什么是功率因数？如何避免过低被罚款？

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：

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：

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：

1

配电网中，无功补偿装置可用容量较小;

2

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;

3

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

1

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：

2

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：

1

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%;

2

补偿装置的检测点要放在配电网检测那一级;

3

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;

4

光伏系统的并网点最好选择功率稳定的并网点，频繁的功率波动，可能会出现无功补偿装置无法正常投切的事件;

功率因素下降的处理办法：

1

暂时将逆变器的输出功率因数调低(不要低于0.9)，让光伏系统暂时输出一定的无功功率;

2

检查无功补偿装置检测点的位置;

3

检查无功补偿装置实际可用容量能不能满足功率因数的要求，不满足的情况下，可以增加或者更换补偿柜。

总结

功率因数是工商业分布式光伏项目需要特别关注的问题，但事实上它并没有想象中的那么负责，了解并掌握上文所述的内容，将会对您运维电站有所帮助。在节假日之前，建议可以观察半天整个系统的运转，确保功率因素在正常的范围内，光伏系统稳定发电。