配电体检实录 · 第一期 · 容性无功倒送
黑石 × 薇拉。某电子厂屋顶光伏接入工商配电后，低压侧测到容性无功倒送。案例分析见 E-02 · 光伏并网踩坑。厂名已脱敏。
口播稿
黑石： 今天我们将结合一个现场案例，给大家讲述光伏接入配电系统后产生的无功功率问题。本期题目是：工商配电网光伏接入的容性无功倒送机理与补偿优化。
薇拉： 某电子工厂，分布式屋顶光伏接入工商配电系统之后，低压侧测到容性无功。先把现场说清楚。
黑石： 两路10kV进线，四台厂用变——两台2500kVA，两台1600kVA。屋顶光伏组件约280kWp，5台组串逆变器，交流侧合计约250kVA，接在其中一台1600kVA的低压侧。
薇拉： 每台变低压侧的无功补偿装置都是L串7%的LC回路，接触器投切，合计约480kvar。测试时补偿柜是退出的。
黑石： 核心数据。接光伏的1600kVA，低压侧有功约正316kW，全程为正；无功约−180kvar，容性；功率因数0.87超前。同厂区没接光伏的两台，无功分别是正750kvar和正290kvar，都是感性，功率因数0.61滞后。
薇拉： 先把测点说清。仪器接在这台变压器低压侧：对变压器叫低压出线，对厂里用电就是这台变的进线。有功潮流从电网指向厂内，约正316kW，这段时间一直在从电网取电。此时光伏大约50kW，并在同一段低压母线上自用，没有把有功倒送回电网。
黑石： 所以有功为正，不是有功倒送。无功为负，是容性、超前。测试时补偿装置未投入。同厂没接光伏的两台都是感性负荷，进线侧这180kvar容性，可以判定来自光伏逆变器。当成有功倒送会去防逆流，查错方向。
薇拉： 这个时段，光伏逆变器在输出大约50kW有功的同时，为什么还能输出大于180kvar的容性无功？
黑石： 有功和无功可以同时输出，受同一只容量圆约束。五台合计视在功率250kVA，有功大约50kW时，圆内还能出大约245kvar无功。进线净值180kvar容性，负荷还抵掉一部分，所以逆变器侧容性输出大于180。
薇拉： 单台50kVA做不到这个量级。五台并联到同一并网柜，无功策略一致，就会同向输出。容性无功是逆变器自身的能力，跟光伏组件把光转成电不是一回事。
薇拉： 光伏接入配电系统，除了刚讲的容性无功倒送，还有另外三面。
黑石： 先收住这一台。本现场补偿是传统两象限控制器，分不清感性和容性。接上光伏以后，LC回路日常仍在投切；直到这次测到进线是容性，才把问题坐实。
薇拉： 这里举例推演——不是投运实测，测试时电容是退出的。有功按316kW，再投一面180kvar辅柜，无功从−180走到−360，功率因数从0.87超前落到约0.66超前。这种误投和光伏容性同一侧，对系统是雪上加霜。
黑石： 从电费单也印证了这一点。接光伏这一路10kV进线近月功率因数0.88，另一路没接光伏的是0.97。0.88已经低于0.90，要交功率因数调整电费。
薇拉： 光伏接入以后还有一个很明显的问题：无功被稀释，轻载、空载时更明显。即使逆变器功率因数等于1、完全不输出无功，光伏有功接入也会把滞后功率因数拉低：净有功变小，负荷无功还在。
黑石： 举个数，不是本台数据。功率因数等于P比上根号P平方加Q平方。负荷500kW、300kvar感性，原来0.857；接入300kW光伏且功率因数等于1，净有功200kW，无功还是300，功率因数落到0.555。
薇拉： 稀释是滞后方向，解释不了本案0.87超前。本案测到的是容性倒送，不是把感性无功稀释出来的。
黑石： 最后一面：很多配电系统还在用无串抗的纯电容。光伏和谐波负荷多了以后，这是安全隐患。系统电感Ls和纯电容C并在一起，谐振频率是1比上2π根号Ls乘C。逆变器的5、7、11次如果踩上这个点，谐波电流会被放大。
薇拉： 谐振点附近并联阻抗升高，电容过电流、过热、熔断。不消除谐振条件，换电容还会再坏。治理是加失谐串联电抗器，电抗率大约5%到7%。串抗以后支路在5次及以上呈感性，不再和系统并联谐振。失谐是为了不谐振，不是5次滤波器。
黑石： 按GB 50227，抑制5次及以上宜取约5%；工程选7%是把谐振点再往下挪一点。本案谐波电压总畸变率约2.1%，对照0.38kV限值5%，合格。补偿已经串抗，投运时还能吸收一部分谐波，不是并联谐振事故现场。但LC也有电容容值损耗，谐振点会偏、温升会高，隐患还在。
薇拉： 回到这一台，给用户的处置建议。
黑石： 两件事。第一，核对该回路逆变器，功率因数调到1.0，尽量只发有功，把容性源头关掉。第二，把传统控制器换成能识别容性、感性的四象限控制，母线已经容性时禁止投电容。
薇拉： 也可以把一台辅柜换成SVG。用它的四象限输出，去控剩下的LC投切，也控它自己的无功。投切精度可能更高。这一台负荷相对平稳、谐波合格，不是非上不可。
黑石： 通过这一台特别想强调：装了光伏逆变器，或者谐波负荷较多的系统，不应保留无串抗的纯电容补偿。带失谐串抗的LC，加上能识别容性的控制，仍可用。
薇拉： 最后总结。光伏并网要看无功策略的设置，不能只看发电量。负无功先对有功符号：正是容性倒送，负才是有功反向注入。这种工况，配电柜上的表往往看不出来，要用电能质量测试才能抓住。
黑石： 第三条最重要：不应保留无串抗纯电容——并网前校核，存量补串抗，新建用带串抗的补偿，或者直接上SVG。第四，补偿要能识别容性，母线容性时不要投电容。电费单是诊断素材。
薇拉： 本案这种倒送，多发生在夜间、不发电或光线不足的时候；满发时段有功占满定额，无功反而出得少。柜表很难反映容性无功，日常运维容易漏。配电系统做电能质量测试和数据分析，才能把这类问题找出来。
黑石： 光伏是新变量，无功是老问题。先理清机理，再匹配方案。
黑石： 我们是爱迪生电能质量医生，谢谢大家。