项目背景

本项目客户为山东菏泽某饲料加工企业，年用电量200万度（千瓦时）。厂区主要用电设备包括湿法膨化主机、粉碎机、原料筛分机、混合机和包装机，其中膨化主机、输送系统和风机均配套变频器运行。

企业厂区同时接入了光伏发电。饲料生产为间歇式，负荷起伏明显，在光伏与生产负荷同时运行的工况下，配电系统出现了谐波叠加、功率因数不稳定、电容补偿过补等电能质量问题。为此，企业对变压器低压侧的无功补偿进行了改造。

图1 厂区室外配电设备

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

变频器的整流环节会向电网注入谐波电流，属于典型的非线性负载。该厂在生产负荷与光伏同时运行时，系统中的谐波主要来自膨化、输送、风机等变频设备，光伏逆变器也会带来一定谐波，两者叠加，导致厂区电能质量下降。

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，未配串联电抗器时，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。本项目以无功补偿改造为主，谐波是否需要单独治理，应以现场测试为依据。

二、负荷起伏叠加光伏出力，功率因数长期不稳定

饲料生产间歇进行，负载变化频繁、负荷起伏明显。原有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。

同时，当光伏发电出力较大、厂区自身负荷很小时，工厂从电网取用的有功功率明显减少，而设备所需的无功功率仍主要由电网提供，计量点的功率因数随之波动。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，并按固定容量分组投切。在光伏向电网倒送电的工况下，原装置经常出现过补，补偿效果下降。

需要注意的是，《功率因数调整电费办法》规定，对可能向电网倒送无功电量的用户，按倒送的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。也就是说，过补并不能提高考核功率因数，反而同样会拉低考核结果。具体以当地供电企业规定和电费单为准。

解决方案

针对功率因数受负荷起伏和光伏出力影响大、电容补偿在倒送电时经常过补的问题，本项目采用HDSVG静止无功发生器进行动态无功补偿，安装在变压器低压侧：

• 动态无功补偿：SVG基于电力电子变流技术，输出连续可调，能够跟随负荷起伏和光伏出力变化进行补偿，减少分级投切带来的欠补、过补。
• 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，适应光伏倒送电工况，减少过补。
• 不依赖电容器组投切：SVG由电力电子变流器产生补偿电流，输出连续可调，本身不含分级投切的电容器组，不会出现电容器组与系统电感发生并联谐振的问题。
• 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

图2 变压器低压侧HDSVG静止无功发生器柜内安装现场

HDSVG安装在变压器低压侧，与厂区原有配电系统并联接入，就地完成无功补偿。

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，降低了力调电费考核风险。
• SVG连续动态、双向调节，负荷起伏和光伏倒送电工况下的欠补、过补情况减少。
• 改造完成后，无功补偿系统运行稳定。

常见问题解答

工厂装了光伏以后，功率因数为什么反而降低了？

功率因数反映有功功率在视在功率中的占比，供电部门按计量点每月的有功电量和无功电量计算月平均功率因数。光伏发电后，工厂从电网取用的有功电量减少，但工频电机、变压器等设备所需的无功仍主要从电网吸收，有功占比下降，计量点功率因数就会降低。光伏出力越大、厂区负荷越小，这种现象越明显。常见的做法是配置可动态调节的无功补偿装置，例如SVG静止无功发生器，按计量点的实际无功进行补偿。

光伏倒送电时，原来的电容补偿柜为什么会过补？

普通电容补偿柜按分级容量投切，只能输出容性无功，响应也相对较慢。光伏倒送电时，负荷和潮流方向变化快，控制器按原有逻辑判断容易与实际无功需求不一致，出现电容投入过多、向电网倒送无功的情况。按《功率因数调整电费办法》，倒送无功电量与实用无功电量相加（均按正值计）计算功率因数，因此过补同样会影响考核结果。

饲料厂膨化机、风机用了变频器，谐波大怎么治理？

变频器是工厂中常见的谐波源。治理前建议先用电能质量分析仪在变压器低压侧测试电流、电压谐波畸变率及各次谐波含量，并记录不同生产工况下的数据，再确定方案。谐波电流较大、负荷变化频繁的场合，一般采用APF有源滤波器进行谐波治理；如果同时存在功率因数偏低的问题，可采用SVG+APF组合。谐波限值可参照GB/T 14549-1993《电能质量 公用电网谐波》。

SVG和APF有什么区别？需要同时装吗？

SVG静止无功发生器主要用于补偿无功功率、提高功率因数；APF有源滤波器主要用于补偿谐波电流、降低谐波畸变率。如果现场主要是功率因数偏低、谐波不突出，可以SVG为主；如果谐波电流也较大，可另配APF有源滤波器进行谐波治理。是否需要同时配置，应以现场测试数据为依据。

功率因数0.8会被罚力调电费吗？

按1983年《功率因数调整电费办法》，功率因数考核标准分为0.90、0.85、0.80三档：0.90适用于160kVA以上的高压供电工业用户等；0.85适用于100kVA（kW）及以上的其他工业用户、非工业用户等；0.80适用于100kVA（kW）及以上的农业用户和趸售用户。月平均功率因数低于所执行的标准值时，按规定比例增收电费；高于标准值时，按规定比例减收电费。执行0.90或0.85标准的企业，功率因数为0.8时会产生力调电费。具体以当地供电部门的规定和电费单为准。

企业介绍

山东恒电电气股份有限公司成立于2013年，位于山东省济南市工业北路75号，是国家高新技术企业（2019年首次认定），拥有多项专利，已服务客户6000余家。

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。