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国家电网公司先进适用技术评估报告

静止无功补偿（SVC）技术
1技术原理
1.1概述
SVC（StaticVarCompensator）——静止无功补偿器，其静止是相对于发电机、调相机等旋转设备而言的。它可快速改变其发出的无功，具有较强的无功调节能力，可为电力系统提供动态无功电源、调节系统电压，当系统电压较低、重负荷时能输出容性无功；当系统电压较高、轻负荷时能输出感性无功，将供电电压补偿到一个合理水平。SVC通过动态调节无功出力，抑制波动冲击负荷运行时引起的母线电压变化，有利于暂态电压恢复，提高系统电压稳定水平。
1.2SVC工作原理
SVC技术是灵活交流输电（FACTS）技术之一，根据结构原理的不同，SVC技术又分为：自饱和电抗器型（SSR－Self－saturableReactor）、晶闸管相控电抗器型（TCR－ThyristorControlledReactor）、晶闸管投切电容器型（TSC–ThyristorSwitchedCapcitor）、高阻抗变压器型（TCT）和励磁控制的电抗器型（AR）等。随着大功率电力电子器件制造技术的发展，SVC从早期的SSR过渡到TCR/TSC方式，并成为SVC的主流实用技术。国外TCR/TSC型的SVC装置从上世纪70年代投入商业运行以来，其装置集成技术、控制原理、设备制造技术已趋于成熟，是目前仍广泛使用的动态无功补偿设备。
从装置构成来看，TCR型的SVC装置主要由滤波/电容支路和TCR支路组成，其接线示意图见图7－1，输出特性见图7－2。
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图7－1TCR型SVC主接线原理图

图7－2TCR型SVC输出特性
从TCR型SVC接线结构可知，其无功调节是通过电力电子器件（晶闸管）控制常规电感/电容元件来实现的。图7－3为单相TCR接线原理图及电流电压波形。TCR控制系统通过改变晶闸管的触发时刻控制主回路电流大小，从波形图可见只有当触发角为90º时电流方为正弦，其他触发时刻TCR回路电流将含有高次谐波，其谐波含量见图7－4。
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e
图7－3单相TCR工作原理
10.06
fund
pu基波电流

0.4
0.02
0.2
0.010180
0.6

0.8
5th7th11th13th
0.050.040.03
pu谐波电流
90100
120
140
触发角
160
1.3与同类技术对比
与SVC具有类似静止型动态无功调节性能的技术为静止无功发生器，即SVG（StaticVarGenerator），亦称为STATCOM，ABB公司的产品名称为SVCLight。从名称上虽然前者为补偿器，后者为发生器，差别不大，而实际其技术原理完全不同。
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图7－5概念化的STATCOM主接线原理示意图
STATCOM的基本原理是通过可控关断电力电子元件来生成与系统电压成一定角差的信号注入电力系统，来实现无功生成的目的。其装置的核心部分为逆变器，常见的逆变器有两种主要构成方式，一种为多重化/多电平方式，另一种为链式结构，各有优缺点。
（a）容性工况（b）感性工况
图7－6STATCOM输出特性
多重化/多电平STATCOM是三相运行的对称设备，这是由于STATCOM的无功电流需要在三相之间相互交换，尚不具备在系统严重不平衡情况下的运行能力。链式STATCOM是单相构造设备，仍需要大量的电容器，只是将SVC所需的交流电容器折算至直流侧使用。因此，链式STATCOM非真正意义上的无功“发生器”，优点是不产生谐波及低电压时的运行特性较好。
投入电网运行的STATCOM容量较大，一般均采用GTO器件，因GTO是电流驱动型，器件损耗太大，不是发展方向，目前采用IGCT替代，商业化IGCT的容量还较小，且价格高。
STATCOM作为一项前瞻性研究的新技术，具备诸多优点，如占地面积比SVC少、可提供瞬时有功功率（取决于储能部件）等，当然也有一些缺点。SVC是成熟技术，也是处于发展中的技术，国外仍在不断加大SVC的更新和研发力度。
STATCOM与SVC的技术经济对比见表7－1。
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表7－1STATCOM与SVC的技术经济对比
比较项目开关元件
STATCOM可控关断元件
TCR/TSC型SVC
晶闸管
响应速度～15ms低电压特性装置复杂程度
占地
不平衡情况下的运行能力
装置容量技术成熟度
好高小一般
目前最大容量仅做到SVC的一半
尚处于发展期
差一般大好
多套超过500Mvar的SVC在
输电系统运行成熟，但仍在发展
损耗％造价
约为SVC的2倍