1.无功补偿装置的发展史

 

    电力系统中，常见的无功控制方法有同步发电机、同步电动机、同步调相机、并联电容器和静止无功补偿装置等，这里主要讨论静止无功补偿装置。

 

    静止无功补偿技术经历了3代：

 

    第1代为机械式投切的无源补偿装置，属于慢速无功补偿装置，在电力系统中应用较早，目前也仍在应用;

 

    第2代为晶闸管投切的静止无功补偿器(SVC)，属无源、快速动态无功补偿装置，出现于20世纪70年代，国外应用普遍，我国目前有一定应用，主要用于配电系统中，输电网中应用很少;

 

    第3代为基于电压源换流器的静止同步补偿器(Static synchronous Compensator ，STATCOM) ，亦称ASVG，属快速的动态无功补偿装置，国外从20世纪80年代开始研究，90年代末得到较广泛的应用。

 

    早期的无功补偿装置主要是无源装置，方法是在系统母线上并联或者在线路中串联一定容量的电容器或者电抗器。这些补偿措施改变了网络参数，特别是改变了波阻抗、电气距离和系统母线上的输入阻抗。无源装置使用机械开关，它不具备快速性、反复性、连续性的特点，因而不能实现短时纠正电压升高或降落的功能。

 

    20世纪70年代以来，以晶闸管控制的电抗器(TCR)、晶闸管投切的电容器(TSC)以及二者的混合装置( TCR+TSC)等主要形式组成的静止无功补偿器(SVC)得到快速发展。SVC可以看成是电纳值能调节的无功元件，它依靠电力电子器件开关来实现无功调节。SVC作为系统补偿时可以连续调节并与系统进行无功功率交换，同时还具有较快的响应速度，它能够维持端电压恒定。

 

    SVC虽然能对系统无功进行有效的补偿，但是由于换流元件关断不可控，因而容易产生较大的谐波电流， 而且其对电网电压波动的调节能力不够理想。随着大功率全控型电力电子器件GTO、IGBT及IGCT的出现， 特别是相控技术、脉宽调制技术(PWM)、四象限变流技术的提出使得电力电子逆变技术得到快速发展， 以此为基础的无功补偿技术也得以迅速发展。

 

    2. 国内外电网动态无功补偿的现状

 

    我国电网中目前使用最为广泛的补偿装置是机械投切的并联电容器组。为满足调压要求，在低压供电网络中装设了大量的并联电容器组，在中压配电网络中装设了少量的并联电容器组。20世纪70年代初，武汉钢铁公司在1.7 cm轧机工程中进口了由比利时直流励磁饱和电抗器与日本电容器组成的静止补偿装置后，国内才对动态无功补偿问题引起了重视。自20世纪80年代以来，我国对晶闸管控制的SVC投入了大量研发力 量，目前已有了一定的技术基础，但高压大容量产品仍主要依靠进口。

 

    目前，我国输电系统中一共有5地6套大容量SVC投入使用，它们分别被装设在广东江门、湖南云田、湖北凤凰山(2套)、及辽宁沙岭的500 kV变电站中。此类SVC多为进口，其中有3套是ABB公司的产品。高电压等级下SVC面临的最为严重的问题是电容器爆炸，如广东江门500 kV变电站中SVC运行5年后并联电容器爆炸，湖南云田500 kV变电站中SVC自1988年以来发生了4次电容器组爆炸事故。

 

    在380 V~10 kV配电系统中，近年来主要采用无平滑调节功能的TSC实现分级无功补偿。

 

    SVC在大型工矿企业中的应用较为广泛，在钢铁企业中的应用尤为突出，武汉钢铁公司、包头钢铁公司、 宝山钢铁公司、济南钢铁公司、张家港沙钢铁公司、天津钢管公司等均装有该补偿装置。如济南钢铁公司中厚板厂二期工程在35 kV母线上就安装了由西门子公司设计制造的一套容量为25 Mvar的 SVC，2001年底 带负荷一次投运成功。

 

    从国际范围来讲，目前SVC已得到普遍的应用。SVC出现早，应用时间长，仅ABB公司，其目前在全世界投运的SVC就已超过370套，ABB与西门子两个公司已安装的SVC总容量约为9万Mvar(包括已退役装置)。据ABB公司2001的统计，目前全世界SVC的投运容量超过32 000 Mvar。