并網(wǎng)小水電無(wú)功不足及其補(bǔ)救措施_水電科技論文發(fā)表

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并網(wǎng)小水電無(wú)功不足及其補(bǔ)救措施
趙國(guó)棟
【摘要】地方小水電站在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著舉足輕重的作用，但因其分布及結(jié)構(gòu)的特殊性，使得其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作顯得尤為重要。就地方小水電站無(wú)功不足的原因及采用何種補(bǔ)救措施提出了自己的看法。
【關(guān)鍵詞】小水電站無(wú)功補(bǔ)救措施
前言
地方小水電站大多分布在我縣各水系的中下游，地理位置處在邊遠(yuǎn)山區(qū)。它最大的特點(diǎn)就是分散，即電源點(diǎn)分散，負(fù)荷分散；它的最大優(yōu)點(diǎn)是就地建站、就地成網(wǎng)無(wú)需超高壓遠(yuǎn)距離輸送。但地方小水電供電負(fù)荷以農(nóng)業(yè)和民用負(fù)荷為主，用電負(fù)荷極不穩(wěn)定，中、低壓供電線(xiàn)路長(zhǎng)且覆蓋面廣，運(yùn)行中損耗大，經(jīng)濟(jì)效益低。
1、小水電無(wú)功出力不足的根本原因
1.1 線(xiàn)路參數(shù)不合適，致使發(fā)電機(jī)發(fā)出無(wú)功減少。主要表現(xiàn)在輸電線(xiàn)路電壓等級(jí)不高，導(dǎo)線(xiàn)截面過(guò)小及發(fā)電機(jī)本身的特性等。
因?yàn)殡娋W(wǎng)的電壓可以認(rèn)為是恒定的，而發(fā)電機(jī)的空載電勢(shì)可以說(shuō)也是一定的，所以輸電線(xiàn)路越長(zhǎng)，導(dǎo)線(xiàn)截面積越小，阻抗越大，則發(fā)電機(jī)輸出的電流越小。如發(fā)電機(jī)原動(dòng)力不變，電流中的有功電流分量也基本不變，減小的主要是無(wú)功電流分量，所以發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸送的無(wú)功功率減少。
另一方面，如果線(xiàn)路輸送有功容量越大，電流有功分量自然變大，相應(yīng)無(wú)功電流分量減少就越多，所以發(fā)電機(jī)發(fā)出的無(wú)功功率減少的就越多。從功率三角形可知，當(dāng)視在功率不變，有功功率增大，無(wú)功功率必然減少。
1.2 使用配電的降壓變壓器做升壓主變壓器。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，發(fā)電機(jī)、變壓器和用電設(shè)備的允許電壓變動(dòng)范圍一般為額定電壓的±5%。而在電網(wǎng)設(shè)計(jì)中，一般又規(guī)定電網(wǎng)的電壓損耗可為10%，即線(xiàn)路末端的電壓降可達(dá)10%。
多數(shù)小水電站是通過(guò)較長(zhǎng)線(xiàn)路與大電網(wǎng)并聯(lián)，依靠大電網(wǎng)去轉(zhuǎn)換電能。而大電網(wǎng)10kV供電線(xiàn)路常以10.5kV電壓運(yùn)行，小水電站使用降壓變壓器做升壓主變壓器，這時(shí)升壓主變壓器端電壓既要與大電網(wǎng)潮流電壓平衡，又必須要克服線(xiàn)路阻抗產(chǎn)生的壓降△U，因而并網(wǎng)小水電的升壓主變壓器高壓側(cè)端電壓UTN要高于大電網(wǎng)運(yùn)行電壓（UN）10.5kV的水平，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)截面積較小，線(xiàn)路長(zhǎng)度較長(zhǎng)，輸送容量較大時(shí)，△U值可能會(huì)達(dá)1000V左右，即并網(wǎng)升壓主變壓器高壓側(cè)端電壓將升到11.5kV運(yùn)行。當(dāng)升壓主變壓器的分接頭調(diào)到最高檔10.5kV時(shí)，則變壓器低壓側(cè)的端電壓為UTN=400×11.5/10.5=438.1V。這樣將出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：一是發(fā)電機(jī)端電壓將接近440V，處于低壓機(jī)組超額定電壓運(yùn)行的極限狀態(tài)，在生產(chǎn)中是不允許的，二是使用普通降壓變壓器作升壓主變壓器，無(wú)法滿(mǎn)足11.5kV的水平。
1.3發(fā)電機(jī)實(shí)際功率因數(shù)高于額定水平，造成欠發(fā)無(wú)功。發(fā)電機(jī)銘牌上的額定功率因數(shù)，表示輸出的有功功率與無(wú)功功率應(yīng)按銘牌規(guī)定調(diào)節(jié)，若輸出的有功功率不變，功率因數(shù)超過(guò)額定水平，則必然是欠發(fā)無(wú)功功率。
2 并網(wǎng)小水電無(wú)功不足的技術(shù)補(bǔ)救措施
2.1 調(diào)換現(xiàn)運(yùn)行的升壓主變壓器。對(duì)小水電現(xiàn)使用普通降壓變壓器作升壓主變壓器的，調(diào)換符合要求的升壓主變壓器。
2.2 調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，增發(fā)無(wú)功功率。要使發(fā)電機(jī)在額定有功出力下能送出額定無(wú)功功率，就必須提高發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。
如果系統(tǒng)負(fù)荷電流增加或負(fù)荷功率因數(shù)降低時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓降低，此時(shí)亦可加大勵(lì)磁電流，以補(bǔ)償負(fù)荷電流的去磁作用，也能使運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)多帶無(wú)功負(fù)荷。
2.3 限制發(fā)電機(jī)中性線(xiàn)上的電流。對(duì)于半導(dǎo)體諧波整流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)把發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)與星型負(fù)載中性點(diǎn)接通時(shí)，會(huì)有數(shù)值較大的中性線(xiàn)電流通過(guò)，會(huì)使發(fā)電機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定，甚至產(chǎn)生震蕩，因此建議此類(lèi)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)在絕緣狀態(tài)下運(yùn)行，或在中性線(xiàn)上串聯(lián)電阻、電抗，限制電流在最小值。
3 并網(wǎng)小水電無(wú)功不足的管理補(bǔ)救措施
3.1 做好調(diào)度配合管理工作
3.1.1 加強(qiáng)調(diào)度管理工作。小水電站可在水量不足時(shí)減少發(fā)電機(jī)有功出力，多發(fā)無(wú)功，或者在安排檢修時(shí)，除檢修機(jī)組外，其余機(jī)組可作為調(diào)相機(jī)運(yùn)行發(fā)送無(wú)功，充分利用設(shè)備潛力，為電網(wǎng)多送無(wú)功。
3.2 整改并網(wǎng)輸電線(xiàn)路或在較近處并網(wǎng)
整改并網(wǎng)輸電線(xiàn)路一般不易實(shí)施，只有在線(xiàn)路大修或增容時(shí)才有可能更換較大截面積的導(dǎo)線(xiàn)。改接較近處并網(wǎng)較易實(shí)施，在較近處并網(wǎng)可降低并網(wǎng)線(xiàn)路的阻抗，降低輸電線(xiàn)路上的電壓損耗，以降低發(fā)電機(jī)運(yùn)行電壓，保證發(fā)電機(jī)應(yīng)有出力。
3.3 安裝并聯(lián)電容器，解決欠發(fā)無(wú)功功率
利用并聯(lián)電容器補(bǔ)償無(wú)功，大體方案有兩種：一種是在小水電站低壓母線(xiàn)上進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償；另一種是在并網(wǎng)計(jì)費(fèi)點(diǎn)裝設(shè)并聯(lián)電容器補(bǔ)償無(wú)功。這樣既保證小水電送出的有功功率損耗只是在較高功率因數(shù)下的損耗，既體現(xiàn)節(jié)能，又滿(mǎn)足小水電站總的送出功率因數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)。