浅谈某水电厂无功不足问题
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摘要：本文作者根据自己的多年实际工作经验，对某电厂无功电量比例过少的问题进行分析、探讨，同时提出自己的看法和意见。
关键词：无功电量 ，损耗，碳刷跳火 ，接触电阻， 集电环 ，电化学腐蚀 ， 同心度
中图分类号：TM622文献标识码： A 文章编号：
Abstract: the author according to his many years of practical experience, the reactive power of a certain power plant proportion too little problems were analyzed and discussed, and puts forward their views and comments.
Keywords: reactive power, loss, carbon brush fire jump, contact resistance, set the ring, electrochemical corrosion, concentricity
1、 前言某水电厂有三台15MW、一台6.5MW的水轮发电机。其中6.5MW的较小机组跟一台15MW的机组并列共用一台31500Kvar的变压器，其他两台机组各单独通过一台31500KVar主变压器上网。
2、 存在问题在实际运行当中，供电公司为了保持电压稳定，对某电厂提出了无功要求，并在变压器出口处按cosφ=0.88对无功电量进行考核，无功电量达不到要求的，按6度无功折算成1度有功来扣有功电量。因为一些原因，在丰水期的几个主要发电月份，无功电量考核总是达不到要求，每年累计折算后扣除的有功电量多时可以达到数百万度。大大影响了电厂的发电效益。
3、 无功电量达不到要求的原因及解决方法 （1）主变损耗比较厉害。三台主变，在发电机带额定负载时主变的损耗较少的两台主变为2Mvar，另一台是两台机组共用的主变就更厉害，达到4Mvar,,如果三台主变同时运行，那总的损耗就达到8Mvar。还有在正常时，不管有没有发电，为了保证厂用电，总有一台主变是在运行中的，无功损耗也是持续的。对于主变损耗，可以通过灵活的运行方式，尽量使带电运行的主变台数少，发电机停止发电时，及时将与之相连的变压器切掉，减少主变的损耗无功。以及在丰水期及时适当调节主变压器的接头，降低主变变比，使高压侧输出电压降低，从而减少主变无功损耗。（2）发电机励磁系统中的碳刷跳火问题一直得不到妥善的解决。这成为励磁系统的一个瓶颈问题。虽几经运行人员擦拭滑环，但跳火现象仍然不能彻底消除，以致只能将励磁电流减少，就造成发电机发出的无功功率不足的现象产生。这是一个非常关键的问题。 而这个问题产生的原因有：一、是所使用的碳刷质量不够好，碳刷弹簧的厚度太薄弹性不够，致使弹簧对碳刷的压力不够，碳刷与集电环的接触电阻增大。在长期工作中，因碳刷通过的电流较大，所发出的热量也较多，使弹簧的工作温度较高，加速了弹簧的老化，使其弹簧容易变形，所以每个碳刷的压紧程度不一样，也使碳刷与集电环的接触电阻不一致，不能使电流均匀地从8个碳刷流入集电环送给转子，导致个别碳刷通过的电流较大，个别电流较小，电流过大的 发热就更厉害，跳火也厉害，时常导致导线烧断，运行人员也不敢将无功带太多。这个要求采购人员根据相关技术数据，把好采购关，把质量好的碳刷采购回来，保证碳刷的质量，使其能够经久耐用。二、就是更换新碳刷的时候，没有精准地测量每个碳刷的电阻值，每次更换时，尽量使新更换的碳刷阻值跟老的相等，使流经每个碳刷的电流相等或相近。某厂的发电机转子额定电流是515A,而平时运行中的转子电流才480多安培，还没达到额定值，还有较大提升的空间。现如今是每极用8个碳刷并接，那么平均每个碳刷流过的电流就有60A左右,通过的电流较大。也可采用加装碳刷的方法，使每极碳刷数量达到10个，则平均下去每个碳刷通过的电流就减少到48A根据W=I2RT ，发热量大大减少，跳火现象也会大大改善。 三、负极集电环表面腐蚀厉害，表面形成小沟，接触面积减少。在四台机组中，负极的集电环总是磨损的较厉害，跟碳刷接触的部分，不久就磨出 一道道小沟。这是金属的电化学腐蚀引起的。当金属与电解质溶液接触时，形成与原电池原理相同的腐蚀电池，自发发生电化学反应而使金属材料或制品变质受到腐蚀，这种腐蚀就叫电化学腐蚀，由于电化学腐蚀无处不在，时时都在发生，难以杜绝，危害甚大，因此是研究技术腐蚀与防护的首要方向。腐蚀电池中发生氧化反应的极叫阳极（对应转子的负极集电环），发生还原反应的极为阴极（对应转子的正极集电环），电化学腐蚀的主要分类有析氢腐蚀和吸氧腐蚀。钢铁制品在酸性不强、近中性的环境中一般都发生吸氧腐蚀。其反应式如下：2Fe+Q2+2H2O=2Fe(OH)2
即铁和空气中的氧气和水分发生反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被空气中的Q2氧化成Fe(OH)3，部分脱水变成FeQ3（铁锈）。 负极的集电环由于不断发生氧化反应，不断受到腐蚀，其受到的腐蚀比正极集电环厉害的多，随着集电环的不断腐蚀，碳刷架与集电环的相对距离不断变远，原来的碳刷对集电环的接触压力也越来越小，集电环的光洁度也越来越差，碳刷与集电环的接触面积越来越小，接触电阻越来越大，这样，就越来越容易引起跳火，就算用甲醇去擦拭也没多大效果。对于此种情况，可以采用以下方法，第一方法是改善金属性质，如将制造集电环的材料采用组成合金，如含铬不锈钢。第二种方法是在集电环表面形成保护层，对金属表面进行电镀垫涂，覆盖较稳定的金属如：Zn、Cr、Cu等；或者对金属表面进行磷化钝化处理，形成耐腐蚀层，如磷酸盐致密氧化膜；或在金属表面涂漆或镀高分子膜。四、集电环与安装碳刷的碳刷架的同心度不够精准。由于现在正在使用的集电环都是在大修中将其拆出来经过重新加工的。当时都是拿到附近的小型机械厂进行加工的，在实践中经观察发现同心度不够准确，导致了在圆周方向的各个碳刷受力不过一致，也是导致接触电阻不一致的原因之一。所以要把集电环拿到加工设备精度高的机械厂进行加工 就可解决这个问题。解决了碳刷这个重要的环节，就可以充分利用发电机，使其能够发出尽可能多的无功功率，从源头上解决无功不够的问题。
4结语
电力系统的运行电压水平取决与无功功率的平衡。某电厂通过以上方法，解决了无功发不出的瓶颈问题，使发电机发出充足的无功功率，经主变的消耗后仍使无功电量达到了考核要求，为电厂的经济效益最大化做出了贡献。
参考文献：张炳达。注册电气工程师执业资格考试专业基础考试复习教程。天津大学出版社。
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