水電站利用無功補償增發(fā)有功的可行性

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簡介： 無功補償,增發(fā)有功
關(guān)鍵字：功補償 可行性 經(jīng)濟效益

廣東省臺山市大隆洞華僑水電站0.2萬kW機組一般正常運行是不需要無功補償?shù)?，但由于水庫每年的溢洪次?shù)較多，溢洪量大，為了減少棄水量，機組可以增發(fā)至0.22~0.23萬kW有功，而減發(fā)無功電（在保持發(fā)電機的視在功率，定子額定電流，機組的機械性能允許的情況下）。無功可由6.3 kV高壓并聯(lián)電容器組作無功補償。

1、    無功補償?shù)目尚行苑治觯?/p>

機組發(fā) P=2000kW時：

S=P/cosφ=2000/0.8=2500kVA；cosφ=0.8；sinφ=0.6；Q=2500×0.6=1500kVar。則機組已滿載。

（1）保持發(fā)電機容量2500kVA不變時，增發(fā)有功電的情況分析：

①發(fā)有功P=2200kW時：

    設(shè)補償容量Qc=900kVar；cosφ=2200/2500=0.88； sinφ=0.475；               P=2200kW；Q=2500×0.475 =1187.5 kVar；ΔQ=1187.5-900 =287.5 kVar。則機組發(fā)2200kW時，補償Qc=900Kvar，而發(fā)電機只需發(fā)無功 287.5 kVar，就達(dá)到總輸出COSφ=0.88，而機組不滿2500kVar。

    當(dāng)保證總輸出cosφ=0.8時：

P=2200kW；Q=2200×0.75=1650 kVar；ΔQ=1650-900=750 kVar。則機組發(fā)2200KW時，補償容量Qc=900Kvar，機組只需發(fā)無功ΔQ =750 kVar，就達(dá)到總輸出cosφ=0.8，而機組仍不滿2500KVA，此時機組無功調(diào)節(jié)仍留有裕度1187.5-750=437.5 Kvar可調(diào)。

   ②發(fā)有功P=2300kW時：

   設(shè)補償容量Qc=900kVar；cosφ=2300/2500=0.92； sinφ=0.392； P=2300kW；Q=2500×0.392 =979.2 kVar；ΔQ=979.2-900 =79.2 kVar。

則機組發(fā)2300kW時，補償Qc=900kVar，而發(fā)電機只需發(fā)無功79.2 kVar，就達(dá)到總輸出cosφ=0.92，而機組不滿2500kVA。

當(dāng)保證總輸出cosφ=0.8時：

    P=2300kW；Q=2300×0.75=1725kVar；ΔQ=1725-900=825 kVar。

則機組發(fā)2300kW時，補償容量Qc=900kVar，機組只需發(fā)無功ΔQ =825 kVar，就達(dá)到總輸出cosφ=0.8，而機組仍不滿2500kVA，此時機組無功調(diào)節(jié)仍留有裕度979.2-825=154.2 kVar可調(diào)。

    結(jié)論：當(dāng)2000kW機組增發(fā)至2200~2300kW時，增加200~300kW，減少棄水，而此時無功補償容量Qc=900kVar是最為適當(dāng)?shù)?。因為?dāng)增加300kW時，機組無功調(diào)節(jié)裕度已經(jīng)不多，略可保證總輸出cosφ=0.8以下，這是最佳的選擇。

（2）水庫水情分析及其節(jié)能與經(jīng)濟效益。

要了解水庫多年水位，庫容數(shù)據(jù)，根據(jù)年溢洪量多少，溢洪時間天數(shù)等，取得有效數(shù)據(jù)，作綜合分析，注意豐水年與枯水年之差別。

    如一年溢洪達(dá)一個月，則估算增發(fā)有功為年1000h，1000×300=30萬kWh/a，按0.4元/kWh計算，年增收12萬元。

    如一年溢洪達(dá)二個月：則估算增發(fā)有功為年2000h，2000×300=60萬kWh/a，按0.4元/kWh計算，年增收24萬元。

當(dāng)然應(yīng)有合理的運行調(diào)度，其原則：高水位時投入無功補償，盡量提前滿發(fā)、超發(fā)有功電，充分利用水資源，避免棄水太多，增加超發(fā)有功電的小時數(shù)。當(dāng)水位不高時，發(fā)有功在1200~2000kW之間時，也應(yīng)投入Qc=900kVar，這樣機組的勵磁系統(tǒng)出力會減少，可調(diào)無功能力增強，勵磁系統(tǒng)出力減少，估計年約30~50%，對于勵磁機可節(jié)能30~50%的勵磁機容量；對于可控硅勵磁裝置可節(jié)電量30~50%勵磁容量，每年累計也是一種可觀的收益。(注：當(dāng)有功，無功為900kVar時，剛好使cosφ=0.8，所以機組在發(fā)1200kW以下有功電時投入補償裝置，會引起機組調(diào)節(jié)無功在cosφ=0.8以下)。

2、 結(jié) 語

可以在6.3kV母線上作高壓并聯(lián)電容器組進(jìn)行無功補償，估計成套裝置約20萬元，成本在兩年內(nèi)可以回收。這種無功補償方式也可以推廣到無調(diào)節(jié)性能的逕流水電站，利用豐水期多發(fā)有功電，經(jīng)濟效益是很明顯的。

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作者簡介：丘質(zhì)彬，男，33歲，工程師