電壓為何會(huì)突然降低（暫降）？

2024-10-10

電壓暫降就是電壓突然降低，但是在很短時(shí)間內(nèi)又恢復(fù)正常，如圖1所示，電壓暫降與電壓過(guò)低的區(qū)別是，電壓暫降的時(shí)間很短，但是降低的幅度很大，有時(shí)暫降后的電壓僅為正常電壓的10%。圖1. 電壓暫降的波形要理解電壓暫降形成的原因，首先要知道，電網(wǎng)電壓降低的是線(xiàn)路中有過(guò)大的電流。供電線(xiàn)路都是有一定阻抗的，當(dāng)電流流過(guò)阻抗時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電壓降，電流越大，電壓降越大，電網(wǎng)的電壓越低。引起電壓暫降的原因是線(xiàn)路在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常情況的電流，結(jié)果導(dǎo)致出現(xiàn)了遠(yuǎn)低于正常電壓的電壓。當(dāng)線(xiàn)路的某個(gè)局部出現(xiàn)短路故障時(shí)，導(dǎo)致電流急劇增大，電壓也會(huì)驟然降低。但是故障電路中的保護(hù)裝置（保險(xiǎn)絲、斷路器等）會(huì)馬上開(kāi)始動(dòng)作，將故障點(diǎn)隔離，于是電壓又恢復(fù)正常，這就形成了短暫的電壓降低。另外，大功率負(fù)荷突然接入電網(wǎng)也會(huì)導(dǎo)致電壓驟降。圖2. 正常電壓VS電壓暫降的波形圖電網(wǎng)側(cè)導(dǎo)致電壓暫降的原因包括氣候條件（大風(fēng)、雷電等）、電力公司的設(shè)備故障、施工或交通事故、動(dòng)物、植物等，圖3是某地區(qū)發(fā)生電壓暫降事故的原因統(tǒng)計(jì)。雖然現(xiàn)實(shí)中導(dǎo)致電壓暫降的原因隨著氣候、地理等因素變化，但是很多調(diào)查都表明，雷電是主要的原因。圖3. 電能質(zhì)量的現(xiàn)象、起因及特性參數(shù)電壓暫降對(duì)于很多自動(dòng)控制設(shè)備會(huì)有不良的影響，造成設(shè)備的誤動(dòng)作。傳統(tǒng)的交流穩(wěn)壓電源不能解決電壓暫降的問(wèn)題，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的交流穩(wěn)壓電源的反應(yīng)時(shí)間不夠快。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，人們對(duì)電壓暫降越來(lái)越關(guān)注。解決電壓暫降的方法是使用電能調(diào)節(jié)器。電能調(diào)節(jié)器是一種新型的電源設(shè)備，能夠?qū)㈦娋W(wǎng)上的各種畸變消除掉，為設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)的正弦波電壓。圖4. 引發(fā)電壓暫降的原因圖電能調(diào)節(jié)器從工作原理上劃分為兩種，一種是在線(xiàn)式UPS，另一種是HDA-UPQC電能質(zhì)量綜合治理裝置。在線(xiàn)式UPS的工作原理就是連續(xù)地將電網(wǎng)的交流電壓整流成直流電壓，然后通過(guò)逆變，獲得交流電壓。UPS內(nèi)部具有儲(chǔ)能模塊，因此可以將電壓驟降形成的電壓缺口彌補(bǔ)上。HDA-UPQC電能質(zhì)量綜合治理裝置適用于需要瞬時(shí)、超快速無(wú)功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用中，可提供容性或感性的無(wú)級(jí)補(bǔ)償，也可以根據(jù)負(fù)載需求自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)雙向無(wú)功補(bǔ)償、三相不平衡和諧波治理。它能夠避免供電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)大的無(wú)功電流，將無(wú)功負(fù)載變化引起的電壓波動(dòng)最小化。四川成都某用戶(hù)配電房?jī)?nèi)HDA-UPQC電能質(zhì)量綜合治理柜

低壓無(wú)功補(bǔ)償在分布式光伏現(xiàn)場(chǎng)中的應(yīng)用

2024-10-09

分布式光伏電站由于建設(shè)時(shí)間短、技術(shù)成熟、收益明顯而發(fā)展迅速，但光伏并網(wǎng)引起用戶(hù)功率因數(shù)異常的問(wèn)題也逐漸凸顯。針對(duì)分布式光伏電站接入配電網(wǎng)后功率因數(shù)降低的問(wèn)題，本文分析了低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置補(bǔ)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(fā)電的收益性越來(lái)越高，中小型分布式光伏發(fā)電在部分企業(yè)中迅速發(fā)展，一般都是自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的模式，以低壓AC 380V接入企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)，光伏所產(chǎn)生的電量大部分被企業(yè)自身消耗，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，但在光伏接入企業(yè)配電網(wǎng)后，功率因數(shù)異常的問(wèn)題也頻繁發(fā)生。負(fù)載所需有功P為100kW，無(wú)功為50kvar，當(dāng)前功率因數(shù)為0.89。當(dāng)光伏關(guān)閉時(shí)，電容由于是階梯式補(bǔ)償，只能提供30kvar左右的無(wú)功，不能恰好完全補(bǔ)償。電網(wǎng)提供100kW有功和20kvar無(wú)功，此時(shí)功率因數(shù)提高到0.98，補(bǔ)償效果較好；當(dāng)光伏開(kāi)啟時(shí)，80kW的有功由光伏提供，電容任提供30kvar無(wú)功；此時(shí)，電網(wǎng)提供20kW的有功和20kvar的無(wú)功，功率因數(shù)反而下降至0.7。該現(xiàn)場(chǎng)可以提高無(wú)功補(bǔ)償?shù)木?，選用小容量的SVC電容器精細(xì)補(bǔ)償或SVG靜止無(wú)功發(fā)生器，可以解決該問(wèn)題。分布式光伏整體布局電力系統(tǒng)圖HDA-CRT動(dòng)態(tài)濾波補(bǔ)償組件無(wú)功補(bǔ)償裝置適用于頻率50Hz電壓0.4KV的系統(tǒng)中，此系列SVC低壓無(wú)功功率補(bǔ)償裝置并聯(lián)在整個(gè)供電系統(tǒng)中，能根據(jù)電網(wǎng)中負(fù)載功率因數(shù)的變化控制電力電容器投切進(jìn)行補(bǔ)償。其原理為：HDAELEC系列SVC低壓無(wú)功功率補(bǔ)償裝置通過(guò)CT采集電流、電壓信號(hào)，由無(wú)功補(bǔ)償控制器計(jì)算，計(jì)算出投切電容器的方案，通過(guò)投切開(kāi)關(guān)控制各組電力電容器投切。精細(xì)化SVC無(wú)功補(bǔ)償整柜圖HDA-SVG 靜止無(wú)功發(fā)生器裝置具備無(wú)功功率線(xiàn)性補(bǔ)償、三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能，同時(shí)可濾除5、7、11、13次以?xún)?nèi)的諧波；具備自動(dòng)檢測(cè)運(yùn)行、測(cè)量監(jiān)視和定值設(shè)定功能；具備智能散熱和無(wú)極調(diào)速的功能；具備動(dòng)態(tài)擴(kuò)容功能，支持插拔，方便更換；具備過(guò)壓切除、過(guò)壓閉鎖、欠壓切除、超溫告警等保護(hù)功能。HDA-SVG靜止無(wú)功發(fā)生器（STATIC VAR GENERATOR 簡(jiǎn)稱(chēng)SVG）是一種基于現(xiàn)代電力電子技術(shù)的新型無(wú)功補(bǔ)償裝置，具有優(yōu)越的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償性能，能夠快速地跟蹤和補(bǔ)償電網(wǎng)地?zé)o功功率，還能實(shí)現(xiàn)從感性到容性地全范圍無(wú)功功率的補(bǔ)償。在化工、醫(yī)療、半導(dǎo)體、冶煉、工商業(yè)等行業(yè)選用SVG這個(gè)設(shè)備做無(wú)功補(bǔ)償會(huì)比較合適，和其他的設(shè)備相比較，SVG具有明顯的優(yōu)勢(shì)。（1）SVG占地面積小。（2）范圍寬。只需引進(jìn)一套SVG就能使感性無(wú)功得到補(bǔ)償。同時(shí)也能補(bǔ)償容性的無(wú)功功率，而且SVG無(wú)功電流不會(huì)被電網(wǎng)電壓干擾，功率的補(bǔ)償效果十分穩(wěn)定。（3)響應(yīng)快。負(fù)載波動(dòng)頻率較快，響應(yīng)時(shí)間越短就能使補(bǔ)償效果越好。（4）無(wú)諧波。SVG設(shè)備大多應(yīng)用正弦脈寬調(diào)制體系（SPWM），因此調(diào)制技術(shù)和功率單元在進(jìn)行連接時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生多余的諧波而注入到供電系統(tǒng)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(hù)配電網(wǎng)后引起功率因數(shù)異常的原因很多，需要考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多方面因素進(jìn)行綜合分析，嘗試找到好的無(wú)功補(bǔ)償解決方案。建議光伏電站的裝機(jī)容量盡量不要超過(guò)接入廠(chǎng)區(qū)專(zhuān)變?nèi)萘康?0%，且盡量將接入點(diǎn)移至進(jìn)線(xiàn)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(wèn)題。

分布式光伏接入后導(dǎo)致功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)如何處理？

2024-09-27

今天上海的天氣格外晴朗，下午2點(diǎn)鐘，辦公室的商務(wù)經(jīng)理接到一個(gè)客戶(hù)的電話(huà)，客戶(hù)來(lái)自信陽(yáng)，其問(wèn)題是：我們公司的功率因數(shù)明明是達(dá)標(biāo)的，為什么還是被供電局罰款呢？商務(wù)經(jīng)理問(wèn)到：您這里是功率因數(shù)一直不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致被罰款，還是安裝了什么設(shè)備后導(dǎo)致的結(jié)果呢？客戶(hù)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(fā)電系統(tǒng)以后，電網(wǎng)側(cè)計(jì)量點(diǎn)測(cè)量廠(chǎng)區(qū)功率因數(shù)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(fā)電量比較大，功率因數(shù)基本在0.6左右，使得企業(yè)力調(diào)電費(fèi)增加。以上是來(lái)自于公司日常的客戶(hù)電話(huà)之一，下面我們把問(wèn)題剖析一下：最近幾年，應(yīng)社會(huì)節(jié)能環(huán)保的趨勢(shì)和要求，大力發(fā)展可再生能源來(lái)代替化石能源已經(jīng)成為世界能源轉(zhuǎn)型的潮流。節(jié)能環(huán)保的發(fā)電方式越來(lái)越受到各國(guó)的歡迎。除了水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、海洋溫差發(fā)電等，太陽(yáng)能發(fā)電無(wú)疑是最理想的能源之一。海洋溫差發(fā)電的示意圖地?zé)犭p循環(huán)發(fā)電的示意圖水力發(fā)電的示意圖風(fēng)力發(fā)電的示意圖功率因數(shù)目前是電網(wǎng)公司考核電力用戶(hù)用電質(zhì)量的一個(gè)重要性指標(biāo)，一般要求達(dá)到0.9以上，不能達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)的用戶(hù)將會(huì)受到電價(jià)的考核。正因?yàn)檫@個(gè)原因，大多數(shù)用電企業(yè)都會(huì)在配電房安裝功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。這些年來(lái)，分布式光伏電站因?yàn)榭梢猿浞掷媒ㄖ锏捻敳浚徽加媒ㄔO(shè)用地，且電能能夠就地轉(zhuǎn)換、直接上傳電網(wǎng)，一躍能為新能源中成長(zhǎng)最快的一只主力軍。針對(duì)光伏電站多發(fā)的電能，一部分直接接入用電企業(yè)配電的裝置，讓企業(yè)主使用，另外多余的電能也能饋入電網(wǎng)，不足的當(dāng)然就是由電網(wǎng)再次補(bǔ)充了。全額上網(wǎng)電表接入方式圖、余電上網(wǎng)電表接入方式圖（左、右）這種分布式光伏電站，安裝起來(lái)設(shè)備不是很多，線(xiàn)路也比較短，利用逆變器發(fā)出的無(wú)功功率和企業(yè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的調(diào)節(jié)功能，一般都可以滿(mǎn)足正常的功率因數(shù)要求。但是瀚爾爵售后工程人員在眾多現(xiàn)場(chǎng)會(huì)發(fā)現(xiàn)，分布式光伏電站并網(wǎng)運(yùn)行后總是會(huì)干擾企業(yè)功率因數(shù)，并且光伏電站的發(fā)電功率如果接近企業(yè)用電的負(fù)荷時(shí)，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置的精度影響達(dá)到高點(diǎn)。嚴(yán)重時(shí)，可以引起無(wú)功補(bǔ)償裝置退出正常運(yùn)行，導(dǎo)致功率因數(shù)低于0.85，從而被供電局因?yàn)榱φ{(diào)電費(fèi)而罰款。接到電話(huà)的第二天，公司立刻安排相關(guān)售后人員第一時(shí)間趕往現(xiàn)場(chǎng)，做如下檢查：1、打開(kāi)開(kāi)關(guān)柜門(mén)后發(fā)現(xiàn)，一些補(bǔ)償設(shè)備的可控硅投切開(kāi)關(guān)都已經(jīng)燒毀，相應(yīng)的補(bǔ)償容量減弱；2、風(fēng)扇系統(tǒng)由于長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行，未檢修到位，導(dǎo)致補(bǔ)償柜的風(fēng)扇已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞；3、當(dāng)配電系統(tǒng)中一切設(shè)備工作時(shí)，電力儀表中顯示的有功功率會(huì)隨著光伏系統(tǒng)的功率增大而減小，從而使得整個(gè)系統(tǒng)中功率因數(shù)變??；4、將光伏系統(tǒng)退出后，電力儀表顯示的有功功率增加，無(wú)功功率變化較小，功率因數(shù)在0.9左右徘徊。通過(guò)以上檢查發(fā)現(xiàn)，該業(yè)主使用的PQC功率因數(shù)控制器采樣點(diǎn)在企業(yè)變壓器低壓側(cè)斷路器下進(jìn)線(xiàn)側(cè)，計(jì)量CT之前，采樣的方式為：?jiǎn)蜗嚯妷骸㈦娏鞣较虿蓸?，采樣點(diǎn)的采樣數(shù)據(jù)=電網(wǎng)側(cè)輸入功率P1+廠(chǎng)房用電負(fù)荷P2-光伏發(fā)電量P3。在接入光伏發(fā)電系統(tǒng)前，當(dāng)廠(chǎng)房用電負(fù)荷P2增加時(shí)，電網(wǎng)側(cè)輸入功率P1也增加，相應(yīng)的控制器投運(yùn)電容電抗器組，功率因數(shù)能達(dá)標(biāo)。在接入光伏發(fā)電系統(tǒng)后，廠(chǎng)區(qū)內(nèi)負(fù)荷基本由光伏發(fā)電量P3供應(yīng)。在中午日照最充足時(shí)，基本還會(huì)有倒送電的情況。這樣一來(lái)，原功率因數(shù)控制器采樣點(diǎn)得到的數(shù)據(jù)變小，或者采樣到的數(shù)據(jù)在負(fù)方向倒送，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備無(wú)法及時(shí)投運(yùn)，導(dǎo)致力調(diào)電費(fèi)產(chǎn)生?？蛻?hù)新增光伏并網(wǎng)柜的排列圖該企業(yè)主用戶(hù)位于該市的工業(yè)園區(qū)，考慮到光伏的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在工廠(chǎng)屋頂全部安裝了分布式光伏電站。以380V電壓等級(jí)接入用戶(hù)內(nèi)部電網(wǎng)和公網(wǎng)，采用傳統(tǒng)的“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的模式運(yùn)行。屋頂鋪設(shè)容量為400kWp的光伏組件，通過(guò)逆變器、交流匯流箱后直接接入廠(chǎng)區(qū)低壓配電房380V的母線(xiàn)。廠(chǎng)區(qū)配電房380V電壓母線(xiàn)配置8*30kVar的電容器組。接線(xiàn)圖如下圖所示：業(yè)主配電系統(tǒng)的主接線(xiàn)圖售后工程師給該業(yè)主的電氣管理人員提供了三個(gè)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(shù)控制器，通過(guò)測(cè)量雙向的有功功率、無(wú)功功率數(shù)據(jù)，從而計(jì)算出四個(gè)象限的有功、無(wú)功功率，實(shí)時(shí)計(jì)算出負(fù)載在光伏發(fā)電充足和不足時(shí)，需要從電網(wǎng)側(cè)吸收的功率因數(shù)的值，從而可以更加精準(zhǔn)的投切補(bǔ)償電容器組。四象限無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑韴D第二、在光伏接入側(cè)加裝采樣CT，通過(guò)改造二次回路，將電網(wǎng)側(cè)輸入功率和光伏輸入功率的采樣信號(hào)并聯(lián)后，一起接入無(wú)功補(bǔ)償控制器。大大提高了無(wú)功補(bǔ)償控制器運(yùn)行的精準(zhǔn)度和靈活性。有一點(diǎn)需要注意，加裝的CT要選擇合適的變比，以最大負(fù)荷電流乘以1.2-1.3的可靠系數(shù)作為CT一次電流來(lái)選擇。最后別忘記更新功率因數(shù)中CT變比的值，否則會(huì)影響功率因數(shù)采樣的精度。功率因數(shù)控制器采樣原理圖第三、對(duì)企業(yè)配電房的光伏接入側(cè)電纜進(jìn)行整改，將光伏接入電纜接入點(diǎn)移至企業(yè)變壓器電壓側(cè)斷路器下進(jìn)線(xiàn)側(cè)，無(wú)功補(bǔ)償裝置控制器采樣點(diǎn)位置不變。改造后的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)=電網(wǎng)側(cè)輸入功率P1+光伏發(fā)電量P3-廠(chǎng)房用電負(fù)荷P2。改造后的配電系統(tǒng)接線(xiàn)圖值得注意的是，將光伏接入點(diǎn)直接接入企業(yè)變壓器低壓側(cè)，該方案可以從本質(zhì)上解決功率因數(shù)降低的問(wèn)題。但是此改造需要企業(yè)停電，在大修或者日常停電運(yùn)維時(shí)可以實(shí)行。最終客戶(hù)還是選擇了最后一種改造方案，一勞永逸。由于光伏發(fā)電是動(dòng)態(tài)變化的，加上用戶(hù)的負(fù)荷時(shí)長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生變化。采樣線(xiàn)路不改造，會(huì)導(dǎo)致無(wú)功補(bǔ)償控制器無(wú)法采集到真實(shí)的數(shù)據(jù)。為了確保無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備正常投運(yùn)，保證總進(jìn)線(xiàn)處的功率因數(shù)達(dá)到供電局要求，需要根據(jù)企業(yè)主的實(shí)際情況采取不同的解決方案。線(xiàn)路改造后客戶(hù)電表顯示功率因數(shù)達(dá)標(biāo)圖