[行业技术文章]水电站发电机功率因数的调整

      摘要: 合理调整机电功率因数，保证系统的无功需求，是电站运行的一项重要工作。本文主要讲述发机电在各类运行工况下，若何调整功率因数，使电站既多发有功，又知足了系统的无功需求，以提高电站的经济效益问题。

　　在水电站的运行工作中，发机电的功率因数是经常调整的一个参数，怎样凭据水电站季节性水变化较年夜、发机电负荷不均的特点，合理地调整发机电功率因数，知足系统无功负荷的需求，解决在满负荷运行时发机电端电压偏高的问题。对水电站的平安运行及提高电站的经济效益，有着重要的意义。  

　　泛爱县丹东水电站是丹河流域梯级开发的一座引水式水电站，电站总装机容为3130kW，其中有两台为1250kW和一台630kW水轮发机电组。发机电额定电压为6.3kV，发机电功率因数为0.8，三台发机电均为同步发机电。电站年发电1400万kW·h。1995年与年夜电网并网，同时电站有自力的自供区。每一年上网与自供负荷的比例为三比一。  

　　由于电站的供电系统有两个部门组成，电站必需合理调整发机电的功率因数，以知足两个系统对无功的需求。在电站自供区内，共安装有变压器容3000kVA，变压器近40台，而且多为老式高耗能变压器，用电负荷变化年夜，无功负荷需求也年夜。10kV线路上和400V低压用户均未安装电容器。如用安装电容器来抵偿无功，提高自供区内线路的功率因数，一次性投资年夜，电容器运行维护费用高，经常还会泛起"过补"现象。是以经由过程对电站发机电功率因数进行当令调整，弥补自供区线路的无功负荷，提高线路的经济运行，较为合理。并网负荷的功率因数，电力部门的要求也十分严酷，划定功率因数必需为0.8。如少发无功处罚、多发无功奖励，奖罚以0.8为尺度，低0.01奖当月上网电费的0.1%，高0.01罚当月上网电费的0.5%，即奖一罚五的划定。电力部门的划定虽然十分严酷，但我们电站在分歧季节，凭据水和负荷变化的特点，合理地调整发机电的功率因数，每一年不单保证自供区无功负荷的需要，而且还受电网多发无功的奖励。  

　　合理调整发机电的功率因数，必需注重几个问题，即针对分歧运行季节的特点，准确地进行调整。  

　　对于径流式没有调理能力的小水电站，在雨季水充沛时，电站内多台机组都能满负荷运行，这时候应把发机电的功率因数调到0.85～0.9左右，让发机电多发有功，少发无功。《发机电运行规程》中划定：功率因数以0.8为好，不得跨越0.95，需要时方可在功率因数为1的情况下运行。说明功率因数调整稍高一点合适规程要求。另外一方面，在知足负荷运行时，功率因数不宜调得太低。这是由于，当发机电的功率因数从额定值到零的范围内变更时，它的有功出力应凭据转子电流的允许值而适当下降，因功率因数愈低，定子电流的无功份也愈年夜，转子电流也愈年夜，这可能使转子线圈温度跨越允许温升，所以在满负荷运行时必需把发机电的功率因数调高。  

      讯期水充沛时水电站提高功率因数运行，多发有功、少发无功，对于电网也是可行的。因在汛期机组开的多，电网的无功负荷也相对过剩，其实不会因小水电站机组在汛期功率因数适当提高了，电网内的无功负荷就会削减很多。如一旦电网功率因数太低，可以姑且投进电容器装配，进行无功抵偿。  

　　并网运行的水电站，在汛期水充沛机组满负荷运行时，经常会泛起发机电端电压太高的现象，如端电压太高，功率因数也应适当提高。但端电压太高时，为了保证机组的平安运行，必需削减机组的出力。如我们丹东水电站，在前几年汛期三台机组满负荷运行时，端电压高到达7.2kV，高出额定电压6.3kV的14%。凭据统计，今朝很多上网运行的小水电站，都存在有上述现象，端电压太高，影响了水电站的平安运行，容易引发各类事故的发生，电器装备元、器件容易击穿烧毁。端电压太高，对于运行年限长，尽缘老化或机组有潜在性尽缘缺陷的发机电，会引发尽缘击穿，严重时造成发机电着火或冒*。当端电压高于105%额定电压时，由于磁通饱和，使发机电的铁损增加，铁芯发烧，发机电效率下降，加速尽缘老化。由于端电压太高，不能不削减机组负荷，弃水发电，浪费贵重的水力资本，影响了电站的经济效益。适当提多发机电的功率因数，可以使发机电的端电压下降，但不能解决端电压太高的基本问题，端电压太高是由以下几方面引发的：①电网在汛期时负荷泛起供年夜于求现象，出格是无功负荷过剩，提高了电网电压，使发机电出口电压升高；②电站并网线线路损跨越划定，造成线路压降年夜；③两头的变压器分接开关位置选择的不妥。凭据以上情况，电站应对线路进行改造，对分接开关位置进行重新调整。  

　　并网运行的水电站，由于在枯水期来水减小，机组都不能满负荷运行，这时候可以把发机电功率因数调低到0.7～0.75左右。在有功不变的情况下，尽多发无功。我们丹东电站在枯水期运行时，总负荷只有1400～1500kW。这时候让1台1250kW机组带900～1000kW负荷，630kW机组带400～500kW负荷，功率因数都调整到0.75以下，同时还有1台1250kW机组在停运状态。由于在枯水期年夜电网系统的功率因数也相对较低，也需用投进电容器的法子来抵偿无功的不足。凭据这类情况，我们积极向电网部门建议，把停运的1250kW机组做调相运行。我们电站机组调相运行为电网送无功有以下条件:①机组为卧式机组，机组中心线高于尾水位1.9m，不需要向尾水管压气，就可到达调相运行的目的；②电站并网为10kV并网，距年夜电网升压站3km，处在负荷的中心，向年夜电网抵偿无功的技术条件允许，电力部门可以按无功电计较电费，这样电站可以充实哄骗枯水期水少机不停，提高电站的经济效益。  

      当发机电在低功率因数下运行时，运行人员必需认真监视发机电的温升情况，做到调整，避免温升跨越允许值。  

　　当发机电在调相运行时，若是电站尾水位高于水轮机的中心线，应当注重向尾水管内压气，保证蜗壳内不充水。如蜗壳内有水流，机组在旋转时，遭到较年夜阻力，要消耗一定有功。电站还应计较1kW·h有功能发几kW·h无功，做到调相的经济运行。同时要增强与电网调剂的联系，依照电网功率因数的变化增减无功负荷。