并网小水电无功不足及其补救措施_水电科技论文发表

并网小水电无功不足及其补救措施
赵国栋
【摘要】地方小水电站在工农业生产中有着举足轻重的作用，但因其分布及结构的特殊性，使得其经济运行工作显得尤为重要。就地方小水电站无功不足的原因及采用何种补救措施提出了自己的看法。
【关键词】小水电站无功补救措施
前言
地方小水电站大多分布在我县各水系的中下游，地理位置处在边远山区。它最大的特点就是分散，即电源点分散，负荷分散；它的最大优点是就地建站、就地成网无需超高压远距离输送。但地方小水电供电负荷以农业和民用负荷为主，用电负荷极不稳定，中、低压供电线路长且覆盖面广，运行中损耗大，经济效益低。
1、小水电无功出力不足的根本原因
1.1 线路参数不合适，致使发电机发出无功减少。主要表现在输电线路电压等级不高，导线截面过小及发电机本身的特性等。
因为电网的电压可以认为是恒定的，而发电机的空载电势可以说也是一定的，所以输电线路越长，导线截面积越小，阻抗越大，则发电机输出的电流越小。如发电机原动力不变，电流中的有功电流分量也基本不变，减小的主要是无功电流分量，所以发电机向电网输送的无功功率减少。
另一方面，如果线路输送有功容量越大，电流有功分量自然变大，相应无功电流分量减少就越多，所以发电机发出的无功功率减少的就越多。从功率三角形可知，当视在功率不变，有功功率增大，无功功率必然减少。
1.2 使用配电的降压变压器做升压主变压器。按国家标准规定，发电机、变压器和用电设备的允许电压变动范围一般为额定电压的±5%。而在电网设计中，一般又规定电网的电压损耗可为10%，即线路末端的电压降可达10%。
多数小水电站是通过较长线路与大电网并联，依靠大电网去转换电能。而大电网10kV供电线路常以10.5kV电压运行，小水电站使用降压变压器做升压主变压器，这时升压主变压器端电压既要与大电网潮流电压平衡，又必须要克服线路阻抗产生的压降△U，因而并网小水电的升压主变压器高压侧端电压UTN要高于大电网运行电压（UN）10.5kV的水平，当导线截面积较小，线路长度较长，输送容量较大时，△U值可能会达1000V左右，即并网升压主变压器高压侧端电压将升到11.5kV运行。当升压主变压器的分接头调到最高档10.5kV时，则变压器低压侧的端电压为UTN=400×11.5/10.5=438.1V。这样将出现两个问题：一是发电机端电压将接近440V，处于低压机组超额定电压运行的极限状态，在生产中是不允许的，二是使用普通降压变压器作升压主变压器，无法满足11.5kV的水平。
1.3发电机实际功率因数高于额定水平，造成欠发无功。发电机铭牌上的额定功率因数，表示输出的有功功率与无功功率应按铭牌规定调节，若输出的有功功率不变，功率因数超过额定水平，则必然是欠发无功功率。
2 并网小水电无功不足的技术补救措施
2.1 调换现运行的升压主变压器。对小水电现使用普通降压变压器作升压主变压器的，调换符合要求的升压主变压器。
2.2 调节发电机励磁电流，增发无功功率。要使发电机在额定有功出力下能送出额定无功功率，就必须提高发电机的励磁电流。
如果系统负荷电流增加或负荷功率因数降低时，发电机端电压降低，此时亦可加大励磁电流，以补偿负荷电流的去磁作用，也能使运行中的发电机多带无功负荷。
2.3 限制发电机中性线上的电流。对于半导体谐波整流励磁发电机来说，当把发电机的中性点与星型负载中性点接通时，会有数值较大的中性线电流通过，会使发电机运行不稳定，甚至产生震荡，因此建议此类发电机中性点在绝缘状态下运行，或在中性线上串联电阻、电抗，限制电流在最小值。
3 并网小水电无功不足的管理补救措施
3.1 做好调度配合管理工作
3.1.1 加强调度管理工作。小水电站可在水量不足时减少发电机有功出力，多发无功，或者在安排检修时，除检修机组外，其余机组可作为调相机运行发送无功，充分利用设备潜力，为电网多送无功。
3.2 整改并网输电线路或在较近处并网
整改并网输电线路一般不易实施，只有在线路大修或增容时才有可能更换较大截面积的导线。改接较近处并网较易实施，在较近处并网可降低并网线路的阻抗，降低输电线路上的电压损耗，以降低发电机运行电压，保证发电机应有出力。
3.3 安装并联电容器，解决欠发无功功率
利用并联电容器补偿无功，大体方案有两种：一种是在小水电站低压母线上进行无功补偿；另一种是在并网计费点装设并联电容器补偿无功。这样既保证小水电送出的有功功率损耗只是在较高功率因数下的损耗，既体现节能，又满足小水电站总的送出功率因数符合标准。