并网小水电无功不足及其改善措施

电力18讯：    1 问题的提出

龙游县电力负荷不断增加，缺电严重，当地因地制宜建起了小水电站。这些小水电通过10 kV配电线路或分支线接入电网，小水电在一定程度上缓解了电力不足，但因这些并网的小水电机组发出的基本全是有功功率，发电机运行在“欠励磁”状态，发电机从电网中吸取感性无功功率以维持机组运行，因而使并网线路功率因数降低，加大了电网的有功损耗。

2 并网小水电无功出力不足的原因分析

2.1 设备因素

线路参数不合适。入网线路较长、电压等级不高、导线截面偏小。

升压变压器选用不当。小水电在配置主变压器时，由于种种原因，购不到合适的升压变压器，以降压变压器作升压变压器使用，这时有可能使发电机的机端电压要升高到1.1~1.15倍左右的额定电压才能并网发电。发电机机端电压升高，因而导致发电机的功率因数值也随之升高，功率因数上升，从而也就限制了无功的输出。

发电机的励磁系统容量不足。运行中，随着并网机组所带负荷的增加，机端电压相应升高。当机端电压达到1.05Ue时，定子铁芯已经饱和，在电枢反应去磁作用下，需励磁电流加大，增加励磁电流无功出力和机端电压虽然稍有增加，但发热严重，限制了励磁调节，也就限制了无功输出。

2.2 管理因素

根据政策，目前收购的上网电，在计量计费点，按功率因数等于0.8计算，即1 kWh有功配0.75 kvarh无功收购，并按欠3 kvarh扣除1 kWh有功。虽然这样，对于径流式小水电，在丰水期，为了尽量减少弃水，抢发有功，减发无功，宁可扣除部分电费，造成发无功不足的现象。

大部分的小水电发电机只有手动励磁系统，有些虽然有比较先进的自动励磁装置，但值班人员有意关掉该系统，而启用手动励磁装置。没有根据有功输出的大小相应调节无功输出的比例，即没有按功率因数保持在0.8左右并网运行。

值班人员错误地认为向电网发无功，必然影响有功的输出，有意将励磁调至最小，造成发电机在“欠励磁”状态下运行，加重电网中的无功负担，造成不应有的有功损耗。

3 改善并网小水电发无功不足的措施

做好调度工作。加强调度管理，小水电上网发电必须服从供电局的统一调度管理，遵守调度规程，执行调度命令，做好运行记录。

对于有水库的电站，要充分利用和调节水库库容，利用水库水源的调节能力，调节水轮发电机组发电能力，控制有功出力，多发无功。在枯水季节，自然来水量小，利用库容调节发电能力，在不溢洪弃水的前提下，保持一定的发电能力，降低有功出力，使发电机转子保持在额定励磁电流下运行。这样，发电机可以带满无功负荷运行，为电网多送无功。

整改线路或在较近处并网。改造陈旧、导线截面较小的线路，更换较大截面的导线。在较近处并网以减少并网线路的阻抗，降低线路压降，以降低发电机的运行电压，保持发电机应有的出力。

调换或改造升压变压器。在条件允许的情况下，可考虑调换一台符合要求的升压变压器。

其次是对现行的变压器进行改造，在铁芯空间允许的情况下，可采用增加变压器绕组匝数，以原绕组的10%为限，匝数增加后，将三档的抽头按原要求进行改接。

改善发电机的励磁系统。使发电机在额定有功出力下能发出额定的无功功率，提高发电机的励磁电流，增加励磁系统的容量或者配备自动励磁装置。

安装并联电容器，进行无功补偿。龙游县小水电大多为0.4 kV的低压发电机组，可以采用整套的低压电容器补偿屏。在小水电站的低压母线上进行无功补偿。补偿容量按功率因数不大于0.85为标准。这样既节能又满足小水电站的功率因数符合标准。

安排适当的调相机组。对靠近负荷中心和处在电网末端的农村小水电站，可考虑设置容量为50％左右的专用调相机组，以便就近向电力用户供应无功，这对节能降损和改善供电质量是极为有利的。

对径流式电站，因电站无调节能力，电站要多发有功以减少弃水，可根据电站及电网的实际情况，相应设置一定容量的备用调相机组。

为小水电安装带无功补偿控制箱的计量箱。安装此计量箱可保证各小水电站在其上网期间功率因数小于0.85时，正确计量上网的电量，功率因数大于0.85该计量箱中止计量上网电量，即自动中止发电机上网发电，以保证小水电站在上网时必须同时输出一定的无功电能。