[实用新型]一种提高交流发电机过负荷能力的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及高压电网调节技术领域，特别涉及一种提高交流发电机过负荷能力的装置。 

背景技术

交流发电机在设计制造时，就有一系列额定值，如电压U，电流I，视在功率S、有功功率P及功率因数cosφ等等，为了确保发电机的安全运行，在使用及运行时，其出厂规定的额定值是不能超过的，特别是电压、电流及视在功率等主要参数。为此人们普遍认为发电机的有功功率P也不能超过额定值运行，因此，自交流发电机问世以来，基本上所有的发电厂都严格按照出厂规定的额定出力控制发电机输出有功功率，不敢超发。 

交流发电机的功能是将自然界的一次能源（水能、热能、原子能、风能等）通过发电动力装置（水轮机、锅炉及汽轮机等）带动发电机转动，通过发电机将一次能源转化成电能，为地区经济和人民生活服务。从全国乃至全世界来看，能源紧缺已经在全球造成危机，人们一方面加紧开发现有常规能源，一方面寻找开发太阳能、风能等新型替代能源。另一方面千方百计开展节能降耗活动以缓解能源紧缺局面。中国北方电力主要依靠火电，西部地区主要依靠水电。火电不仅大量消耗煤炭及石油等一次能源，而且由于大量排放二氧化碳及二氧化硫，对环境造成了污染，严重制约了经济社会可持续发展。 

水电属于可再生绿色能源，不消耗一次能源，也没有三废排放，是属于优先发展的绿色环保能源，但是由于地方经济发展迅猛，目前开发的水电装机容量远远满足不了地方经济发展的用电需求。国内具备开发条件的水力资源电源点已经寥寥无几，电力资源的匮乏已经严重制约着我国经济的可持续发展。 

中小型水电多数是径流式水电站，没有调节能力，而径流式水电站的主要矛盾就是存在着丰枯季节径流差异大的矛盾，一般情况丰枯径流差异都在15倍以上。几乎所有的径流式水电站在丰水期都存在不同程度的弃水，而由于电力紧缺，丰水季节水电站大量弃水的同时电网还在对一些负荷停电限电。面对越来越严重的能源危机，我们考虑如何在现在已经建成的水电站找到一种经济有效发电机超发电力的办法，从而在丰水期充分利用弃水多发电力，为地方经济发展做贡献。 

每台发电机在出厂时，所规定的一系列额定值，如电压U，电流I，视在功率S、有功功率P及功率因数cosφ等等，这是设计和制造决定的。为了确保发电机的安全运行，在使用及运行时，其出厂规定的电压、电流及容量等主要额定值参数是不能超过的。为此人们普遍认为发电机的有功功率P也不能超过额定值运行。在实际使用当中，由于电力是一种不能储存的商品，即其生产、销售及使用是一瞬间同时完成的，电力必须紧随负荷的变化而随时调节发电量，假如出现发电量跟不上负荷的增加而没有及时增加发电量的情况，就会出现电网频率非正常下降甚至电网崩溃的事故，所以提高发电机的过负荷能力对电网的安全运行将有着重大的作用。 

发明内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种提高交流发电机过负荷能力的装置，其是在保持发电机的电压U，电流I，视在功率S等主要参数不超过额定值运行的前提下，通过提高发电机的功率因数cosφ，限制发电机输出无功功率的前提下，通过静电电容补偿装置补偿无功功率，将发电机发无功功率的容量腾出来，超发有功功率达20－25％。 

所述技术方案如下：  

一种提高交流发电机过负荷能力的装置，包括发电机及其输出电网，所述电网的母线上设置有静电电容补偿装置，所述静电电容补偿装置用于补偿发电机限制发出的无功功率。 

静电电容补偿装置包括高压电缆上设置的电流互感器，所述的电流互感器通过高压电抗器连接高压电容器，所述的电流互感器与电网母线之间设置高压开关，所述高压电容器之前还连接有电容器专用熔断器。 

本实用新型的技术方案中，发电机的“额定容量”指的是发电机的视在功率S，其单位为kVA(MVA)，视在功率是发电机所发有功功率P和无功功率Q的向量合成，功率计算公式为： 

视在功率：S=√3U.I　　　 

有功功率：P=√3U.I.cosφ=S .cosφ 

无功功率：Q=√3U.I.sinφ 

式中：U－发电机额定电压（kV） 

I－发电机额定电流（a） 

cosφ－发电机功率因数 

φ－电流I和电压U之间的夹角。