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技術文章

并網小水電無功不足及其試驗變壓器改善措施
 1 問題的提出

龍游縣電力負荷不斷增加，缺電嚴重，當地因地制宜建起了小水電站。這些小水電通過10kV配電線路或分支線接入電網，小水電在一定程度上緩解了電力不足，但因這些并網的小水電機組發(fā)出的基本全是有功功率，發(fā)電機運行在“欠勵磁”狀態(tài)，發(fā)電機從電網中吸取感性無功功率以維持機組運行，因而使并網線路功率因數降低，加大了電網的有功損耗。

2 并網小水電無功出力不足的原因分析

2.1 設備因素

線路參數不合適。入網線路較長、電壓等級不高、導線截面偏小。

升壓變壓器選用不當。小水電在配置主變壓器時，由于種種原因，購不到合適的升壓變壓器，以降壓變壓器作升壓變壓器使用，這時有可能使發(fā)電機的機端電壓要升高到1.1~1.15倍左右的額定電壓才能并網發(fā)電。發(fā)電機機端電壓升高，因而導致發(fā)電機的功率因數值也隨之升高，功率因數上升，從而也就限制了無功的輸出。

發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)容量不足。運行中，隨著并網機組所帶負荷的增加，機端電壓相應升高。當機端電壓達到1.05Ue時，定子鐵芯已經飽和，在電樞反應去磁作用下，需勵磁電流加大，增加勵磁電流無功出力和機端電壓雖然稍有增加，但發(fā)熱嚴重，限制了勵磁調節(jié)，也就限制了無功輸出。

2.2 管理因素

根據政策，目前收購的上網電，在計量計費點，按功率因數等于0.8計算，即1 kWh有功配0.75 kvarh無功收購，并按欠3kvarh扣除1kWh有功。雖然這樣，對于徑流式小水電，在豐水期，為了盡量減少棄水，搶發(fā)有功，減發(fā)無功，寧可扣除部分電費，造成發(fā)無功不足的現象。

大部分的小水電發(fā)電機只有手動勵磁系統(tǒng)，有些雖然有比較先進的自動勵磁裝置，但值班人員有意關掉該系統(tǒng)，而啟用手動勵磁裝置。沒有根據有功輸出的大小相應調節(jié)無功輸出的比例，即沒有按功率因數保持在0.8左右并網運行。

值班人員錯誤地認為向電網發(fā)無功，必然影響有功的輸出，有意將勵磁調至*小，造成發(fā)電機在“欠勵磁”狀態(tài)下運行，加重電網中的無功負擔，造成不應有的有功損耗。

3 改善并網小水電發(fā)無功不足的措施

做好調度工作。加強調度管理，小水電上網發(fā)電必須服從供電局的統(tǒng)一調度管理，遵守調度規(guī)程，執(zhí)行調度命令，做好運行記錄。

對于有水庫的電站，要充分利用和調節(jié)水庫庫容，利用水庫水源的調節(jié)能力，調節(jié)水輪發(fā)電機組發(fā)電能力，控制有功出力，多發(fā)無功。在枯水季節(jié)，自然來水量小，利用庫容調節(jié)發(fā)電能力，在不溢洪棄水的前提下，保持一定的發(fā)電能力，降低有功出力，使發(fā)電機轉子保持在額定勵磁電流下運行。這樣，發(fā)電機可以帶滿無功負荷運行，為電網多送無功。

整改線路或在較近處并網。改造陳舊、導線截面較小的線路，更換較大截面的導線。在較近處并網以減少并網線路的阻抗，降低線路壓降，以降低發(fā)電機的運行電壓，保持發(fā)電機應有的出力。

調換或改造升壓變壓器。在核相儀條件允許的情況下，可考慮調換一臺符合要求的升壓變壓器。

其次是對現行的變壓器進行改造，在鐵芯空間允許的情況下，可采用增加變壓器繞組匝數，以原繞組的10%為限，匝數增加后，將三檔的抽頭按原要求進行改接。

改善發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)。使發(fā)電機在額定有功出力下能發(fā)出額定的無功功率，提高發(fā)電機的勵磁電流，增加勵磁系統(tǒng)的容量或者配備自動勵磁裝置。

安裝并聯電容器，進行無功補償。龍游縣小水電大多為0.4kV的低壓發(fā)電機組，可以采用整套的低壓電容器補償屏。在小水電站的低壓母線上進行無功補償。補償容量按功率因數不大于0.85為標準。這樣既節(jié)能又滿足小水電站的功率因數符合標準。

安排適當的調相機組。對靠近負荷中心和處在電網末端的農村小水電站，可考慮設置容量為50％左右的專用調相機組，以便就近向電力用戶供應無功，這對節(jié)能降損和改善供電質量是極為有利的。

對徑流式電站，因電站無調節(jié)能力，電站要多發(fā)有功以減少棄水，可根據電站及電網的實際情況，相應設置一定容量的備用調相機組。

為小水電安裝帶無功補償控制箱的計量箱。安裝此計量箱可保證各小水電站在其上網期間功率因數小于0.85時，正確計量上網的電量，功率因數大于0.85該計量箱中止計量上網電量，即自動中止發(fā)電機上網發(fā)電，以保證小水電站在上網時必須同時輸出一定的無功電能。
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