和檢測的智能化系統，采用最新的硬件架構和控制系統，具有強大數據分析功能和實時跟蹤功能，可快速補償末端供電系統中的電壓突升或突降、波動、控制末端的電流分布，針對末端用電設備的特性，實時針對末端開關設備，進行電壓保護、電流保護和非電量保護，能夠根據系統的設置，通過聲光報警以及通訊指導運維人員迅速發現隱患，及時處理。 HDA-UPQS末端用電防護治理系統是針對末端電氣進行綜合治理保護的一整套系統，由于零線過流的危害日趨嚴重，建筑電氣中中性線過流導致零線絕緣老化破損遠高于相線，分支回路中由于零線過流老化導致的事故急跳閘也遠遠高于相線，這些現象均是由高速增長的交直流用電設備及其無穩定性量化使用造成，這些問題的產生均給電氣設備及用戶造成很大的困難，末端用電防護治理系統可以完美解決這些問題。 圖1：生產中的末端用電防護治理系統裝置HDA-UPQS末端用電防護治理系統是一款針對末端電氣回路進行綜合治理、保護和檢測的智能化系統，采用的硬件架構和控制系統，具有強大數據分析功能和實時跟蹤功能，可快速補償末端供電系統中的電壓突升或突降、波動、控制末端的電流分布，針對末端用電設備的特性，實時針對末端開關設備，進行電壓保護、電流保護和非電量保護，能夠根據系統的設置，通過聲光報警以及通訊指導運維人員迅速發現隱患和及時處理。概述 HDA-UPQS末端用電防護治理系統的六點參數:（1)基本治理功能：低次諧波(2～63次)治理、高次諧波(2kHz～20MHz)治理、三相不平衡自動調節、中性線電流治理、無功功率補償及末端低電壓治理等；（2)穩壓范圍±15%，三相不平衡度小于15%，中性線電流濾除率不低于90%，中性線電流對地電壓小于3V；（3)能解決容性無功返送，功率因數不低O.9；（4)能解決電壓暫降深度至0%，持續時間為1S；（5)治理功能與保護功能一體集成并可以獨立工作，即使主機功能性故障停機，保護功能能正常工作；（6)能實時顯示各電量參數、中性線溫度、設備溫度、模塊狀態、保護動作類型、動作事件及歷史事件等。圖2：生產中的末端用電防護治理系統裝置