小水电无功电量不足的原因和处理方法

孙宏明

[摘要]目前小水电站，因受电网电压波动影响，无功上网时有不足，这种情况不但影响了小水电站的经济运行，也关系到电网的供电质量。降损节能、提高效率旨在提高电网的供电质量和供电电压水平，而小水电上网电能质量的好坏也直接关系到电网和小水电的安全、经济、高效、可靠运行。

[关键词]小水电 无功电量 不足 方法

中图分类号：TM7文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0520027－01

小水电无功电量不足不但降低用电设备的工作效率，也降低电气设备的使用寿命。满足电网对小水电无功电量的要求，是小水电和电网降损节能、提高效率的重要管理手段和科学的技术保障。经济有效解决小水电无功上网电量不足对水电站经济、高效、安全、可靠运行至关重要。现对小水电无功电量不足原因及处理方法进行分析。

一、无功电量的重要性

电力系统无功电量不足对电力系统的安全、经济、可靠运行将产生很大影响，无功电量是衡量和考核电网电能质量的重要技术指标和经济指标之一。小水电无功上网电量是电力系统考核小水电站电能质量的重要指标，无功上网电量直接与小水电的经济运行挂钩。

二、小水电无功电量不足的原因

1．小水电站大部分建在偏远山区，上网线路半经大，用电负荷变化大，加之农村小型水电站上网电压等级较低，一般大都在10kv电压等级，后夜电压高达11kv以上，按电力变压器的最低档电压反眏到低压侧电压在0.45kv左右，直接影响小水电的无功上网电量不足。2．有的电站一般正常运行是不需要无功补偿的，但由于电站每年的溢洪次数较多，溢洪量大，为了减少弃水量，机组可以增发10%有功，而减发无功电（在保持发电机的视在功率，定子额定电流，机组的机械性能允许的情况下），造成上网无功电不足。

三、改善小水电无功上网电量不足的方法

（一）改善励磁条件

改善励磁条件，增大励磁电流的是改善上网无功电量不足和供电质量的重要方法，励磁控制质量的好坏直接影响上网电量质量和电力系统的供电质量，但这种方法不能完全有效解决小水电尤其是农村偏远、上网条件较差的小水电站，当电网电压夜间过高时，增大励磁电流是有限的，即使超出增大励磁电流发电机额定值范围，有些电站不但不能满足无功上网的需要，长期超出发电机额定电压值运行对发电机绝缘和使用寿命有很大影响。

（二）增设电力电容

电力电容器作为补偿装置，具有安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自动损耗小（每Kvar功功率损耗约为0.3～0.4%以下）等优点，是当前国内外广泛采用的补偿方面。这种方法的缺点是电力电容器使用寿命较短；无功出力与运行电压平方成正比，当电力系统运行电压降低，补偿效果降低。

（三）利用发电设备调相运行

对径流式电站，在枯水期可以利用水电站多余的机组改变为调相运行，向电网发送无功。缺点是时间局限性强。水电站调相运行的方式有两种：1.水轮发电机组不分开。按照发电机运行时并车步骤及操作方法，将机组并入电网运行，随之将水轮机导水叶逐渐关小直至全关，停止向水轮机供水。根据电网的无功余缺状况，调整发电机转子励磁电流大小，使机组处于“过激”或“欠激”状态下运行，机组便根据电网的需要输出感性或容性无功，以弥补电网无功的不足。2.水轮机和发电机分开。对较长时间或专用作调相机运行的水轮发电机组，为了减少有功的消耗和水轮机的磨损，应将水轮机与发电机的联接分开，用发电机作为调相机运行。对这种发电机与水轮机分离的状况，必须采用其他方法或另用专门的原动机来带动发电机，一般采用“异步启动”法将三相电源直接加到作调相机的发电机三相定子绕组下，借助异步转矩的作用启动发电机并加速。调相机拉入同步后，根据电网需要调整励磁电流大小，便可向电网输出无功。

（四）改变变压器调压范围

改变主变压器变压比及调压范围，也是有效改善水电站无功上网电量不足的有效措施，是增大无功上网电量的有效途径之一。通过对小水电站电气运行理论分析，改变变压器的变压比即匝数比，可有效改善无功上网电量不足。在保持发电机端电压400V±5%不变，增大主变压器高压侧电压值的变压器设计方法，从而改变高低压侧电压有效值，并利用变压器分接开关增大变压器电压调整范围，升高上网电压，满足无功上网电量。该方法对新建和技改水电站在更换主变压器时，根据电网电压变化幅度范围，进行计算分析，在购置设备时提供加工技术数据，该方法基本不需二次投资和增加投资，可有效提高无功上网电量。存在问题是：改变变压比是单一的追求小水电无功上网的经济利益，小水电占电力网比重大时，对电力系统电压质量产生影响。

四、改善无功上网不足的经济效益和社会效益

（一）经济效益

解决水电站无功电量上网的不足，满足电网对水电站无功电量的技术和经济考核，提高水电运行功率因数值，保证小水电上网电能质量，解决电网因少发无功电量而受经济处罚的经济损失，提高水电运行的经济效益，增加水电经济收入。如某电站0.2万kW机组一般正常运行是不需要无功补偿的，但由于水库每年的溢洪次数较多，溢洪量大，为了减少弃水量，机组可以增发至0.22～0.23万kW有功，而减发无功电（在保持发电机的视在功率，定子额定电流，机组的机械性能允许的情况下）。该电站根据实际情况在10kV高压侧并联900kVar电容器组成套装置作无功补偿。900kVar 成套装置，成本约为20万元。按一年溢洪达个月，则估算增发有功为年1000h，1000×300=30万kWh/a，按0.4元/kWh计算，年增收12万元，成本在两年内可以回收，经济效益是很明显的。但要根据电站多年水位，库容数据，年溢洪量多少，溢洪时间天数等，取得有效数据，作综合分析，正确选择电容器容量。

（二）社会效益

提高电力系统供电质量，保障电力网络运行的可靠性、安全性和经济性，解决小水电站无功上网电量不足，对改善电网功率因数、降低电网电能损失，提高电气设备运行效率，为构建节约、和谐、生态、环保型社会将产生巨大的社会效益。

参考文献：

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[2]方大千，变压器速查速算手册，北京：中国水利水电出版社，2004.

[3]陈德坤，小水电所发无功受并网电压波动影响，小水电，2002.

[4]进网作业电工培训教材下册，辽宁科学技术出版社，1992.