项目背景

本项目客户为天津某金属制品企业，业务涵盖铝粉加工、有色金属压延加工和金属制品制造。主要用电设备包括铝粉雾化主机、破碎机、震动筛分机、压延机、循环冷却水泵和布袋除尘风机，其中风机、输送和雾化系统配套变频器运行。

厂区设有5台变压器，并接入了光伏发电。生产为间歇式，负荷起伏明显；光伏出力较大而厂区负荷较小时，会出现向电网倒送电的情况。在这种运行方式下，原有电容补偿难以稳定工作，功率因数不稳定、谐波叠加等问题同时出现。为此，企业对5台变压器低压侧的无功补偿进行了改造。

现场问题分析

一、光伏与变频设备谐波叠加，影响电容补偿运行

风机、输送、雾化系统配套的变频器属于典型的非线性负载。负荷与光伏同时运行时，系统中的谐波由光伏逆变器谐波与工厂原有设备谐波叠加而成，导致厂区电能质量下降。

改造前，负荷与光伏同时运行时厂区谐波叠加，电能质量下降。谐波水平一般参照GB/T 14549-1993《电能质量 公用电网谐波》评估，其中0.38kV电网电压总谐波畸变率限值为5%（该标准针对公用电网公共连接点，厂内0.4kV母线仅作参照）。

在谐波较多的系统中，电容器的容抗随频率升高而减小，谐波电流容易流入电容补偿回路，造成电容器过流、发热，严重时还可能与系统电感发生谐振。这也是此类现场不宜继续单纯依靠电容器分级补偿的原因之一。

二、间歇生产叠加光伏出力，功率因数长期不稳定

生产过程中负载变化频繁，普通无功补偿控制器按级投切电容器，存在投切延迟，难以跟随无功的快速变化，容易出现欠补偿或过补偿。光伏出力较大、厂区自身负荷很小时，从电网取用的有功功率减少，计量点功率因数进一步波动。改造前功率因数长期不稳定，低于供电部门考核标准时，存在被加收力调电费的风险。

三、倒送电工况下，电容补偿经常过补

原有电容补偿装置只能输出容性无功。在光伏倒送电的工况下，装置经常出现过补，补偿效果下降。按《功率因数调整电费办法》，对可能向电网倒送无功的用户，按倒送无功电量与实用无功电量两者相加（均按正值计）计算月平均功率因数，过补同样会拉低考核功率因数。具体以当地供电企业规定和电费单为准。

解决方案

本项目采用HDSVG静止无功发生器进行动态无功补偿，按变压器分别配置，在5台变压器的低压侧分布安装，就地补偿各台变压器所带负荷的无功：

• 动态无功补偿：SVG输出连续可调，可根据系统需要输出容性或感性无功，适应负荷起伏、光伏出力变化和倒送电工况，减少欠补、过补。
• 不依赖电容器组投切：SVG通过电力电子变流器产生补偿电流，输出连续可调，不存在电容器组与系统电感发生并联谐振的问题，补偿系统受谐波环境的影响较小。
• 按变压器分布配置：5台变压器低压侧分别安装HDSVG，各自补偿所带负荷的无功。
• 治理目标：动态补偿无功功率、提升功率因数、提高设备运行稳定性。

产品应用

治理方案：SVG静止无功发生器动态无功补偿

采用产品：HDSVG静止无功发生器

安装位置：分布安装在5台变压器低压侧

治理对象：间歇生产负荷起伏、光伏出力变化和倒送电工况下的无功波动、功率因数不稳定

图1 HDSVG静止无功发生器壁挂安装现场

改造效果

改造前后现场运行情况对比如下：

功率因数

改造前：间歇生产叠加光伏出力，长期不稳定

改造后：明显改善，力调电费考核风险降低

倒送电工况

改造前：电容补偿经常过补，补偿效果下降

改造后：SVG可双向调节无功，过补情况减少

• 功率因数明显改善，力调电费考核风险降低。
• SVG可双向调节无功，光伏倒送电工况下的过补情况减少。
• 改造完成后，生产设备运行稳定，有利于减少设备故障、提高生产连续性。

常见问题解答

功率因数考核看的是瞬时值还是月平均值？

按1983年《功率因数调整电费办法》，供电部门按用户每月的有功电量和无功电量计算月平均功率因数，再与0.90、0.85或0.80的考核标准比较。对可能向电网倒送无功的用户，按倒送无功电量与实用无功电量相加（均按正值计）计算。因此，补偿设备屏幕上的瞬时功率因数只能作为参考，考核结果以电费单上的月平均值为准。

有光伏倒送电的工厂，无功补偿选电容柜还是SVG？

电容柜只能输出容性无功，按级投切，在光伏出力快速变化和倒送电时容易过补或欠补。SVG静止无功发生器输出连续可调，可输出容性或感性无功，更适合有光伏倒送电的场合。选型时还要注意补偿装置的采样点和控制方式要与计量点潮流方向相适应，建议由专业人员现场测试后确定。

厂区有多台变压器，治理设备需要每台都装吗？

一般需要按变压器分别评估。各台变压器低压母线通常独立运行，一台变压器下的SVG只能补偿本台所带负荷的无功（用APF有源滤波器治理谐波时也是同样道理）。本案例中，HDSVG分布安装在5台变压器的低压侧。负荷很小或谐波、无功都不突出的变压器，可以根据测试结果少配或暂不配置。

除尘风机、水泵加了变频器，也会产生谐波吗？

会。变频器的整流环节会产生谐波电流，风机、水泵、输送设备配套变频器后同样属于非线性负载。单台设备的谐波未必很大，但多台同时运行、再叠加光伏逆变器的谐波后，母线谐波含量可能明显升高，需要通过电能质量测试判断是否需要谐波治理。

做无功补偿或谐波治理之前需要先检测什么？

建议在变压器低压侧用电能质量分析仪连续测试一段时间，覆盖满负荷、轻负荷和光伏出力较大等典型工况，记录功率因数、有功和无功功率、电流和电压谐波畸变率、各次谐波含量等数据，并结合近几个月电费单中的功率因数和力调电费情况，再确定SVG的配置容量，以及是否需要另配APF有源滤波器进行谐波治理。

企业介绍

山东恒电电气股份有限公司（Heverdin）成立于2013年，注册在济南历下区，生产地址为济南市工业北路75号，服务客户6000多家，是山东省瞪羚企业、科技型中小企业、高新技术企业、专精特新企业。咨询电话400-0909-861。

公司主要产品包括HDSVG静止无功发生器（容量10–10000kvar）、HDAPF有源滤波器（10–5000A），以及电能质量治理、智慧用电相关产品和解决方案。