摘要: 合理調(diào)整機(jī)電功率因數(shù)，保證系統(tǒng)的無(wú)功需求，是電站運(yùn)行的一項(xiàng)重要工作。本文主要講述發(fā)機(jī)電在各類運(yùn)行工況下，若何調(diào)整功率因數(shù)，使電站既多發(fā)有功，又知足了系統(tǒng)的無(wú)功需求，以提高電站的經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題。

在水電站的運(yùn)行工作中，發(fā)機(jī)電的功率因數(shù)是經(jīng)常調(diào)整的一個(gè)參數(shù)，怎樣憑據(jù)水電站季節(jié)性水量變化較年夜、發(fā)機(jī)電負(fù)荷不均的特點(diǎn)，合理地調(diào)整發(fā)機(jī)電功率因數(shù)，知足系統(tǒng)無(wú)功負(fù)荷的需求，解決在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)發(fā)機(jī)電端電壓偏高的問(wèn)題。對(duì)水電站的平安運(yùn)行及提高電站的經(jīng)濟(jì)效益，有著重要的意義。   

泛愛(ài)縣丹東水電站是丹河流域梯級(jí)開(kāi)發(fā)的一座引水式水電站，電站總裝機(jī)容量為3130kW，其中有兩臺(tái)為1250kW和一臺(tái)630kW水輪發(fā)機(jī)電組。發(fā)機(jī)電額定電壓為6.3kV，發(fā)機(jī)電功率因數(shù)為0.8，三臺(tái)發(fā)機(jī)電均為同步發(fā)機(jī)電。電站年發(fā)電量1400萬(wàn)kW·h。1995年與年夜電網(wǎng)并網(wǎng)，同時(shí)電站有自力的自供區(qū)。每一年上網(wǎng)與自供負(fù)荷的比例為三比一。   

由于電站的供電系統(tǒng)有兩個(gè)部門(mén)組成，電站必需合理調(diào)整發(fā)機(jī)電的功率因數(shù)，以知足兩個(gè)系統(tǒng)對(duì)無(wú)功的需求。在電站自供區(qū)內(nèi)，共安裝有變壓器容量3000kVA，變壓器近40臺(tái)，而且多為老式高耗能變壓器，用電負(fù)荷變化年夜，無(wú)功負(fù)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(lái)抵償無(wú)功，提高自供區(qū)內(nèi)線路的功率因數(shù)，一次性投資年夜，電容器運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，經(jīng)常還會(huì)泛起"過(guò)補(bǔ)"現(xiàn)象。是以經(jīng)由過(guò)程對(duì)電站發(fā)機(jī)電功率因數(shù)進(jìn)行當(dāng)令調(diào)整，彌補(bǔ)自供區(qū)線路的無(wú)功負(fù)荷，提高線路的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，較為合理。并網(wǎng)負(fù)荷的功率因數(shù)，電力部門(mén)的要求也十分嚴(yán)酷，劃定功率因數(shù)必需為0.8。如少發(fā)無(wú)功處罰、多發(fā)無(wú)功獎(jiǎng)勵(lì)，獎(jiǎng)罰以0.8為尺度，低0.01獎(jiǎng)當(dāng)月上網(wǎng)電費(fèi)的0.1%，高0.01罰當(dāng)月上網(wǎng)電費(fèi)的0.5%，即獎(jiǎng)一罰五的劃定。電力部門(mén)的劃定雖然十分嚴(yán)酷，但我們電站在分歧季節(jié)，憑據(jù)水量和負(fù)荷變化的特點(diǎn)，合理地調(diào)整發(fā)機(jī)電的功率因數(shù)，每一年不單保證自供區(qū)無(wú)功負(fù)荷的需要，而且還受電網(wǎng)多發(fā)無(wú)功的獎(jiǎng)勵(lì)。   

合理調(diào)整發(fā)機(jī)電的功率因數(shù)，必需注重幾個(gè)問(wèn)題，即針對(duì)分歧運(yùn)行季節(jié)的特點(diǎn)，準(zhǔn)確地進(jìn)行調(diào)整。   

對(duì)于徑流式?jīng)]有調(diào)理能力的小水電站，在雨季水量充沛時(shí)，電站內(nèi)多臺(tái)機(jī)組都能滿負(fù)荷運(yùn)行，這時(shí)候應(yīng)把發(fā)機(jī)電的功率因數(shù)調(diào)到0.85～0.9左右，讓發(fā)機(jī)電多發(fā)有功，少發(fā)無(wú)功。《發(fā)機(jī)電運(yùn)行規(guī)程》中劃定：功率因數(shù)以0.8為好，不得跨越0.95，需要時(shí)方可在功率因數(shù)為1的情況下運(yùn)行。說(shuō)明功率因數(shù)調(diào)整稍高一點(diǎn)合適規(guī)程要求。另外一方面，在知足負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，功率因數(shù)不宜調(diào)得太低。這是由于，當(dāng)發(fā)機(jī)電的功率因數(shù)從額定值到零的范圍內(nèi)變更時(shí)，它的有功出力應(yīng)憑據(jù)轉(zhuǎn)子電流的允許值而適當(dāng)下降，因功率因數(shù)愈低，定子電流的無(wú)功份量也愈年夜，轉(zhuǎn)子電流也愈年夜，這可能使轉(zhuǎn)子線圈溫度跨越允許溫升，所以在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)必需把發(fā)機(jī)電的功率因數(shù)調(diào)高。   

      訊期水量充沛時(shí)水電站提高功率因數(shù)運(yùn)行，多發(fā)有功、少發(fā)無(wú)功，對(duì)于電網(wǎng)也是可行的。因在汛期機(jī)組開(kāi)的多，電網(wǎng)的無(wú)功負(fù)荷也相對(duì)過(guò)剩，其實(shí)不會(huì)因小水電站機(jī)組在汛期功率因數(shù)適當(dāng)提高了，電網(wǎng)內(nèi)的無(wú)功負(fù)荷就會(huì)削減很多。如一旦電網(wǎng)功率因數(shù)太低，可以姑且投進(jìn)電容器裝配，進(jìn)行無(wú)功抵償。  

并網(wǎng)運(yùn)行的水電站，在汛期水量充沛機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常會(huì)泛起發(fā)機(jī)電端電壓太高的現(xiàn)象，如端電壓太高，功率因數(shù)也應(yīng)適當(dāng)提高。但端電壓太高時(shí)，為了保證機(jī)組的平安運(yùn)行，必需削減機(jī)組的出力。如我們丹東水電站，在前幾年汛期三臺(tái)機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，端電壓zui高到達(dá)7.2kV，高出額定電壓6.3kV的14%。憑據(jù)統(tǒng)計(jì)，今朝很多上網(wǎng)運(yùn)行的小水電站，都存在有上述現(xiàn)象，端電壓太高，影響了水電站的平安運(yùn)行，容易引發(fā)各類事故的發(fā)生，電器裝備元、器件容易擊穿燒毀。端電壓太高，對(duì)于運(yùn)行年限長(zhǎng)，盡緣老化或機(jī)組有潛在性盡緣缺陷的發(fā)機(jī)電，會(huì)引發(fā)盡緣擊穿，嚴(yán)重時(shí)造成發(fā)機(jī)電著火或冒煙。當(dāng)端電壓高于105%額定電壓時(shí)，由于磁通飽和，使發(fā)機(jī)電的鐵損增加，鐵芯發(fā)燒，發(fā)機(jī)電效率下降，加速盡緣老化。由于端電壓太高，不能不削減機(jī)組負(fù)荷，棄水發(fā)電，浪費(fèi)貴重的水力資本，影響了電站的經(jīng)濟(jì)效益。適當(dāng)提多發(fā)機(jī)電的功率因數(shù)，可以使發(fā)機(jī)電的端電壓下降，但不能解決端電壓太高的基本問(wèn)題，端電壓太高是由以下幾方面引發(fā)的：①電網(wǎng)在汛期時(shí)負(fù)荷泛起供年夜于求現(xiàn)象，出格是無(wú)功負(fù)荷過(guò)剩，提高了電網(wǎng)電壓，使發(fā)機(jī)電出口電壓升高；②電站并網(wǎng)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(kāi)關(guān)位置選擇的不妥。憑據(jù)以上情況，電站應(yīng)對(duì)線路進(jìn)行改造，對(duì)分接開(kāi)關(guān)位置進(jìn)行重新調(diào)整。   

并網(wǎng)運(yùn)行的水電站，由于在枯水期來(lái)水量減小，機(jī)組都不能滿負(fù)荷運(yùn)行，這時(shí)候可以把發(fā)機(jī)電功率因數(shù)調(diào)低到0.7～0.75左右。在有功不變的情況下，盡量多發(fā)無(wú)功。我們丹東電站在枯水期運(yùn)行時(shí)，總負(fù)荷只有1400～1500kW。這時(shí)候讓1臺(tái)1250kW機(jī)組帶900～1000kW負(fù)荷，630kW機(jī)組帶400～500kW負(fù)荷，功率因數(shù)都調(diào)整到0.75以下，同時(shí)還有1臺(tái)1250kW機(jī)組在停運(yùn)狀態(tài)。由于在枯水期年夜電網(wǎng)系統(tǒng)的功率因數(shù)也相對(duì)較低，也需用投進(jìn)電容器的法子來(lái)抵償無(wú)功的不足。憑據(jù)這類情況，我們積極向電網(wǎng)部門(mén)建議，把停運(yùn)的1250kW機(jī)組做調(diào)相運(yùn)行。我們電站機(jī)組調(diào)相運(yùn)行為電網(wǎng)送無(wú)功有以下條件:①機(jī)組為臥式機(jī)組，機(jī)組中心線高于尾水位1.9m，不需要向尾水管壓氣，就可到達(dá)調(diào)相運(yùn)行的目的；②電站并網(wǎng)為10kV并網(wǎng)，距年夜電網(wǎng)升壓站僅有3km，處在負(fù)荷的中心，向年夜電網(wǎng)抵償無(wú)功的技術(shù)條件允許，電力部門(mén)可以按無(wú)功電量計(jì)較電費(fèi)，這樣電站可以充實(shí)哄騙枯水期水少機(jī)不停，提高電站的經(jīng)濟(jì)效益。   

      當(dāng)發(fā)機(jī)電在低功率因數(shù)下運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行人員必需認(rèn)真監(jiān)視發(fā)機(jī)電的溫升情況，做到隨時(shí)調(diào)整，避免溫升跨越允許值。  

當(dāng)發(fā)機(jī)電在調(diào)相運(yùn)行時(shí)，若是電站尾水位高于水輪機(jī)的中心線，應(yīng)當(dāng)注重向尾水管內(nèi)壓氣，保證蝸殼內(nèi)不充水。如蝸殼內(nèi)有水流，機(jī)組在旋轉(zhuǎn)時(shí)，遭到較年夜阻力，要消耗一定有功。電站還應(yīng)計(jì)較1kW·h有功能發(fā)幾kW·h無(wú)功，做到調(diào)相的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。同時(shí)要增強(qiáng)與電網(wǎng)調(diào)劑的，依照電網(wǎng)功率因數(shù)的變化增減無(wú)功負(fù)荷。