無功補償裝置在小水電的應(yīng)用

北極星智能電網(wǎng)在線訊:無功補償裝置是依據(jù)無功功率不從電源和線路上取得，而是按照消耗無功功率的大小就地取得，以充分利用電源(發(fā)電機)和線路的功率，從而達(dá)到減少電能損耗這一原理制成的一種裝置。近年來，此裝置在用電企業(yè)和供電局中普遍采用，取得十分好的經(jīng)濟效益，證明這是一項十分成熟的技術(shù)。由于種種原因，未見在小水電中應(yīng)用的報道。黔東南州地方電力總公司，為了解決紅旗水力發(fā)電廠增加出力的問題，應(yīng)用了無功補償裝置這一技術(shù)，達(dá)到機組增容的目的，也取得了相當(dāng)好的效果。

紅旗水力發(fā)電廠概況

黔東南州地方電力總公司屬下的紅旗水力發(fā)電廠，座落在鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣涌溪鄉(xiāng)，屬于沅江支流的舞陽河上，距鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣城13km。電廠于1971年開工建設(shè)，1981年投產(chǎn)發(fā)電。電廠共裝機四臺，單機容量3200kw，總?cè)萘?2800kw。水輪機額定水頭34.5m，額定流量12.6m3/s，額定出力3380kw。主接線采用單母分段的方式向舞陽河地方電網(wǎng)供電，由紅旗電廠、觀音巖電廠和諸葛洞電廠組成的舞陽河地方電網(wǎng)在鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣城，再由鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣城向國電凱里供電局上網(wǎng)。線路長10km，電壓35kv�？値烊�4740萬m3，有效庫容2040m3，大壩高56m，溢流面高程503m，原先是無控制的自由壩頂溢流。1986年，在壩頂加裝六扇閘門，門長10m，高5.2m。這樣，提高了水頭，增加了庫容。1990年，上游的觀音巖電廠投產(chǎn)發(fā)電，增加了紅旗電廠的徑流量。有了上述兩個變化，使提高電廠出力有了可能。

增容改造的由來

1994年，3#、4#發(fā)電機定子線圈絕緣老化，決定更換定子線圈，此項工作由原生產(chǎn)廠家天津發(fā)電設(shè)備廠承擔(dān)。廠家建議，他們的水輪機出力可以提高，是否在更換線圈時，連同發(fā)電機增容一起考慮。即使現(xiàn)在不按增容運行，也為以后增容創(chuàng)造條件。廠家建議增容到3800kw。我們采納了廠家建議，發(fā)電機線圈按3800kw更換。當(dāng)時更換線圈，主要是解決絕緣問題，增容只是次要的考慮。線圈更換之后，按說3#、4#機可以按3800kw出力運行，但由于諸多原因，直到2002年都是按3200kw運行。其中主要原因之一，就是主變和線路未改造，主變和線路的容量仍然在限制發(fā)電機的出力。直到2002年底，我們在聯(lián)網(wǎng)點加裝了無功補償裝置，克服了主變和線路容量不夠大這個難題，增容才得以實現(xiàn)。

加裝無功補償裝置實現(xiàn)增容運行

由于行業(yè)和商業(yè)的原因，以往一說到發(fā)電廠增容改造，發(fā)電機廠家就推薦改造發(fā)電機線圈的辦法，但這不是唯一的辦法。無功補償裝置廠家，也只是注重用電企業(yè)和供電局。這次，我們把無功補償裝置用于水力發(fā)電廠，取得了很好的效果。

2002年，省水利廳發(fā)文，批準(zhǔn)紅旗水力發(fā)電廠進(jìn)行增容技術(shù)改造，即對3#、4#機進(jìn)行增容改造增至單機3800kw。由于線圈改造工作已于94年完成，此次只對主變壓器和全廠的電氣控制保護(hù)設(shè)備進(jìn)行改造。因為控制保護(hù)部分與增容關(guān)系不大，本文不贅述了，只談一談如何解決主變和線路的問題。

當(dāng)時我們考慮，發(fā)電機增容，主變增容，但線路不改造，就還有一個瓶頸，還是達(dá)不到增加出力的目的。如果主變、線路不改造而在鎮(zhèn)遠(yuǎn)加裝無功補償裝置，減少無功電流的輸送，提高電廠運行的功率因數(shù)，就可以達(dá)到提高發(fā)電廠有功出力的目的，達(dá)到增容的要求。

要使主變和線路電流不超過增容改造前的水平，只要發(fā)電機增容后還保持增容前的電流即原來的額定電流就可以了。這可以通過提高發(fā)電機運行的功率因數(shù)來達(dá)到。發(fā)電機原額定功率3200kw，電壓6.3kv，電流366.5A，功率因數(shù)為0.8。增容為3800kw，要使電流不變，功率因數(shù)為cos=0.95在鎮(zhèn)遠(yuǎn)加裝無功補償裝置，我們還有另外一層考慮。我們在鎮(zhèn)遠(yuǎn)與凱里供電局聯(lián)網(wǎng)，上網(wǎng)功率因數(shù)按0.8考核，并且以上網(wǎng)的無功電能折算上網(wǎng)的有功電能，我們在鎮(zhèn)遠(yuǎn)的功率因數(shù)達(dá)0.86或以上。如果紅旗電廠按增容后的出力運行，上網(wǎng)的功率因數(shù)將更高。為了解決這個問題，只有在鎮(zhèn)遠(yuǎn)(聯(lián)網(wǎng)點)裝設(shè)無功補償裝置才能解決(才能保證上網(wǎng)的功率因數(shù)為0.8)。

經(jīng)過反復(fù)認(rèn)真的論證，我們決定暫緩主變改造，而在鎮(zhèn)遠(yuǎn)開關(guān)站加裝無功補償裝置。委托湖南紫光測控有限公司設(shè)計和提供設(shè)備。補償容量為7200KVAR。主要設(shè)備有濾波電容器24只，濾波電抗器3臺，六氟化硫開關(guān)一臺，電容測控裝置一套，放電PT3臺。設(shè)備于2002年12月投入運行，總造價(設(shè)備和土建、征地)120.78萬元。在試運行期間測試，紅旗電廠輸送有功功率14000kw，即3#、4#機按有功功率3800kw，cos為0.95運行，1#、2#機按3200kw，cos為0.8運行。無功補償裝置輸出無功功率為6500～7000KVAR，開關(guān)站母線電壓為38～38.5KV，上網(wǎng)功率因數(shù)為0.8，完全達(dá)到了預(yù)期的要求。