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[行業技術文章]水電站發電機功率因數的調整
更新時間:2013-02-05 發布:www.rlizeq.tw

      摘要: 合理調整機電功率因數,保證系統的無功需求,是電站運行的一項重要工作。本文主要講述發機電在各類運行工況下,若何調整功率因數,使電站既多發有功,又知足了系統的無功需求,以提高電站的經濟效益問題。

  在水電站的運行工作中,發機電的功率因數是經常調整的一個參數,怎樣憑據水電站季節性水量變化較年夜、發機電負荷不均的特點,合理地調整發機電功率因數,知足系統無功負荷的需求,解決在滿負荷運行時發機電端電壓偏高的問題。對水電站的平安運行及提高電站的經濟效益,有著重要的意義。  

  泛愛縣丹東水電站是丹河流域梯級開發的一座引水式水電站,電站總裝機容量為3130kW,其中有兩臺為1250kW和一臺630kW水輪發機電組。發機電額定電壓為6.3kV,發機電功率因數為0.8,三臺發機電均為同步發機電。電站年發電量1400萬kW·h。1995年與年夜電網并網,同時電站有自力的自供區。每一年上網與自供負荷的比例為三比一。  

  由于電站的供電系統有兩個部門組成,電站必需合理調整發機電的功率因數,以知足兩個系統對無功的需求。在電站自供區內,共安裝有變壓器容量3000kVA,變壓器近40臺,而且多為老式高耗能變壓器,用電負荷變化年夜,無功負荷需求量也年夜。10kV線路上和400V低壓用戶均未安裝電容器。如用安裝電容器來抵償無功,提高自供區內線路的功率因數,一次性投資年夜,電容器運行維護費用高,經常還會泛起"過補"現象。是以經由過程對電站發機電功率因數進行當令調整,彌補自供區線路的無功負荷,提高線路的經濟運行,較為合理。并網負荷的功率因數,電力部門的要求也十分嚴酷,劃定功率因數必需為0.8。如少發無功處罰、多發無功獎勵,獎罰以0.8為尺度,低0.01獎當月上網電費的0.1%,高0.01罰當月上網電費的0.5%,即獎一罰五的劃定。電力部門的劃定雖然十分嚴酷,但我們電站在分歧季節,憑據水量和負荷變化的特點,合理地調整發機電的功率因數,每一年不單保證自供區無功負荷的需要,而且還受電網多發無功的獎勵。  

  合理調整發機電的功率因數,必需注重幾個問題,即針對分歧運行季節的特點,準確地進行調整。  

  對于徑流式沒有調理能力的小水電站,在雨季水量充沛時,電站內多臺機組都能滿負荷運行,這時候應把發機電的功率因數調到0.85~0.9左右,讓發機電多發有功,少發無功。《發機電運行規程》中劃定:功率因數以0.8為好,不得跨越0.95,需要時方可在功率因數為1的情況下運行。說明功率因數調整稍高一點合適規程要求。另外一方面,在知足負荷運行時,功率因數不宜調得太低。這是由于,當發機電的功率因數從額定值到零的范圍內變更時,它的有功出力應憑據轉子電流的允許值而適當下降,因功率因數愈低,定子電流的無功份量也愈年夜,轉子電流也愈年夜,這可能使轉子線圈溫度跨越允許溫升,所以在滿負荷運行時必需把發機電的功率因數調高。  

      訊期水量充沛時水電站提高功率因數運行,多發有功、少發無功,對于電網也是可行的。因在汛期機組開的多,電網的無功負荷也相對過剩,其實不會因小水電站機組在汛期功率因數適當提高了,電網內的無功負荷就會削減很多。如一旦電網功率因數太低,可以姑且投進電容器裝配,進行無功抵償。  

  并網運行的水電站,在汛期水量充沛機組滿負荷運行時,經常會泛起發機電端電壓太高的現象,如端電壓太高,功率因數也應適當提高。但端電壓太高時,為了保證機組的平安運行,必需削減機組的出力。如我們丹東水電站,在前幾年汛期三臺機組滿負荷運行時,端電壓高到達7.2kV,高出額定電壓6.3kV的14%。憑據統計,今朝很多上網運行的小水電站,都存在有上述現象,端電壓太高,影響了水電站的平安運行,容易引發各類事故的發生,電器裝備元、器件容易擊穿燒毀。端電壓太高,對于運行年限長,盡緣老化或機組有潛在性盡緣缺陷的發機電,會引發盡緣擊穿,嚴重時造成發機電著火或冒煙。當端電壓高于105%額定電壓時,由于磁通飽和,使發機電的鐵損增加,鐵芯發燒,發機電效率下降,加速盡緣老化。由于端電壓太高,不能不削減機組負荷,棄水發電,浪費貴重的水力資本,影響了電站的經濟效益。適當提多發機電的功率因數,可以使發機電的端電壓下降,但不能解決端電壓太高的基本問題,端電壓太高是由以下幾方面引發的:①電網在汛期時負荷泛起供年夜于求現象,出格是無功負荷過剩,提高了電網電壓,使發機電出口電壓升高;②電站并網線線路損跨越劃定,造成線路壓降年夜;③兩頭的變壓器分接開關位置選擇的不妥。憑據以上情況,電站應對線路進行改造,對分接開關位置進行重新調整。  

  并網運行的水電站,由于在枯水期來水量減小,機組都不能滿負荷運行,這時候可以把發機電功率因數調低到0.7~0.75左右。在有功不變的情況下,盡量多發無功。我們丹東電站在枯水期運行時,總負荷只有1400~1500kW。這時候讓1臺1250kW機組帶900~1000kW負荷,630kW機組帶400~500kW負荷,功率因數都調整到0.75以下,同時還有1臺1250kW機組在停運狀態。由于在枯水期年夜電網系統的功率因數也相對較低,也需用投進電容器的法子來抵償無功的不足。憑據這類情況,我們積極向電網部門建議,把停運的1250kW機組做調相運行。我們電站機組調相運行為電網送無功有以下條件:①機組為臥式機組,機組中心線高于尾水位1.9m,不需要向尾水管壓氣,就可到達調相運行的目的;②電站并網為10kV并網,距年夜電網升壓站僅有3km,處在負荷的中心,向年夜電網抵償無功的技術條件允許,電力部門可以按無功電量計較電費,這樣電站可以充實哄騙枯水期水少機不停,提高電站的經濟效益。  

      當發機電在低功率因數下運行時,運行人員必需認真監視發機電的溫升情況,做到隨時調整,避免溫升跨越允許值。  

  當發機電在調相運行時,若是電站尾水位高于水輪機的中心線,應當注重向尾水管內壓氣,保證蝸殼內不充水。如蝸殼內有水流,機組在旋轉時,遭到較年夜阻力,要消耗一定有功。電站還應計較1kW·h有功能發幾kW·h無功,做到調相的經濟運行。同時要增強與電網調劑的聯系,依照電網功率因數的變化增減無功負荷。 

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