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光伏电站投运后发现,随着光伏电站发电功率的提高,企业无功补偿装置补偿电容器组逐步退出,监测点K1 的功率因数下降。经检查,此时配电装置母线电压为408 V,企业无功补偿装置的控制系统、补偿电容器均正常。光伏电站切除后,监测点K1 的功率因数恢复正常。
原因分析
光伏电站投运前,企业用电负荷均由电网供电,无功补偿装置通过监测配电装置母线电压和通过监测点K1 的电网的无功功率Q1、有功功率P1,经控制器综合判断后投入适量的电容器组数量( 如图2 所示),以保证通过监测点K1 的P1、Q1的比例关系能保证功率因数cosφ =P1(P12+Q12) 满足电网公司要求。
出于项目的经济性考虑,光伏电站规模一般按接近企业用电变压器容量设计,逆变器功率因数设置在0.85 以上。光伏电站投运后,当光伏电站发电功率小于企业用电负荷时,企业用电负荷所需电力将由电网和光伏电站同时提供,即Qf= Q1+Q2、Pf=P1+P2, 其中,Qf、Pf 分别为用电负荷对应的无功功率和有功功率,Q2、P2 分别为光伏电站所发电的无功功率和有功功率。此时无功补偿装置动作的判断依据仍为功率因数cosφ=P1(P12+Q12) 是否满足电网公司要求。当光伏电站发电功率P2 接近用电负荷Pf 时,电网提供的有功功率P1 急剧下降,甚至为零,企业用电负荷所需要的无功功率也将部分由光伏电站提供,Q1=Qf-Q2 也将减少[2]。但由于无功补偿装置控制器动作限值根据企业总用电负荷设定,由于通过监测点K1 的无功功率较小,未达到无功补偿装置控制器的调节限值,因此,在配电装置母线电压达到合格范围后,无功补偿装置不会增加补偿电容器组的数量,导致电网监测点K1 的功率因数急剧下降。
解决方案
在无功补偿监测信息中加入光伏电站发电量信息进行修正,也就是在光伏电站接入配电装置处设置监测点K2,增设一套与无功补偿装置原监测点K1 同型号、同参数的电流互感器。两套电流互感器二次绕组同向并接后接入无功补偿装置控制器回路,使无功补偿装置能根据用电负荷实际需要的总无功功率调整投入的电容器组数量,保证K1 点功率因数满足电网公司的要求。改造后的无功补偿装置监测回路示意图如图3 所示。经解决方案改造后,企业无功补偿装置动作正常,未再出现K1 点功率因数低于电网公司要求的现象。
小结
本文针对分布式光伏电站接入配电网后功率因数降低的情况提出了一种解决方案,并验证了方案的有效性。该解决方案同样适用于10 kV 电压等级接入用电企业配电装置、光伏电站规模接近企业用电最大负荷的系统。
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