广东南海电力设计院工程有限公司
摘要：变电站一次设计具有较强的专业性，对于电力规划和电网建设有着十分重要的意义。本文紧密结合某变电站工程实践，对变电站一次设计进行了概述，对无功补偿设计要点进行了梳理。
关键词：变电站；一次设计；无功补偿设计
变电站一次设计的内容较多，需要紧密结合工程的实践，切实加强对其的设计，尤其是在无功补偿设计方面，需要切实加强对其设计要点的掌握，才能更好地满足变电站运行的需要。
1.工程概况
某变电站为35kV新建变电站，高压侧为35kV，低压侧为10kV，工程所在地地势平坦且交通便利。35kV出线2回，10kV出线3回，分别为A地、B地、C地供电。该变电站属于枢纽变电站，为满足当地农村的生产生活需要，对用电负荷进行了统计，具体的数据详见表1所示。
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表1：某地区负荷统计数据一览表
按照表1对A地、B地、C地的负荷进行计算，其中，A地负荷为：（0.74×2200+0.82×2000+0.75×1000）×0.85=3415.3（kVA）；B地负荷为：（0.76×1600+0.82×1800+0.72×900）×0.8=2672（kVA）；C地负荷为：（0.82×2000+0.75×1800+0.75×700）×0.8=2812（kVA）。那么每年的设计负荷就是0.9×（3545.3+2672+2812）×（1+10%）=8 939.007（kVA），那么其最大的计算负荷就是：8 939.007×1.345=12066（kVA）[1]。
2.变电一次设计要点分析
2.1主变压器设计
一是由于该变电站的特点，设计采用三相变压器；二是结合其电压等级与负荷需要，设计采用双绕组变压器；三是调压方式设计时，考虑到面临的用户以农村用电农户为主，设计为小容量又在调压器，以确保调压的经济合理性；四是为提升供电的可靠性，设计两台相互之间转换的变压器，以便于故障和检修时不会对供电带来影响。因此，最终本变电站采用2台三相两绕组的有载调压变压器。
2.2主接线设计
主接线属于整个变电站一次电气中的主体结构，对电力系统结构的稳定性有着十分重要的影响，所以在设计中，需要紧密结合电力系统、发电站、变电站三者之间的实践，对其影响因素进行全面分析，切实妥善处理其关系，采取技术和经济对比的方式，合理地确定主接线设计方案。方案的合理性，需要满足以下几点：一是供电可靠性得到保障，以确保电能质量；二是具有较强的经济性，结合变电站在整个电力系统中的作用，以及中长期发展规模等，对主变台数进行确定，分析主变台数给主接线带来的影响；三是分析备用容量给主接线带来的影响。
因此，在本工程中确定的方案是由35kV侧采用单母线接线，在10kV侧采用单母线的基础上进行分段接线，这样不仅使得主接线可靠，而且具有较强的经济性与灵活性。
2.3计算短路电流
短路原因主要就在于电力系统绝缘被破坏所导致，以及一些事故、动物跨接载流导体等导致的短路。就本工程采用的三相系统而言，常见的短路类型有三相短路和两相短路以及单相短路与两相接地短路。因此，在本工程中设计中，对各元件的电抗标幺值进行了计算，得到的短路点的短路电流。
2.4电气设备选择
只有确保所选电气设备的科学合理性，才能更好地确保电气主接线与配电装置运行中的安全性与经济性。所以在电气设备选择中，需要以安全可靠为前提，切实注重新工艺技术的应用。因此，在本设计中，始终按照技术先进和技术可靠、运行灵活、安全高效并预留适当余度的基本要求，做好电气设备的选择，同时根据设备的定额电压、电流、短路时动稳定、热稳定三个方面，对电气设备开展校验。其中，在选择高压电气设备时，应符合变电站输配电线路正常与故障状态下合理工作的相关电气设备，确保电气系统运行的安全可靠与节能经济性，并在常规状态下对其额定的电流和电压进行校验的基础上，还要在短路情况下对其实施校验。例如在确定母线截面积及其校验过程中，在本文中，针对35kV侧的母线采用钢芯铝绞线，最大允许是在25℃时的持续电流时515A，并对其只要实施热稳定校验而不用开展动稳定校验。而10kV侧的母线，主要选取常规的铝母线即可，但是需要在热稳定与动稳定分析方面加大对其的校验力度。
2.5防雷接地设计
由于防雷是变电站一次设计中的主要内容，因此需要在防雷接地方面强化对其的设计。本工程中，变电站地网网格采用长孔网的方式进行布置，接地带的间距在5到8m之间，但是在避雷针和避雷器中进行分流装置安装时，不要要做好垂直接地极的安装，而且还要在地网周围与水平接地带的交叉点设备2.5到3m的垂直接地极，而在站大门口设置帽檐式的均压带，同时接地网结构由水平地网和垂直接地极进行组合而成的一种复合式地网[2]。
3.变电站无功补偿设计
之所以在变电站一次设计中要进行无功补偿设计，主要是由于电力系统中存在很多按照电磁感应原理来运行电气设备，常见的有变压器和电动机，均是通过磁场而传递与转换电能。而电力系统中的感应电机占比往往较大，因此，电力系统中存在的无功功率较大，此时就需要在无功电源上满足实际需求，以维持相应的电压水平，为系统运行的安全稳定性奠定基础。一般而言，在电力系统中，无功电源主要包含了发动机、无功功率管补偿装置、线路充电功率等。所以需要切实加强无功补偿设置工作的开展。在无功补偿设计中，需要做好无功补偿装置计算。常见的无功补偿装置主要有串联与并联两种无功补偿装置，其中，并联补偿装置包含了同期调相机、并联电容补偿装置以及静补装置三大类。在本工程中，通过对多种无功补偿装置进行比选的基础上，最后确定采用并联电容器来实施无功补偿，同时采取集中的方式进行无功补偿。
在本工程设计中，为了更好地对无功补偿装置的容量进行确定，主要是对最大容性无功量设计方法对无功补偿总量进行确定，再采取轻载容性无功量设计法，对电阻无功补偿装置的最小容量进行限制，因此，需要通过对满载和轻载状态下，对负荷进行预测和计算。但是考虑到本工程未来增容的需要，在10kV一段母线中增设无功补偿装置，无功补偿容量根据主变容量进行估算的计算上，根据通用设计，在10kV母线上增设了2组电容器。最后通过对其验证，发现主变轻载运行在容量的20%以内时，功率因素〈0.786时才能满足投入的需要，当主变满负荷运行时，负荷功率因素需要不低于0.88才能满足补偿需求[3]。
4.结语
综上所述，变电一次设计及无功补偿设计属于变电站电气设计的主要内容，为切实提升设计的水平，需要切实加强对工程实际需求的分析，并通过对其精心计算和设计，切实掌握一次设计的要点，尤其是在无功补偿设计方面，需要切实掌握其要点，以确保其设计水平提升。
参考文献：
[1]邵阿红.变电一次设计中无功补偿设计研究[J].通信电源技术，2019，36（08）：87-88.
[2]王继军.变电一次设计及无功补偿设计探析[J].通讯世界，2019，26（06）：165-166.
[3]侯富江.变电一次设计无功补偿设计分析[J].山东工业技术，2018（22）：162.