承德市小水电站功率因数调整与维护

□ 田树鹏

在河北省承德市小水电站的运行管理工作中，发电机的功率因数是一个需要经常调整的参数，根据小水电站季节性来水量变化等特点，合理调整发电机出力，满足无功负荷的需求，以解决发电机处于满负荷运行时出口端电压偏高的问题，对农村小水电站的安全运行及电站经济效益的提高，意义重大。

农村小水电站根据枯、丰季节的来水量特点，科学合理调整发电机出力，使发电机组处于最佳运行状态。对于径流式没有调节能力的小水电站，如丰宁县七道河水电站，在雨季水量充足时，水电站内3台机组基本都可以满负荷运行，这时，应把发电机的功率因数调到0.81～0.85左右，让发电机多发有功电量，少发无功电量，抓住有利时机向电网输送更多的上网电量，对于具有调节性能的小型水电站，如丰宁黄土梁水库电站，当水库高水位情况下，可少发无功电量，多发有功电量；在水库低水位情况，可多发无功电量，以补充华北电网无功的不足。一般发电机的额定功率因数为0.8，最高不能超过0.95，否则，发电机容易发生进相运行。在满足负荷经济运行情况下，出力不应调得太低，当发电机有功出力一定时，功率因数从额定值到零的范围内变动时，转子电流会增大，当转子电流处于额定值时，势必降低有功出力。功率因数调整的越小，转子电流则需要调大，从而使转子线圈温度超过允许温升，所以在满负荷运行时应尽量将水轮发电机的出力调高一些，有利于发电机的安全运行。

汛期水量充足时，在华北电网无特别要求时，水电站可调高功率因数运行，多发有功电量、少发无功电量。主汛期，承德市地方水电站发电机组运行数量多，电网装设有一定的无功补偿装置，如一旦华北电网力率偏高，电网各变电站的无功补偿装置，比如电容补偿器、调相机可自动投入运行，进行无功补偿，以鼓励农村小水电站多发有功电量，充分把国家在可清洁再生能源方面的优惠政策落到实处。河北承德市并网运行的小水电站，在汛期来水量充足机组满负荷运行时，经常会产生发电机端电压偏高现象。端电压过高，为了保证发电机组的安全运行，就得降低发电机组的有功出力。例如隆化老陡山水电站，在农网改造前，由于供电线路设计不合理，汛期发电机组满负荷运行时，夜间发电机端电压最高达到7.0kV，高出发电机端额定电压6.3kV的10%，这样并网运行时，容易造成发电机组及电气设备绝缘老化击穿，严重时造成发电机着火或冒烟。当端电压高于1.05倍额定电压时，由于磁通饱和，电磁涡流造成发电机铁芯发热，发电机效率下降，加速绝缘老化。由于端电压过高，不得不减少机组发电有功出力，汛期雨水充足时要提闸弃水，浪费极为珍贵的水能资源，影响电站的经济效益。在条件容许情况下，适当提高发电机的功率因数，可降低发电机的端电压，但不能解决端电压过高的根本问题，特别是华北网普遍存在并网接口电压过高。华北电网与承德市地方小水电站发电机组好比大马和小车的关系，由于电网端电压较高且容量巨大，造成承德市小水电站往华北电网送电无任何主动权而言，只有跟着华北电网同步运行，恰似发电机变成了电动机。为了能够在汛期多发有功电量同时还能满足并网条件，只有调整升压站主变压器的分接头开关，最大限度地向电网输送电量。

并网运行的小水电站，由于枯水期来水量减小，水库水位通常处正常偏低水位，机组有功出力一般不能满负荷运行，这个季节，可以适当调低发电机出力，功率因数处在0.60～0.70左右运行，在有功出力不变的情况下，尽量多发无功电量，以补充电网的无功，发电机相当于调相机运行，对电网安全经济运行十分有利，体现了水力发电和电网输电的互利共赢的关系。

总之，在符合华北电网整体要求的情况下，承德小水电站可根据实际来水量以及发电机组和升压站等情况，科学调度，合理安排各水电站发电机组的出力，不但可以最大程度地保证所发的电能质量和水电站运行安全，而且可以使水电站获得最高的经济效益。这是我从事承德水力发电基层工作20多年的亲身体会。我们国家要想真正落实好可清洁再生能源相关优惠政策，就应该把农村小水电和国家电网统一管理起来，真正做到发电输电分开，输电配电分开，消除垄断，公平竞争，竞价上网，为农村小水电等可再生清洁能源及时足额并网发电构建良好平台，只有水电产业构成规模且逐步扩大，从而把全国单位耗煤发电产业比例渐渐降下来，才能从根本上有效配合生态环境保护和建设，特别是防治空气污染。所以，目前全国水电农村电气化县项目和以电代燃料水力发电项目都是“功在当代，利在千秋”的伟大功业。国家应在这些项目方面继续加大资金扶持力度，把好事办好，还后代子孙碧水晴天。□