项目背景

本项目客户为山东菏泽某再生铜冶炼及铜材深加工企业，主要用电设备包括电解槽、熔化炉、精炼炉、浇注机和净液系统。厂区设有六台变压器，并接入了光伏发电。

改造前，企业原有电容补偿装置中部分电容器已损坏停用，功率因数长期偏低，电费中长期存在力调电费。在光伏发电出力较大、厂区自身负荷较小的时段，无功补偿问题更为突出。为此，企业对六台变压器低压侧的无功补偿进行了改造。

现场问题分析

一、光伏谐波与生产设备谐波叠加

电解工序通常采用整流装置供电，属于非线性负载。该厂在生产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）。谐波环境对原有电容补偿装置的影响，见下文第三点。

二、光伏出力大、厂区负荷小时，功率因数长期偏低

光伏发电出力较大时，工厂从电网取用的有功功率减少，而设备所需的无功功率仍主要由电网提供，计量点功率因数随之下降。改造前功率因数长期偏低，达不到供电部门的考核标准，企业电费中长期存在力调电费。

三、电容器经常损坏，倒送电时过补

原有电容补偿装置投入运行后，经常出现电容器损坏，部分电容器已停用，可用补偿容量随之减少。在光伏倒送电的工况下，装置又经常出现过补，补偿效果下降。

在谐波含量较高的系统中，电容器的容抗随频率升高而减小，谐波电流容易流入电容器；当电容器与系统电感在某次谐波附近形成谐振时，还会放大谐波，造成电容器过流、发热。这是谐波环境下电容器容易损坏的常见原因之一。

解决方案

针对电容补偿在谐波和倒送电工况下难以稳定运行的问题，本项目采用HDSVG静止无功发生器进行动态无功补偿，分布安装在六台变压器的低压侧，就地补偿各台变压器所带负荷的无功：

• 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。
• 容性、感性双向可调：SVG可根据系统需要输出容性或感性无功，适应光伏出力变化和倒送电工况，减少过补。
• 分布式安装：每台变压器低压侧分别配置，避免集中安装时无法兼顾各台变压器负荷的问题。
• 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

工厂配电室内壁挂安装的 HDSVG 静止无功发生器（示意图）

改造效果

改造前后现场运行情况对比如下：

• 功率因数明显改善，力调电费考核压力明显减轻。
• 改造完成后，生产设备运行稳定，原有电容频繁损坏的问题得到改善。

常见问题解答

电容补偿柜里的电容器经常鼓包、损坏，是什么原因？

常见原因包括：系统谐波含量高，谐波电流流入电容器或与系统发生谐振，造成电容器过流、发热；电网电压偏高，电容器长期过电压运行；投切频繁，合闸涌流冲击大；柜内散热不良、环境温度高等。谐波是工业现场较常见的原因之一。建议先对补偿回路和母线做谐波测试，再判断是加装串联电抗器、改用SVG，还是同时配置APF有源滤波器进行谐波治理。

什么是力调电费？怎么判断厂里有没有被收力调电费？

力调电费即功率因数调整电费。按1983年《功率因数调整电费办法》，供电部门根据用户每月的有功电量和无功电量计算月平均功率因数，与0.90、0.85或0.80的考核标准比较：低于标准值时按办法所附《功率因数调整电费表》增收电费，高于标准值时按该表减收电费。可以查看电费单中的「功率因数」「力调电费」或「功率因数调整电费」项目，如果为正值，说明当月被增收了电费。

SVG静止无功发生器和电容补偿柜有什么区别？

电容补偿柜靠投切电容器组输出容性无功，补偿量按级变化，响应相对较慢，在谐波环境下需要配置合适的串联电抗器。SVG静止无功发生器基于电力电子变流技术，输出连续可调，可输出容性或感性无功，适合负荷波动大、有光伏倒送电等工况。两者也可以配合使用，由电容器承担基础无功，SVG负责动态调节部分。

厂里有多台变压器，SVG要集中装还是每台变压器分别装？

低压侧无功补偿一般按变压器分别配置。各台变压器的低压母线通常相互独立运行，装在一台变压器下的补偿设备，无法补偿其他变压器所带负荷的无功。本案例中，HDSVG即分布安装在六台变压器的低压侧。各台的配置容量应根据该变压器的负荷特性和实测无功需求确定。

装了光伏的工厂，白天功率因数偏低是什么原因？

白天光伏发电时，工厂从电网取用的有功电量减少，但设备所需的无功仍由电网提供，计量点的有功占比下降，功率因数就会降低；光伏出力大于厂区负荷时，还可能出现倒送电，普通电容补偿柜容易过补。可以用SVG以计量点功率因数为控制目标进行动态无功补偿，改善光伏出力变化时的功率因数。

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。