承德市小水電站功率因數(shù)調(diào)整與維護

□ 田樹鵬

在河北省承德市小水電站的運行管理工作中，發(fā)電機的功率因數(shù)是一個需要經(jīng)常調(diào)整的參數(shù)，根據(jù)小水電站季節(jié)性來水量變化等特點，合理調(diào)整發(fā)電機出力，滿足無功負荷的需求，以解決發(fā)電機處于滿負荷運行時出口端電壓偏高的問題，對農(nóng)村小水電站的安全運行及電站經(jīng)濟效益的提高，意義重大。

農(nóng)村小水電站根據(jù)枯、豐季節(jié)的來水量特點，科學合理調(diào)整發(fā)電機出力，使發(fā)電機組處于最佳運行狀態(tài)。對于徑流式?jīng)]有調(diào)節(jié)能力的小水電站，如豐寧縣七道河水電站，在雨季水量充足時，水電站內(nèi)3臺機組基本都可以滿負荷運行，這時，應(yīng)把發(fā)電機的功率因數(shù)調(diào)到0.81～0.85左右，讓發(fā)電機多發(fā)有功電量，少發(fā)無功電量，抓住有利時機向電網(wǎng)輸送更多的上網(wǎng)電量，對于具有調(diào)節(jié)性能的小型水電站，如豐寧黃土梁水庫電站，當水庫高水位情況下，可少發(fā)無功電量，多發(fā)有功電量；在水庫低水位情況，可多發(fā)無功電量，以補充華北電網(wǎng)無功的不足。一般發(fā)電機的額定功率因數(shù)為0.8，最高不能超過0.95，否則，發(fā)電機容易發(fā)生進相運行。在滿足負荷經(jīng)濟運行情況下，出力不應(yīng)調(diào)得太低，當發(fā)電機有功出力一定時，功率因數(shù)從額定值到零的范圍內(nèi)變動時，轉(zhuǎn)子電流會增大，當轉(zhuǎn)子電流處于額定值時，勢必降低有功出力。功率因數(shù)調(diào)整的越小，轉(zhuǎn)子電流則需要調(diào)大，從而使轉(zhuǎn)子線圈溫度超過允許溫升，所以在滿負荷運行時應(yīng)盡量將水輪發(fā)電機的出力調(diào)高一些，有利于發(fā)電機的安全運行。

汛期水量充足時，在華北電網(wǎng)無特別要求時，水電站可調(diào)高功率因數(shù)運行，多發(fā)有功電量、少發(fā)無功電量。主汛期，承德市地方水電站發(fā)電機組運行數(shù)量多，電網(wǎng)裝設(shè)有一定的無功補償裝置，如一旦華北電網(wǎng)力率偏高，電網(wǎng)各變電站的無功補償裝置，比如電容補償器、調(diào)相機可自動投入運行，進行無功補償，以鼓勵農(nóng)村小水電站多發(fā)有功電量，充分把國家在可清潔再生能源方面的優(yōu)惠政策落到實處。河北承德市并網(wǎng)運行的小水電站，在汛期來水量充足機組滿負荷運行時，經(jīng)常會產(chǎn)生發(fā)電機端電壓偏高現(xiàn)象。端電壓過高，為了保證發(fā)電機組的安全運行，就得降低發(fā)電機組的有功出力。例如隆化老陡山水電站，在農(nóng)網(wǎng)改造前，由于供電線路設(shè)計不合理，汛期發(fā)電機組滿負荷運行時，夜間發(fā)電機端電壓最高達到7.0kV，高出發(fā)電機端額定電壓6.3kV的10%，這樣并網(wǎng)運行時，容易造成發(fā)電機組及電氣設(shè)備絕緣老化擊穿，嚴重時造成發(fā)電機著火或冒煙。當端電壓高于1.05倍額定電壓時，由于磁通飽和，電磁渦流造成發(fā)電機鐵芯發(fā)熱，發(fā)電機效率下降，加速絕緣老化。由于端電壓過高，不得不減少機組發(fā)電有功出力，汛期雨水充足時要提閘棄水，浪費極為珍貴的水能資源，影響電站的經(jīng)濟效益。在條件容許情況下，適當提高發(fā)電機的功率因數(shù)，可降低發(fā)電機的端電壓，但不能解決端電壓過高的根本問題，特別是華北網(wǎng)普遍存在并網(wǎng)接口電壓過高。華北電網(wǎng)與承德市地方小水電站發(fā)電機組好比大馬和小車的關(guān)系，由于電網(wǎng)端電壓較高且容量巨大，造成承德市小水電站往華北電網(wǎng)送電無任何主動權(quán)而言，只有跟著華北電網(wǎng)同步運行，恰似發(fā)電機變成了電動機。為了能夠在汛期多發(fā)有功電量同時還能滿足并網(wǎng)條件，只有調(diào)整升壓站主變壓器的分接頭開關(guān)，最大限度地向電網(wǎng)輸送電量。

并網(wǎng)運行的小水電站，由于枯水期來水量減小，水庫水位通常處正常偏低水位，機組有功出力一般不能滿負荷運行，這個季節(jié)，可以適當調(diào)低發(fā)電機出力，功率因數(shù)處在0.60～0.70左右運行，在有功出力不變的情況下，盡量多發(fā)無功電量，以補充電網(wǎng)的無功，發(fā)電機相當于調(diào)相機運行，對電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行十分有利，體現(xiàn)了水力發(fā)電和電網(wǎng)輸電的互利共贏的關(guān)系。

總之，在符合華北電網(wǎng)整體要求的情況下，承德小水電站可根據(jù)實際來水量以及發(fā)電機組和升壓站等情況，科學調(diào)度，合理安排各水電站發(fā)電機組的出力，不但可以最大程度地保證所發(fā)的電能質(zhì)量和水電站運行安全，而且可以使水電站獲得最高的經(jīng)濟效益。這是我從事承德水力發(fā)電基層工作20多年的親身體會。我們國家要想真正落實好可清潔再生能源相關(guān)優(yōu)惠政策，就應(yīng)該把農(nóng)村小水電和國家電網(wǎng)統(tǒng)一管理起來，真正做到發(fā)電輸電分開，輸電配電分開，消除壟斷，公平競爭，競價上網(wǎng)，為農(nóng)村小水電等可再生清潔能源及時足額并網(wǎng)發(fā)電構(gòu)建良好平臺，只有水電產(chǎn)業(yè)構(gòu)成規(guī)模且逐步擴大，從而把全國單位耗煤發(fā)電產(chǎn)業(yè)比例漸漸降下來，才能從根本上有效配合生態(tài)環(huán)境保護和建設(shè)，特別是防治空氣污染。所以，目前全國水電農(nóng)村電氣化縣項目和以電代燃料水力發(fā)電項目都是“功在當代，利在千秋”的偉大功業(yè)。國家應(yīng)在這些項目方面繼續(xù)加大資金扶持力度，把好事辦好，還后代子孫碧水晴天?！?/p>