力调电费（八）：懵圈的无功补偿设备-北极星售电网

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上文我们讨论了为何分布式光伏接入用户配电系统后，对计量点也就是系统供电支路的功率因数带来了影响，进而产生力调电费。

传统的经验认为，功率因数低是无功大所造成的，势必要求之于无功补偿设备。

但在光伏的“干扰”下，用户内部系统的潮流已经更改，功率因数的降低不再是因为无功需求大，反而是系统支路的有功需求降低。

那么在此情况下，用户原来配置的无功补偿设备在干嘛呢？是袖手旁观还是无能为力？

今天我们就来展开讨论这个问题。

原有补偿的原理

在前文《力调电费（六）：无功补偿的方式》的最后部分，我们画了一张图用来说明用户侧无功补偿设备的补偿原理。

大部分用户配置的是SVC类设备，也有少部分配置了SVG，但不论那种，其内部都有控制器，根据采集的电气参数来判定设备无功的输出。

控制器通过电流互感器采集电流信号，并直接从支路上采集电压信号，经过内部计算单元实时计算有功，无功功率和功率因数，结合后两者来判定到底投切哪组电容器或者开关哪组IGBT，进而发出需要的无功功率来进行补偿。

信号采集点，至关重要，因为这涉及到控制器如何执行内部的算法。

常规的补偿目的都是为了使用户计量点，多数是高压侧的功率因数正常。但因为在高压侧配置无功补偿设备不仅造价高，占地大，而且本身低压主进线和高压主进线之间只隔了一个变压器，从电气参量上就差一个变压器同期的损耗，所以补偿好低压主进线的功率因数即可达到目的，因此信号采集点一般设置于低压主进线柜中。

如果没有光伏的接入，信号采集点采集到的有功和无功电气量就是全部用电负荷所需的有功和无功需量。

但在光伏接入后，信号采集点处的潮流改变，有功量降低，那么在此条件下，控制器采集信号不再是之前的场景，这就有可能引起设备失效。

懵圈的控制器

假设某刻，负荷有功需量为50kW，无功需量为40kVar，此时功率因数仅为0.78。

检测到此情况后，无功补偿控制器控制复合开关投入电容器一组，补偿容量30kVar，则系统主进线处有功需量依然为50kW，无功需量为10kVar，功率因数修正为0.98，一切安好。

这里需要说明一点，使用的例子为SVC固定补偿无功设备，这也是大多数项目现场的现状。

同样的场景，负荷有功需量为50kW，无功需量为40kVar，此时功率因数仅为0.78，光伏接入后，其一般接入点都和负荷混在一起，假设其提供40kW的有功功率，则系统主线处有功需量为10kW，无功补偿设备未动作前，无功需量依然为40kVar，因为光伏默认只提供有功，不提供无功。

控制器采集此信息，计算功率因数仅为0.24，要马上投入电容器，依然投入一组30kVar，主干线处电气参量变为有功需量为10kW，没有改变，无功需量为10kVar，原有30kVar被无功设备补偿掉，但是功率因数依然只有0.7。

在控制器看来，这个功率因数还是要投入电容器。但因为没有适合的容量，电容器组只能提供固定的补偿额度，虽然有很多组的投切容量，但面对这么小容量的无功需求，固定电容器组束手无策。

如果继续投入电容器，则很容易产生过补的现象，过犹不及。如果不投入的话，整个现场就是系统支路功率因数超低，无功补偿设备不动作，会以为设备损坏了。

就这样，因为采集点的系统潮流变化，导致无功补偿设备懵圈了，我究竟面对的是一个怎样的电气现场？怎么在别的地方好好地，到这里自己竟然老本行都干不了？

其实，不是你不行了，是你面对的场景换了。

刻舟求剑人人都知道不应该，但为何还屡屡发生路径依赖的现象？就是对环境的更改不敏感。

老办法不适合新场景。

如何拯救

无功补偿设备其实并没有失效，其依然可以通过自己感知到的系统无功需量而投切自己的电容器。

上述的例子有个前提就是光伏接入点在负荷这边，也就是在无功补偿设备信号采集点的后端。

控制器采集的电气参量已经包含了光伏部分，不再是纯的用电负荷。

而如果在接入光伏的时候从数据和接入点上进行规划，将光伏接入点提到全部负荷前，使其更接近于主进线。

同时将控制器的信号采集点想后移至光伏接入点之后，这样控制器采集的电气信号将重新变为纯负荷的电气信号，正常进行投切，但治理的仅是信号采集点的功率因数，不再是主进线处的。

因为在信号采集点和主进线处之间加入了光伏，电压还是一个电压，但电流已经不是了。

而维持信号采集点，也就是负荷支路的功率因数并不一定能够同步治理主进线处的功率因数，这也是上一篇文章里这张图的原因，完好的负荷支路，但是灾难般的主进线。

但这样的调整至少可以保障无功补偿设备的正常动作，不至于有过补的现象，整个负荷的无功需求其依然可以提供，只不过因为受制于固定无功补偿额度的限制，使其没有更细的颗粒度再去补偿细小的无功需求。

此时有几个备选方案，比如再细化电容器组合，同时提高无功设备控制器的补偿效果，从原来的0.9甚至0.95标准继续往上提高，留出足够的裕度。

比如更换或加装SVG设备，实现动态连续的无功调节。电力电子设备可以摆脱固定电容器投切的弊端，不论大小，只要在自身额定补偿容量下均可以提供任意数值的补偿。

但SVG设备造价较高，且需要的维护工作量远远大于SVC设备，不过也有一些重视此现象的光伏投资商已经意识到这一点，会在自己低压并网柜旁并柜一台SVG设备来提供补偿。

这也是要经过经济性的测算，比起因为力调电费的产生而发生的扯皮而收不上电费，早期的一次性投入可能显得必要。

这就是目前光伏接入用户配电系统后面临的尴尬，会拉低功率因数，甚至产生力调罚款，而且原来的无功补偿设备早已不适合当下的电气环境，显得无所适从。

上述的道理也可以推及到配电网，尤其是农网变电台区。一些低压接入很多光伏的农村变电台区，也是因为同样的道理造成JP柜内的无功设备“失效”。

而彼时在电网的黄师傅参与的科技项目所提供的解决方案无外乎细化固定补偿颗粒度，更换SVG或者台区配置储能。

那么SVG作为一种电力电子设备可以提供连续可调节的无功，那么具备同样拓扑结构的光伏逆变器是不是也能够提供一样的作用呢？

答案是肯定的，默认的光伏逆变器是单位功率因数运行，但并代表其不可以输出无功功率，这也是很多逆变器品牌商给出的解决之道。

但这种解决方案并不是无损的，为何这么说？且听下回分解。

划重点

因为光伏的接入，用户原有的无功补偿设备可能因为信号采集点电气参量的重大变化而变得“失效”。
具体表现为，投入了按需的无功功率但依然没有达到合格的功率因数，亦或是发生过补现象。
适当调整光伏接入点和无功控制器信号采集点有助于避免无功设备误动作。
彻底的解决还需要SVG、逆变器或者变流器等电力电子设备。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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