电压为何会突然降低（暂降）？

2024-10-11

电压暂降就是电压突然降低，但是在很短时间内又恢复正常，如图1所示，电压暂降与电压过低的区别是，电压暂降的时间很短，但是降低的幅度很大，有时暂降后的电压仅为正常电压的10%。图1. 电压暂降的波形要理解电压暂降形成的原因，首先要知道，电网电压降低的是线路中有过大的电流。供电线路都是有一定阻抗的，当电流流过阻抗时，就会产生电压降，电流越大，电压降越大，电网的电压越低。引起电压暂降的原因是线路在短时间内出现了远远超过正常情况的电流，结果导致出现了远低于正常电压的电压。当线路的某个局部出现短路故障时，导致电流急剧增大，电压也会骤然降低。但是故障电路中的保护装置（保险丝、断路器等）会马上开始动作，将故障点隔离，于是电压又恢复正常，这就形成了短暂的电压降低。另外，大功率负荷突然接入电网也会导致电压骤降。图2. 正常电压VS电压暂降的波形图电网侧导致电压暂降的原因包括气候条件（大风、雷电等）、电力公司的设备故障、施工或交通事故、动物、植物等，图3是某地区发生电压暂降事故的原因统计。虽然现实中导致电压暂降的原因随着气候、地理等因素变化，但是很多调查都表明，雷电是主要的原因。图3. 电能质量的现象、起因及特性参数电压暂降对于很多自动控制设备会有不良的影响，造成设备的误动作。传统的交流稳压电源不能解决电压暂降的问题，因为传统的交流稳压电源的反应时间不够快。随着工业自动化程度的提高，人们对电压暂降越来越关注。解决电压暂降的方法是使用电能调节器。电能调节器是一种新型的电源设备，能够将电网上的各种畸变消除掉，为设备提供标准的正弦波电压。图4. 引发电压暂降的原因图电能调节器从工作原理上划分为两种，一种是在线式UPS，另一种是HDA-UPQC电能质量综合治理装置。在线式UPS的工作原理就是连续地将电网的交流电压整流成直流电压，然后通过逆变，获得交流电压。UPS内部具有储能模块，因此可以将电压骤降形成的电压缺口弥补上。HDA-UPQC电能质量综合治理装置适用于需要瞬时、超快速无功补偿的应用中，可提供容性或感性的无级补偿，也可以根据负载需求自动调节，实现双向无功补偿、三相不平衡和谐波治理。它能够避免供电网络出现大的无功电流，将无功负载变化引起的电压波动最小化。四川成都某用户配电房内HDA-UPQC电能质量综合治理柜

低压无功补偿在分布式光伏现场中的应用

2024-10-09

分布式光伏电站由于建设时间短、技术成熟、收益明显而发展迅速，但光伏并网引起用户功率因数异常的问题也逐渐凸显。针对分布式光伏电站接入配电网后功率因数降低的问题，本文分析了低压无功补偿装置补偿失效的原因，并提出了两种有效的解决方案。目前随着分布式光伏发电的收益性越来越高，中小型分布式光伏发电在部分企业中迅速发展，一般都是自发自用、余电上网的模式，以低压AC 380V接入企业内部电网，光伏所产生的电量大部分被企业自身消耗，取得了良好的经济效益，但在光伏接入企业配电网后，功率因数异常的问题也频繁发生。负载所需有功P为100kW，无功为50kvar，当前功率因数为0.89。当光伏关闭时，电容由于是阶梯式补偿，只能提供30kvar左右的无功，不能恰好完全补偿。电网提供100kW有功和20kvar无功，此时功率因数提高到0.98，补偿效果较好；当光伏开启时，80kW的有功由光伏提供，电容任提供30kvar无功；此时，电网提供20kW的有功和20kvar的无功，功率因数反而下降至0.7。该现场可以提高无功补偿的精度，选用小容量的SVC电容器精细补偿或SVG静止无功发生器，可以解决该问题。分布式光伏整体布局电力系统图HDA-CRT动态滤波补偿组件无功补偿装置适用于频率50Hz电压0.4KV的系统中，此系列SVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中，能根据电网中负载功率因数的变化控制电力电容器投切进行补偿。其原理为：HDAELEC系列SVC低压无功功率补偿装置通过CT采集电流、电压信号，由无功补偿控制器计算，计算出投切电容器的方案，通过投切开关控制各组电力电容器投切。精细化SVC无功补偿整柜图HDA-SVG 静止无功发生器装置具备无功功率线性补偿、三相电流平衡治理和稳定电压的功能，同时可滤除5、7、11、13次以内的谐波；具备自动检测运行、测量监视和定值设定功能；具备智能散热和无极调速的功能；具备动态扩容功能，支持插拔，方便更换；具备过压切除、过压闭锁、欠压切除、超温告警等保护功能。HDA-SVG静止无功发生器（STATIC VAR GENERATOR 简称SVG）是一种基于现代电力电子技术的新型无功补偿装置，具有优越的动态无功功率补偿性能，能够快速地跟踪和补偿电网地无功功率，还能实现从感性到容性地全范围无功功率的补偿。在化工、医疗、半导体、冶炼、工商业等行业选用SVG这个设备做无功补偿会比较合适，和其他的设备相比较，SVG具有明显的优势。（1）SVG占地面积小。（2）范围宽。只需引进一套SVG就能使感性无功得到补偿。同时也能补偿容性的无功功率，而且SVG无功电流不会被电网电压干扰，功率的补偿效果十分稳定。（3)响应快。负载波动频率较快，响应时间越短就能使补偿效果越好。（4）无谐波。SVG设备大多应用正弦脉宽调制体系（SPWM），因此调制技术和功率单元在进行连接时，不会产生多余的谐波而注入到供电系统里，这样就大大降低了被污染的概率。综上所述：分布式光伏电站接入用户配电网后引起功率因数异常的原因很多，需要考虑技术、经济等多方面因素进行综合分析，尝试找到好的无功补偿解决方案。建议光伏电站的装机容量尽量不要超过接入厂区专变容量的80%，且尽量将接入点移至进线柜互感器之前，这样可以避免光伏电站接入后引起电容组频繁投切的问题。

分布式光伏接入后导致功率因数不达标如何处理？

2024-09-27

今天上海的天气格外晴朗，下午2点钟，办公室的商务经理接到一个客户的电话，客户来自信阳，其问题是：我们公司的功率因数明明是达标的，为什么还是被供电局罚款呢？商务经理问到：您这里是功率因数一直不达标导致被罚款，还是安装了什么设备后导致的结果呢？客户思索了一下，回答到：以前功率因素还行，基本都保持在0.9以上，自从接入光伏发电系统以后，电网侧计量点测量厂区功率因数较接入前相比明显下降，特别是天气晴朗、日照充足的情况下，光伏发电量比较大，功率因数基本在0.6左右，使得企业力调电费增加。以上是来自于公司日常的客户电话之一，下面我们把问题剖析一下：最近几年，应社会节能环保的趋势和要求，大力发展可再生能源来代替化石能源已经成为世界能源转型的潮流。节能环保的发电方式越来越受到各国的欢迎。除了水力发电、风力发电、潮汐发电、垃圾焚烧发电、生物质能发电、地热发电、海洋温差发电等，太阳能发电无疑是最理想的能源之一。海洋温差发电的示意图地热双循环发电的示意图水力发电的示意图风力发电的示意图功率因数目前是电网公司考核电力用户用电质量的一个重要性指标，一般要求达到0.9以上，不能达到上述标准的用户将会受到电价的考核。正因为这个原因，大多数用电企业都会在配电房安装功率因数补偿装置。这些年来，分布式光伏电站因为可以充分利用建筑物的顶部，不占用建设用地，且电能能够就地转换、直接上传电网，一跃能为新能源中成长最快的一只主力军。针对光伏电站多发的电能，一部分直接接入用电企业配电的装置，让企业主使用，另外多余的电能也能馈入电网，不足的当然就是由电网再次补充了。全额上网电表接入方式图、余电上网电表接入方式图（左、右）这种分布式光伏电站，安装起来设备不是很多，线路也比较短，利用逆变器发出的无功功率和企业无功补偿设备的调节功能，一般都可以满足正常的功率因数要求。但是瀚尔爵售后工程人员在众多现场会发现，分布式光伏电站并网运行后总是会干扰企业功率因数，并且光伏电站的发电功率如果接近企业用电的负荷时，对无功补偿装置的精度影响达到高点。严重时，可以引起无功补偿装置退出正常运行，导致功率因数低于0.85，从而被供电局因为力调电费而罚款。接到电话的第二天，公司立刻安排相关售后人员第一时间赶往现场，做如下检查：1、打开开关柜门后发现，一些补偿设备的可控硅投切开关都已经烧毁，相应的补偿容量减弱；2、风扇系统由于长期超负荷运行，未检修到位，导致补偿柜的风扇已经严重损坏；3、当配电系统中一切设备工作时，电力仪表中显示的有功功率会随着光伏系统的功率增大而减小，从而使得整个系统中功率因数变小；4、将光伏系统退出后，电力仪表显示的有功功率增加，无功功率变化较小，功率因数在0.9左右徘徊。通过以上检查发现，该业主使用的PQC功率因数控制器采样点在企业变压器低压侧断路器下进线侧，计量CT之前，采样的方式为：单相电压、电流方向采样，采样点的采样数据=电网侧输入功率P1+厂房用电负荷P2-光伏发电量P3。在接入光伏发电系统前，当厂房用电负荷P2增加时，电网侧输入功率P1也增加，相应的控制器投运电容电抗器组，功率因数能达标。在接入光伏发电系统后，厂区内负荷基本由光伏发电量P3供应。在中午日照最充足时，基本还会有倒送电的情况。这样一来，原功率因数控制器采样点得到的数据变小，或者采样到的数据在负方向倒送，无功补偿设备无法及时投运，导致力调电费产生。客户新增光伏并网柜的排列图该企业主用户位于该市的工业园区，考虑到光伏的经济效益和社会效益，在工厂屋顶全部安装了分布式光伏电站。以380V电压等级接入用户内部电网和公网，采用传统的“自发自用、余电上网”的模式运行。屋顶铺设容量为400kWp的光伏组件，通过逆变器、交流汇流箱后直接接入厂区低压配电房380V的母线。厂区配电房380V电压母线配置8*30kVar的电容器组。接线图如下图所示：业主配电系统的主接线图售后工程师给该业主的电气管理人员提供了三个改造方案：第一、更换成瀚尔爵HDA-PQC/P系列的四象限功率因数控制器，通过测量双向的有功功率、无功功率数据，从而计算出四个象限的有功、无功功率，实时计算出负载在光伏发电充足和不足时，需要从电网侧吸收的功率因数的值，从而可以更加精准的投切补偿电容器组。四象限无功补偿的原理图第二、在光伏接入侧加装采样CT，通过改造二次回路，将电网侧输入功率和光伏输入功率的采样信号并联后，一起接入无功补偿控制器。大大提高了无功补偿控制器运行的精准度和灵活性。有一点需要注意，加装的CT要选择合适的变比，以最大负荷电流乘以1.2-1.3的可靠系数作为CT一次电流来选择。最后别忘记更新功率因数中CT变比的值，否则会影响功率因数采样的精度。功率因数控制器采样原理图第三、对企业配电房的光伏接入侧电缆进行整改，将光伏接入电缆接入点移至企业变压器电压侧断路器下进线侧，无功补偿装置控制器采样点位置不变。改造后的采样点数据=电网侧输入功率P1+光伏发电量P3-厂房用电负荷P2。改造后的配电系统接线图值得注意的是，将光伏接入点直接接入企业变压器低压侧，该方案可以从本质上解决功率因数降低的问题。但是此改造需要企业停电，在大修或者日常停电运维时可以实行。最终客户还是选择了最后一种改造方案，一劳永逸。由于光伏发电是动态变化的，加上用户的负荷时长会产生变化。采样线路不改造，会导致无功补偿控制器无法采集到真实的数据。为了确保无功补偿设备正常投运，保证总进线处的功率因数达到供电局要求，需要根据企业主的实际情况采取不同的解决方案。线路改造后客户电表显示功率因数达标图