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技術(shù)文章

并網(wǎng)小水電無(wú)功不足及其試驗(yàn)變壓器改善措施
 1 問題的提出

龍游縣電力負(fù)荷不斷增加，缺電嚴(yán)重，當(dāng)?shù)匾虻刂埔私ㄆ鹆诵∷娬?。這些小水電通過(guò)10kV配電線路或分支線接入電網(wǎng)，小水電在一定程度上緩解了電力不足，但因這些并網(wǎng)的小水電機(jī)組發(fā)出的基本全是有功功率，發(fā)電機(jī)運(yùn)行在“欠勵(lì)磁”狀態(tài)，發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)中吸取感性無(wú)功功率以維持機(jī)組運(yùn)行，因而使并網(wǎng)線路功率因數(shù)降低，加大了電網(wǎng)的有功損耗。

2 并網(wǎng)小水電無(wú)功出力不足的原因分析

2.1 設(shè)備因素

線路參數(shù)不合適。入網(wǎng)線路較長(zhǎng)、電壓等級(jí)不高、導(dǎo)線截面偏小。

升壓變壓器選用不當(dāng)。小水電在配置主變壓器時(shí)，由于種種原因，購(gòu)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(shí)有可能使發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓要升高到1.1~1.15倍左右的額定電壓才能并網(wǎng)發(fā)電。發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓升高，因而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)值也隨之升高，功率因數(shù)上升，從而也就限制了無(wú)功的輸出。

發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)容量不足。運(yùn)行中，隨著并網(wǎng)機(jī)組所帶負(fù)荷的增加，機(jī)端電壓相應(yīng)升高。當(dāng)機(jī)端電壓達(dá)到1.05Ue時(shí)，定子鐵芯已經(jīng)飽和，在電樞反應(yīng)去磁作用下，需勵(lì)磁電流加大，增加勵(lì)磁電流無(wú)功出力和機(jī)端電壓雖然稍有增加，但發(fā)熱嚴(yán)重，限制了勵(lì)磁調(diào)節(jié)，也就限制了無(wú)功輸出。

2.2 管理因素

根據(jù)政策，目前收購(gòu)的上網(wǎng)電，在計(jì)量計(jì)費(fèi)點(diǎn)，按功率因數(shù)等于0.8計(jì)算，即1 kWh有功配0.75 kvarh無(wú)功收購(gòu)，并按欠3kvarh扣除1kWh有功。雖然這樣，對(duì)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(wú)功，寧可扣除部分電費(fèi)，造成發(fā)無(wú)功不足的現(xiàn)象。

大部分的小水電發(fā)電機(jī)只有手動(dòng)勵(lì)磁系統(tǒng)，有些雖然有比較先進(jìn)的自動(dòng)勵(lì)磁裝置，但值班人員有意關(guān)掉該系統(tǒng)，而啟用手動(dòng)勵(lì)磁裝置。沒有根據(jù)有功輸出的大小相應(yīng)調(diào)節(jié)無(wú)功輸出的比例，即沒有按功率因數(shù)保持在0.8左右并網(wǎng)運(yùn)行。

值班人員錯(cuò)誤地認(rèn)為向電網(wǎng)發(fā)無(wú)功，必然影響有功的輸出，有意將勵(lì)磁調(diào)至*小，造成發(fā)電機(jī)在“欠勵(lì)磁”狀態(tài)下運(yùn)行，加重電網(wǎng)中的無(wú)功負(fù)擔(dān)，造成不應(yīng)有的有功損耗。

3 改善并網(wǎng)小水電發(fā)無(wú)功不足的措施

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

對(duì)于有水庫(kù)的電站，要充分利用和調(diào)節(jié)水庫(kù)庫(kù)容，利用水庫(kù)水源的調(diào)節(jié)能力，調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電能力，控制有功出力，多發(fā)無(wú)功。在枯水季節(jié)，自然來(lái)水量小，利用庫(kù)容調(diào)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(jī)轉(zhuǎn)子保持在額定勵(lì)磁電流下運(yùn)行。這樣，發(fā)電機(jī)可以帶滿無(wú)功負(fù)荷運(yùn)行，為電網(wǎng)多送無(wú)功。

整改線路或在較近處并網(wǎng)。改造陳舊、導(dǎo)線截面較小的線路，更換較大截面的導(dǎo)線。在較近處并網(wǎng)以減少并網(wǎng)線路的阻抗，降低線路壓降，以降低發(fā)電機(jī)的運(yùn)行電壓，保持發(fā)電機(jī)應(yīng)有的出力。

調(diào)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(diào)換一臺(tái)符合要求的升壓變壓器。

其次是對(duì)現(xiàn)行的變壓器進(jìn)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(shù)，以原繞組的10%為限，匝數(shù)增加后，將三檔的抽頭按原要求進(jìn)行改接。

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

安裝并聯(lián)電容器，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。龍游縣小水電大多為0.4kV的低壓發(fā)電機(jī)組，可以采用整套的低壓電容器補(bǔ)償屏。在小水電站的低壓母線上進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。補(bǔ)償容量按功率因數(shù)不大于0.85為標(biāo)準(zhǔn)。這樣既節(jié)能又滿足小水電站的功率因數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)。

安排適當(dāng)?shù)恼{(diào)相機(jī)組。對(duì)靠近負(fù)荷中心和處在電網(wǎng)末端的農(nóng)村小水電站，可考慮設(shè)置容量為50％左右的專用調(diào)相機(jī)組，以便就近向電力用戶供應(yīng)無(wú)功，這對(duì)節(jié)能降損和改善供電質(zhì)量是極為有利的。

對(duì)徑流式電站，因電站無(wú)調(diào)節(jié)能力，電站要多發(fā)有功以減少棄水，可根據(jù)電站及電網(wǎng)的實(shí)際情況，相應(yīng)設(shè)置一定容量的備用調(diào)相機(jī)組。

為小水電安裝帶無(wú)功補(bǔ)償控制箱的計(jì)量箱。安裝此計(jì)量箱可保證各小水電站在其上網(wǎng)期間功率因數(shù)小于0.85時(shí)，正確計(jì)量上網(wǎng)的電量，功率因數(shù)大于0.85該計(jì)量箱中止計(jì)量上網(wǎng)電量，即自動(dòng)中止發(fā)電機(jī)上網(wǎng)發(fā)電，以保證小水電站在上網(wǎng)時(shí)必須同時(shí)輸出一定的無(wú)功電能。
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