功率因数cosφ怎么算 功率因数是什么意思

曾经有多个业主向我反映,装上了分布式光伏项目,收益还没拿到多少,却因为功率因数被电网罚款的情况 。那这到底是怎么回事,要如何避免?
什么是功率因数?
在交流电力系统中,有三种常用的功率表征量:有功功率P、无功功率Q和视在功率S,他们之间的三角关系如下图:

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功率因数是cosφ=P/S=P/(P2+Q2)1/2
有功功率可以看做交流电路中阻性负载消耗的功率,而无功功率主要由电路中感性负载决定 。
总体来看,功率因数下降的原因主要是:
1、原有补偿设备实际可用补偿容量不足;
2、补偿设备检测点选择不正确;
3、无功补偿设备的控制器损坏
4、电网中负载带来的谐波较大,补偿电容器无法正常投切;
而补偿设备实际可用容量不足和检测点位置选择不正确,是问题的主要原因 。
实际项目案例分析
项目现场电网、负载、无功补偿设备和光伏系统接线示意如下:
功率因数cosφ怎么算 功率因数是什么意思

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项目现场检查:
1
检查无功补偿装置,发现由于使用时间过长,有一些交流接触器损坏,同时补偿电容的容量也有所衰减;
2
在配电网中所有设备工作时,电表显示的有功功率会随着光伏系统功率增大而减小,从而功率因数减小;
3
暂时关闭“其他感性负载”,电表显示有功功率和无功功率同时降低,计算得出的功率因数较小;
4
暂时关闭光伏系统,电表显示的有功功率增加,无功功率变化较小,计算得到的功率因数在0.91附近波动,也会有低于0.9的情况;
项目功率因素下降的原因分析:
配电网中,无功补偿装置可用容量较小;
没有安装光伏系统之前,配电网的功率因数在临界状态,“其他感性负载”和“照明等阻性负载”决定了配电网功率因数;当安装光伏系统后,由于光伏系统的功率因数接近1,即输出功率基本为有功功率,照明等阻性负载直接从光伏系统取得功率,而“其他感性负载”的无功功率还是来自电网,因此导致配电网功率因数降低;
无功补偿装置的检测点选择错误,现场的无功补偿装置只能补偿“空压机等感性负载”,而不能补偿配电网中的“其他感性负载”,导致并网点的功率因数降低 。输出功率基本为有功功率,照明等阻性负载直接从光伏系统取得功率,而“其他感性负载”的无功功率还是来自电网,因此导致配电网功率因数降低;
项目整改措施
将无功补偿装置的检测点后移至变压器的出线侧,即如下图:
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评估配电网中感性负载、阻性负载和光伏系统之间关系,按照功率因数三角形得出需要补增的无功补偿容量;
施工完成后,观察一个月,项目功率因数正常 。
项目前期设计建议和功率因素下降处理方法
项目前期设计建议:
自发自用、余电上网的分布式光伏系统的容量尽量不要超过上级变压器容量的30%-40%;
补偿装置的检测点要放在配电网检测那一级;
分布式商业电站在项目设计之初就要考虑到原有变压器、无功补偿装置、传输线缆、负载类型和功率以及光伏系统的兼容问题;


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