前言

隨著國(guó)家雙碳目標(biāo)的提出，采用新能源進(jìn)行能源替代，既是企業(yè)降本增效的手段，也是企業(yè)社會(huì)責(zé)任的體現(xiàn)。我公司在采礦破碎車(chē)間，投資建設(shè)了3MW分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，并于2021年5月并網(wǎng)發(fā)電。光伏發(fā)電投用，節(jié)省了電費(fèi)支出，效果良好，但當(dāng)發(fā)電量較高時(shí)，功率補(bǔ)償裝置工作紊亂，無(wú)法正常工作，造成功率因數(shù)降低，產(chǎn)生力調(diào)電費(fèi)。本文介紹了一種改造方案，僅增加功率補(bǔ)償修正裝置、投資較小的情況下，即可解決此問(wèn)題。

采礦破碎車(chē)間有10kV進(jìn)線一條，接入配電室總進(jìn)線柜，配電室分兩段10kV線：10kV母線一段和10kV母線二段，分別裝有兩套功率補(bǔ)償裝置，合計(jì)容量分別為3000kVar和1200kVar，每套裝置配一臺(tái)功率補(bǔ)償控制器，每臺(tái)控制器控制3臺(tái)無(wú)功補(bǔ)償電容柜。兩段10kV線出線柜負(fù)荷合計(jì)容量7080kVA，實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷約2500kW。光伏發(fā)電投用之前功率補(bǔ)償裝置一直自動(dòng)投切，工作穩(wěn)定，功率因數(shù)保持在0.9以上，電網(wǎng)系統(tǒng)圖見(jiàn)圖1。

圖1 電網(wǎng)系統(tǒng)圖

由圖1可知，從左至右、從下至下分別為10kV進(jìn)線、總進(jìn)線計(jì)量柜、總進(jìn)線柜、10kV母線一段、出線柜6面（3用3備）、10kV母線一段功率補(bǔ)償裝置3000kVar、10kV母線一段與10kV母線二段連接電纜、10kV母線二段進(jìn)線計(jì)量柜、10kV母線二段進(jìn)線柜、出線柜2面（在用）、10kV母線一段功率補(bǔ)償裝置1200kVar、3MW光伏并網(wǎng)柜。

光伏發(fā)電投用后6月功率因數(shù)0.87、7月功率因數(shù)0.75，分別產(chǎn)生了1.5%、7.5%的力調(diào)電費(fèi)。具體現(xiàn)象表現(xiàn)為：當(dāng)光伏不發(fā)電或發(fā)電功率較低時(shí)，功率補(bǔ)償裝置正常投用，功率因數(shù)能達(dá)到0.9以上；當(dāng)光伏發(fā)電功率較大時(shí)，功率因數(shù)只能達(dá)到0.6左右，且功率補(bǔ)償裝置控制命令頻繁，對(duì)功率補(bǔ)償裝置設(shè)備安全和功率因數(shù)保證都造成了影響。

造成此現(xiàn)象的原因是實(shí)際用電負(fù)荷最高只有2500kW左右，而光伏發(fā)電功率最高達(dá)到2700kW，功率補(bǔ)償裝置取樣點(diǎn)取自進(jìn)線柜電流，無(wú)法采取到光伏發(fā)電電流，當(dāng)光伏發(fā)電較高時(shí)造成功率補(bǔ)償控制器采取到電流中有功部分在光伏發(fā)電高峰的時(shí)候急劇變小、甚至為負(fù)數(shù)（電量上網(wǎng)時(shí)），見(jiàn)圖2。自電網(wǎng)輸入的有功功率很低（圖2中有功1470kW、無(wú)功552kVar、功率因數(shù)0.229），甚至為負(fù)數(shù)（圖2中有功-62kW、無(wú)功313kVar、功率因數(shù)0.012）,造成功率補(bǔ)償裝置無(wú)法判斷而補(bǔ)償混亂，使功率因數(shù)降低。

圖2 光伏發(fā)電較高時(shí)有功部分?jǐn)?shù)據(jù)

傳統(tǒng)的改造方式需要將原有的靜態(tài)補(bǔ)償功率補(bǔ)償裝置更換為動(dòng)態(tài)式功率補(bǔ)償裝置，但此方案投資額度較大，且有一定的訂貨、改造周期。最終采用功率補(bǔ)償修正裝置來(lái)修正無(wú)功補(bǔ)償控制器的采樣電流，使功率補(bǔ)償控制器正確判斷負(fù)荷情況進(jìn)行補(bǔ)償。

（1）兩臺(tái)功率補(bǔ)償柜內(nèi)，各安裝一套功率補(bǔ)償修正裝置。

（2）光伏并網(wǎng)柜內(nèi)安裝兩套電表，采集光伏并網(wǎng)柜電流、電壓信號(hào)后，通過(guò)485通訊傳分別遞至兩套功率補(bǔ)償修正裝置。

（3）進(jìn)線柜內(nèi)安裝兩套電表，采集進(jìn)線柜電流、電壓信號(hào)后，通過(guò)485通訊傳分別遞至兩套功率補(bǔ)償修正裝置。

（4）取進(jìn)線柜電壓信號(hào)至兩套功率補(bǔ)償修正裝置，確保兩套功率補(bǔ)償修正裝置輸出電流信號(hào)與功率補(bǔ)償裝置同相位角。

（5）由修正裝置通過(guò)采集到的數(shù)據(jù)角度和邏輯進(jìn)行計(jì)算，補(bǔ)償裝置內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)電流源，可通過(guò)MCU控制電流源輸出計(jì)算后的電流，電流信號(hào)并接至功率補(bǔ)償控制器，見(jiàn)圖3。

圖3 矯正數(shù)據(jù)過(guò)程

總進(jìn)線柜內(nèi)、光伏并網(wǎng)柜內(nèi)分別安裝2只三相多功能表、2臺(tái)功率補(bǔ)償柜內(nèi)分別安裝1套功率補(bǔ)償修正裝置。三相多功能表采集的電流、電壓信號(hào)，通過(guò)485通訊傳分別遞至2套功率補(bǔ)償修正裝置。2套功率補(bǔ)償修正裝置分別取進(jìn)線柜的電壓信號(hào)（進(jìn)線柜電壓信號(hào)已接至2臺(tái)功率補(bǔ)償出線柜內(nèi)，直接自功率補(bǔ)償出線柜取信號(hào)）。2套功率補(bǔ)償修正裝置輸出電流修正信號(hào)分別至2臺(tái)功率補(bǔ)償柜內(nèi)控制器。通過(guò)矯正數(shù)據(jù)來(lái)源，使得電容柜能夠準(zhǔn)確投切，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的功率因數(shù)不降低。

功率補(bǔ)償修正裝置經(jīng)過(guò)多次調(diào)試、修正后，在8月中旬改造完成并投用，通過(guò)功率補(bǔ)償修正裝置的修正，功率補(bǔ)償柜工作穩(wěn)定，8月功率因數(shù)0.89（8月中上旬功率補(bǔ)償裝置工作不正常）、9月功率因數(shù)達(dá)到0.96，達(dá)到了既定目標(biāo)，改造效果良好。

作者：崔寧

來(lái)源：《山東魯碧建材有限公司》

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