摘要：詳細綜述了電力系統靜止無功補償技術的發展現狀，分析了各種靜止無功補償技術的原理、優點、缺點以及現今在電力系統中的應用情況，并提出今后靜止無功補償技術的發展趨勢。

　　關鍵詞：靜止無功補償（SVC ASVG）發展趨勢電力系統

1 引言

　　電力系統的各節點無功功率平衡決定了該節點的電壓水平，由于當今電力系統的用戶中存在著大量無功功率頻繁變化的設備；如軋鋼機、電弧爐、電氣化鐵道等。同時用戶中又有大量的對系統電壓穩定性有較高要求的精密設備：如計算機，醫用設備等。因此迫切需要對系統的無功功率進行補償。

　　傳統的無功補償設備有并聯電容器、調相機和同步發電機等，由于并聯電容器阻抗固定不能動態的跟蹤負荷無功功率的變化；而調相機和同步發電機等補償設備又屬于旋轉設備，其損耗、噪聲都很大，而且還不適用于太大或太小的無功補償。所以這些設備已經越來越不適應電力系統發展的需要。

　　20世紀70年代以來，隨著研究的進一步加深出現了一種靜止無功補償技術。這種技術經過20多年的發展，經歷了一個不斷創新、發展完善的過程。所謂靜止無功補償是指用不同的靜止開關投切電容器或電抗器，使其具有吸收和發出無功電流的能力，用于提高電力系統的功率因數，穩定系統電壓，抑制系統振蕩等功能。目前這種靜止開關主要分為兩種，即斷路器和電力電子開關。由于用斷路器作為接觸器，其開關速度較慢，約為10～30s，不可能快速跟蹤負載無功功率的變化，而且投切電容器時常會引起較為嚴重的沖擊涌流和操作過電壓，這樣不但易造成接觸點燒焊，而且使補償電容器內部擊穿，所受的應力大，維修量大。

　　隨著電力電子技術的發展及其在電力系統中的應用，交流無觸點開關SCR、GTR、GTO等的出現，將其作為投切開關，速度可以提高500倍（約為10μs），對任何系統參數，無功補償都可以在一個周波內完成，而且可以進行單相調節。現今所指的靜止無功補償裝置一般專指使用晶閘管的無功補償設備，主要有以下三大類型，一類是具有飽和電抗器的靜止無功補償裝置（SR：SaturatedReactor）；第二類是晶閘管控制電抗器（TCR：Thyristor ControlReactor）、晶閘管投切電容器（TSC：Thyristor SwitchCapacitor），這兩種裝置統稱為SVC（StaticVar Compensator）；第三類是采用自換相變流技術的靜止無功補償裝置——高級靜止無功發生器（ASVG：Advanced Static VarGenerator）。

　　以下對此三類靜止無功補償技術逐一介紹，主要對SVC和ASVG這兩類補償技術作詳細介紹，并指出今后靜止無功補償技術的發展趨勢。

2 具有飽和電抗器的無功補償裝置（SR）

　　飽和電抗器分為自飽和電抗器和可控飽和電抗器兩種，相應的無功補償裝置也就分為兩種。具有自飽和電抗器的無功補償裝置是依靠電抗器自身固有的能力來穩定電壓，它利用鐵心的飽和特性來控制發出或吸收無功功率的大小。可控飽和電抗器通過改變控制繞組中的工作電流來控制鐵心的飽和程度，從而改變工作繞組的感抗，進一步控制無功電流的大小。這類裝置組成的靜止無功補償裝置屬于第一批靜止補償器。早在1967年，這種裝置就在英國制成，后來美國通用電氣公司（GE）也制成了這樣的靜止無功補償裝置［1］，但是由于這種裝置中的飽和電抗器造價高，約為一般電抗器的4倍，并且電抗器的硅鋼片長期處于飽和狀態，鐵心損耗大，比并聯電抗器大2～3倍，另外這種裝置還有振動和噪聲，而且調整時間長，動態補償速度慢，由于具有這些缺點，所有飽和電抗器的靜止無功補償器目前應用的比較少，一般只在超高壓輸電線路才有使用。

3 晶閘管控制電抗器（TCR）

　　兩個反并聯的晶閘管與一個電抗器相串聯，其單相原理圖如圖1所示。其三相多接成三角形，這樣的電路并入到電網中相當于交流調壓器電路接電感性負載，此電路的有效移相范圍為90°～180°。當觸發角α＝90°時，晶閘管全導通，導通角δ＝180°，此時電抗器吸收的無功電流最大。根據觸發角與補償器等效導納之間的關系式：

　　BL＝BLmax（δ－sinδ）／π和BLmax＝1／XL可知。增大觸發角即可增大補償器的等效導納，這樣就會減小補償電流中的基波分量，所以通過調整觸發角的大小就可以改變補償器所吸收的無功分量，達到調整無功功率的效果。

　　在工程實際中，可以將降壓變壓器設計成具有很大漏抗的電抗變壓器，用可控硅控制電抗變壓器，這樣就不需要單獨接入一個變壓器，也可以不裝設斷路器。電抗變壓器的一次繞組直接與高壓線路連接，二次繞組經過較小的電抗器與可控硅閥連接。如果在電抗變壓器的第三繞組選擇適當的裝置回路，例如加裝濾波器，可以進一步降低無功補償產生的諧波。瑞士勃郎·鮑威利公司已經制造出此種補償器用于高壓輸電系統的無功補償［2］。

　　由于單獨的TCR只能吸收無功功率，而不能發出無功功率，為了解決此問題，可以將并聯電容器與TCR配合使用構成無功補償器。根據投切電容器的元件不同，又可分為TCR與固定電容器配合使用的靜止無功補償器（TCR＋FC）和TCR與斷路器投切電容器配合使用的靜止無功補償器（TCR＋MSC）。這種具有TCR型的補償器反應速度快，靈活性大，目前在輸電系統和工業企業中應用最為廣泛。我國江門變電站采用的靜止無功補償器是端士BBC公司生產的TCR＋FC＋MSC型的SVC，其控制范圍為±120Mvar［3］。由于固定電容器的TCR＋FC型補償裝置在補償范圍從感性范圍延伸到容性范圍時要求電抗器的容量大于電容器的容量，另外當補償器工作在吸收較小的無功電流時，其電抗器和電容器都已吸收了很大的無功電流，只是相互抵消而已。TSC＋MSC型補償器通過采用分組投切電容器，在某種程度上克服了這種缺點，但應盡量避免斷路器頻繁的投入與切除，減小斷路器的工況。