小水电站的调相运行

以小水电供电为主的县，不论是与国家大电网并网运行，还是以县为单位形成自己的独立小电网，其无功严重不足的状况是同样存在的。即使与国家大电网并网运行的县电网，也不可能获得国家电网的大量无功来弥补它的不足，必须依靠县电网自身设法解决。对此，不少县电网解决无功不足的办法，仅局限在采用设置并联电容器进行无功补偿的办法。而忽视了利用水电站的水轮发电机组作调相运行，同样可以向电网输送无功，来弥补县电网的无功不足。

1　水电站调相运行的两种方式

(1)水轮发电机组不分开。将未分开的水轮发电机组作调相运行，其运行操作、维护管理十分方便易行。首先开启水轮机导水叶，使机组启动转速逐渐达到额定值。按照发电机运行时的并车步骤及操作方法，将机组并入电网运行。随之将水轮机导水叶逐渐关小直至全关，停止向水轮机供水。根据电网的无功余、缺状况，调整发电机转子励磁电流大小，使机组处于"过激"或"欠激"状态下运行，机组便根据电网的需要输出感性或容性无功，以弥补电网无功的不足。

(2)水轮机和发电机分开。对较长时间或专门用作调相运行的水轮发电机组，为了减少有功的消耗和水轮机的磨损，应将水轮机与发电机的联接分开，用发电机作为调相机运行。对这种发电机与水轮机分离的状况，必须采用其他方法或另用专门的原动机来带动发电机。所以它的启动、并网等操作，就与不分离状况有较大的区别。

采用分离的发电机作调相运行，通常用得较多的启动方法是所谓"异步启动"，即将三相电源直接加到需要启动的作调相机的发电机三相定子绕组上，在工频电压的作用之下，借助于异步转矩的作用启动发电机并加速。发电机作异步启动的瞬间，相当于向电网投入了一台感应电动机，将对电网产生较大的冲击，使电网电压大幅度下降。为了减小调相启动时对电网的冲击，使电网电压能维持在一定数值之上，必须设法限制作调相机的发电机的启动电流值。为此，可采取异步电动机投运时采取的降压启动方法，来启动发电机。

调相机的降压启动，一般是在调相机与电网之间串入一组容量一定的电阻或电抗，来达到降低启动电压的目的。当然，也可采用自耦变压器将电源电压降低之后，供调相机启动。

对设置有预防机组飞车之用的水电阻的农村水电站，可经过对水电阻适当的调整和接线后，利用水电阻作为调相机启动的降压电阻。根据运行经验和有关资料的介绍，应根据电网和调相机的实际情况，将调相机的启动电压控制在该发电机额定电压的50%～75%为佳。

调相机在投入启动直至达到同步转速的过程是先将励磁绕组经过一个约10倍于励磁绕组的电阻短接，启动时在其励磁绕组中产生感应电压，且感应电压值与其"转差"成正比。当转速达到同步速度时(即转差为零)，其感应电压也为零。所以调相机作异步启动后，当控制盘上励磁电压表指示为零(或接近零)时，即说明调相机的转速已接近同步转速。此时可将短路电阻断开，并向转子绕组输入直流励磁电流，使调相机在其同步转矩的作用下被拉入同步。随后根据电网的需要，继续调整励磁电流的大小，则调相机便向电网送出所需要的无功。

2　关于专用调相机

以小水电供电为主的县级电网，在枯水期可以利用水电站多余的机组改变为调相运行，向电网发送无功。但是在其他季节，电站为了多发有功以减少弃水，则无空闲机组进行调相运行，将使电网无功缺额迅速增大，无功无法得到平衡，造成供电质量下降、可靠性变差、网损率增大，这种现象必须予以克服。

(1)设置专用调相机组。农村水电站在规划设计时，是不考虑设置任何备用窗口容量的。笔者认为，为了满足县电网对无功的需要，特别是丰水期，除用经济手段要求电力用户提高其负荷运行的功率因数值外，建议农村水电站应根据各自的具体情况，设置一定容量的专用调相机组，并兼作电站的备用容量。

(2)专用调相机组的装机容量。对靠近负荷中心和处在县电网末端的农村水电站，可考虑设置容量为电站总装机容量50%左右的专用调相机组，以便就近向电力用户供应无功，这对县电网的降损节能和提高县电网末端的运行电压、改善供电质量是极为有利的。

对径流式水电站，因电站无调节能力，电站要多发有功减少弃水，则其发电(有功)运行完全取决于天然来水情况。为了使该类农村水电站在非枯水期也能向电网输送足够的无功，以弥补电网无功的不足，也须根据电站及电网的实际情况，相应设置一定容量的专用调相机组，并尽量选用卧式机组作调相运行。