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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出的基本全是有功功率,發電機運行在“欠勵磁”狀態,發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電。發電機機端電壓升高,因而導致發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。
發電機的勵磁系統容量不足。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,但發熱嚴重,限制了勵磁調節,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,搶發有功,減發無功,寧可扣除部分電費,造成發無功不足的現象。
大部分的小水電發電機只有手動勵磁系統,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,而啟用手動勵磁裝置。沒有根據有功輸出的大小相應調節無功輸出的比例,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無功,必然影響有功的輸出,有意將勵磁調至*小,造成發電機在“欠勵磁”狀態下運行,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,小水電上網發電必須服從供電局的統一調度管理,遵守調度規程,執行調度命令,做好運行記錄。
對于有水庫的電站,要充分利用和調節水庫庫容,利用水庫水源的調節能力,調節水輪發電機組發電能力,控制有功出力,多發無功。在枯水季節,自然來水量小,利用庫容調節發電能力,在不溢洪棄水的前提下,保持一定的發電能力,降低有功出力,使發電機轉子保持在額定勵磁電流下運行。這樣,發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,以降低發電機的運行電壓,保持發電機應有的出力。
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。
改善發電機的勵磁系統。使發電機在額定有功出力下能發出額定的無功功率,提高發電機的勵磁電流,增加勵磁系統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,因電站無調節能力,電站要多發有功以減少棄水,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,即自動中止發電機上網發電,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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