田一淳

（1.湖北省微電網(wǎng)工程技術(shù)研究中心（三峽大學(xué)），湖北 宜昌 443002；2.三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院，湖北 宜昌 443002）

0 引 言

隨著人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活質(zhì)量的提高和工業(yè)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)中非線性設(shè)備日益增多，降低了電力系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性以及負(fù)載和電網(wǎng)的功率因數(shù)。系統(tǒng)中傳送的能量有一大部分不會(huì)被負(fù)載消耗，而是在輸電線路中來(lái)回輸送，使輸電線路起始端形成了較大的電壓降，導(dǎo)致負(fù)載端電壓不足而影響供電質(zhì)量。因此，提高功率因數(shù)，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行及時(shí)、動(dòng)態(tài)的無(wú)功補(bǔ)償，是當(dāng)前電力行業(yè)面臨的重大研究課題。

目前，無(wú)功補(bǔ)償裝置主要是同步調(diào)相機(jī)、機(jī)械投切的并聯(lián)電容器組和大容量SVC。同步調(diào)相機(jī)運(yùn)行時(shí)損耗和噪聲較大，維護(hù)較為繁瑣，響應(yīng)速度較慢，不能滿足目前電網(wǎng)快速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償需求[1]。并聯(lián)電容器組雖然較為靈活且可以直接用在高壓電網(wǎng)中，但是其阻抗值是固定的，不能對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的無(wú)功補(bǔ)償。SVC本身是一項(xiàng)諧波源，雖然補(bǔ)償了系統(tǒng)中的無(wú)功功率，但是本身也產(chǎn)生了諧波污染，還要啟用濾波器，增加了投入。

本文主要分析總結(jié)了電力系統(tǒng)目前的一些無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行分析和研究，對(duì)比它們的利弊，并展望了今后電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)研究及發(fā)展[2-3]。

1 電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑砑耙饬x

1.1 無(wú)功功率及無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕靖拍?/h3>

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)中，不只有有功功率維持系統(tǒng)中用電設(shè)備的正常運(yùn)行，無(wú)功功率同樣有維持系統(tǒng)穩(wěn)定的重要作用。有功功率主要表示將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的速率，而無(wú)功功率在有功功率的傳輸過(guò)程中通過(guò)電磁原件建立和維持電氣設(shè)備的磁場(chǎng)，完成電磁能量的相互轉(zhuǎn)換。很多負(fù)載不僅要消耗有功功率，還需要消耗無(wú)功功率，以維持它們正常工作必需的交變磁場(chǎng)。因此，無(wú)功功率為能量的傳輸、轉(zhuǎn)換創(chuàng)造了必要條件[4]。

電網(wǎng)中的一些感性負(fù)載所需的無(wú)功功率一定要從電網(wǎng)的某處獲得。如果它們需要的無(wú)功功率僅僅由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生，再經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離輸送到所需要的位置是不現(xiàn)實(shí)的。為了避免遠(yuǎn)距離輸送無(wú)功功率，要在需要無(wú)功功率的點(diǎn)產(chǎn)生無(wú)功功率，對(duì)其進(jìn)行就地?zé)o功補(bǔ)償。

1.2 電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑?/h3>

無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的原理是將事先通過(guò)計(jì)算確定好容量的容性功率的負(fù)載并聯(lián)在具有感性功率的負(fù)載兩端，這樣容性負(fù)載產(chǎn)生的無(wú)功功率就可以補(bǔ)償感性負(fù)載產(chǎn)生的無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)電能在兩種負(fù)荷之間來(lái)回的轉(zhuǎn)換，提高功率因數(shù)。

電力系統(tǒng)中，用電設(shè)備的正常工作既需要電源提供有功功率，也需要電源提供無(wú)功功率來(lái)維持。在實(shí)際的電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)等輸出設(shè)備無(wú)法向負(fù)載提供足夠的無(wú)功功率。為了保證廣大用戶對(duì)無(wú)功功率的需求，同時(shí)能使電網(wǎng)中的設(shè)備能在額定情況下正常工作，需要在無(wú)功功率不足的地方增添無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行就地補(bǔ)償[5]。圖1為電容補(bǔ)償原理圖。

1.3 電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x

1.3.1 可以改善電能質(zhì)量

在電網(wǎng)中合理選擇無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)并配置合適的容量，與供電電壓質(zhì)量有密不可分的聯(lián)系。因?yàn)樵娇拷€路的末端，線路中的非線性設(shè)備越多，因此無(wú)功補(bǔ)償裝置安裝在線路末端靠近負(fù)載的位置，補(bǔ)償效果明顯。

圖1 電容補(bǔ)償原理圖

1.3.2 降低了電網(wǎng)設(shè)備的功率損耗

將無(wú)功補(bǔ)償裝置連在電網(wǎng)中，它產(chǎn)生的無(wú)功功率會(huì)被感性負(fù)載吸收，那么由電源端向感性負(fù)載輸出的無(wú)功功率就會(huì)減少。由公式（其中cosΦ為補(bǔ)償后的功率因數(shù)，cosθ為補(bǔ)償前的功率因數(shù)）可知，當(dāng)輸出的有功功率為一定值時(shí)，安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置后，電網(wǎng)的功率因數(shù)會(huì)得到提高，則電路損耗的有功功率會(huì)隨之降低。所以，在電網(wǎng)中安裝無(wú)功功率補(bǔ)償裝置會(huì)降低電網(wǎng)設(shè)備的功率損耗，節(jié)省能源，減少投資。

1.3.3 提高智能電力設(shè)備的供電能力

無(wú)功補(bǔ)償裝置可以提高設(shè)備的功率因數(shù)，若設(shè)備的現(xiàn)有功率為一定值，則設(shè)備輸出的有功功率會(huì)得到提高，這樣可以有效提高輸出設(shè)備的供電能力。所以，在電網(wǎng)中增加無(wú)功補(bǔ)償裝置會(huì)提高電力設(shè)備的供電能力，同時(shí)也會(huì)發(fā)掘電力設(shè)備的供電潛力[6-8]。

2 電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t

電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方式主要有集中補(bǔ)償、分散補(bǔ)償和就地補(bǔ)償三種，其中就地補(bǔ)償方式最好，可以不斷降低網(wǎng)損[9]。文獻(xiàn)[10]提出無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)該以集中和就地分散補(bǔ)償相結(jié)合，以分散補(bǔ)償為主；高、低壓補(bǔ)償相結(jié)合，以低壓為主；調(diào)壓與降損相結(jié)合，以降損為主。

2.1 無(wú)功功率平衡原則

為了改善電能質(zhì)量，降低功率損耗，應(yīng)該盡量避免通過(guò)輸電線路長(zhǎng)距離傳輸無(wú)功功率到所需的位置。在負(fù)荷最大和最小運(yùn)行方式下，要做到無(wú)功功率的分（電壓）層分（供電）區(qū)平衡，還要考慮設(shè)備檢修和故障時(shí)的情況。因此，要作出設(shè)備檢修或者故障情況下無(wú)功功率的預(yù)算值，提前準(zhǔn)備好相應(yīng)措施，保證電網(wǎng)在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)出現(xiàn)無(wú)功功率供應(yīng)不足的情況。

2.2 無(wú)功補(bǔ)償裝置的配置原則

應(yīng)該盡量將無(wú)功補(bǔ)償裝置集中配置[11]，以便及時(shí)管理和檢修補(bǔ)償裝置。對(duì)于并聯(lián)電容器可以相對(duì)分散配置，但是太過(guò)于分散也會(huì)給管理和檢修帶來(lái)麻煩，需具體問(wèn)題具體分析。

2.3 變電站無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t

對(duì)變電站的無(wú)功補(bǔ)償主要是滿足配電變壓器對(duì)無(wú)功功率容量的需求，具體的補(bǔ)償原則可參照以下內(nèi)容進(jìn)行合理補(bǔ)償。

2.3.1 中壓（10 kV）電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償原則

中低壓電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)采取高壓集中補(bǔ)償、低壓個(gè)別補(bǔ)償以及動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償[12]。優(yōu)先考慮在配電變壓器的低電壓側(cè)集中補(bǔ)償配置，再考慮在高壓側(cè)進(jìn)行分散補(bǔ)償作為輔助。一般配置并聯(lián)電容器來(lái)提高功率因數(shù)。并聯(lián)電容器的容量一般可以按照主變壓器容量的20%～40%進(jìn)行配置。

2.3.2 中高壓（35～110 kV）電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償原則

在35～110 kV電網(wǎng)中，線路中的輸送負(fù)荷一般會(huì)大于自然功率，電網(wǎng)呈感性，所以應(yīng)在相關(guān)變電站分散配置容性補(bǔ)償裝置，容量可以按照主變壓器容量的15%～30%配置。

2.3.3 220 kV電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償原則

在220 kV電網(wǎng)中，電網(wǎng)的網(wǎng)架不強(qiáng)時(shí)，變壓器為感性，電網(wǎng)呈感性，因此變電站的容性無(wú)功補(bǔ)償主要以補(bǔ)償主變壓器無(wú)功損耗為主，容量一般按照主變壓器容量的10%～25%配置。網(wǎng)架相對(duì)較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)，其波谷與波峰相差較大。當(dāng)電網(wǎng)為高峰負(fù)荷時(shí)，線路輸送的負(fù)荷和變壓器消耗的無(wú)功功率都很大，系統(tǒng)中感性無(wú)功增多，所以應(yīng)在線路中接入并聯(lián)電容器等容性補(bǔ)償裝置進(jìn)行補(bǔ)償，提高功率因數(shù)。當(dāng)電網(wǎng)為低谷負(fù)荷時(shí)，線路輸送的負(fù)荷變小，電網(wǎng)呈容性，可以將電壓偏高的變壓器兩端的電容器退出。

2.3.4 330 kV及以上電壓電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償原則

在330 kV及以上變電站，既需要容性補(bǔ)償又需要感性補(bǔ)償。容性無(wú)功補(bǔ)償容量應(yīng)按照主變壓器容量的10%～20%配置。而在電壓330 kV及以上的網(wǎng)絡(luò)中，線路輸送的實(shí)際功率小于線路的自然功率，所以應(yīng)適當(dāng)配置并聯(lián)電抗器進(jìn)行感性補(bǔ)償，補(bǔ)償超高壓輸電線路的剩余充電功率。

3 無(wú)功補(bǔ)償?shù)膸追N設(shè)備及其工作原理

3.1 同步調(diào)相機(jī)

如圖2所示，同步調(diào)相機(jī)也稱同步補(bǔ)償機(jī)，本質(zhì)是一個(gè)發(fā)出無(wú)功功率的發(fā)電機(jī)。它通過(guò)同步發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸送無(wú)功功率來(lái)補(bǔ)償電網(wǎng)中設(shè)備消耗的無(wú)功功率。所以，同步調(diào)相機(jī)相當(dāng)于一個(gè)不帶機(jī)械負(fù)載的同步電動(dòng)機(jī)。它只發(fā)出無(wú)功功率，不發(fā)出有功功率。同步調(diào)相機(jī)發(fā)出的無(wú)功功率的大小及性質(zhì)，可以通過(guò)調(diào)整勵(lì)磁電流大小來(lái)調(diào)節(jié)。如圖3所示，電流欠勵(lì)磁時(shí)，電流滯后電壓90°，向電網(wǎng)吸收感性功率，可降低系統(tǒng)電壓，此時(shí)同步調(diào)相機(jī)作用相當(dāng)于電感；過(guò)勵(lì)磁時(shí)，電流超前電壓90°，此時(shí)同步調(diào)相機(jī)起到了電容的作用，發(fā)出感性無(wú)功功率[13]，可提高系統(tǒng)電壓，有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定性[14]。同步調(diào)相機(jī)在早期被廣泛應(yīng)用。

但是，同步調(diào)相機(jī)有旋轉(zhuǎn)部件，所以其在工作時(shí)設(shè)備處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)它的維護(hù)和檢修存在一定困難。它工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大噪音，響應(yīng)速度較慢，無(wú)法滿足電網(wǎng)迅速、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)男枨?。此外，小容量同步調(diào)相機(jī)的單位容量成本較高，而一般同步調(diào)相機(jī)的容量一般較大。因此，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，同步調(diào)相機(jī)逐步被淘汰了。

圖2 同步調(diào)相機(jī)實(shí)物圖

圖3 同步調(diào)相機(jī)電流過(guò)勵(lì)和欠勵(lì)向量圖

3.2 并聯(lián)電容器補(bǔ)償

并聯(lián)電容器在早期電網(wǎng)中十分常見(jiàn)，因?yàn)槠浣?jīng)濟(jì)實(shí)用、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便且沒(méi)有轉(zhuǎn)子，如圖4所示。它的工作原理是在負(fù)載兩端發(fā)出容性無(wú)功來(lái)補(bǔ)償兩側(cè)的感性無(wú)功，提高回路的功率因數(shù)，降低網(wǎng)損，如圖5所示。通過(guò)對(duì)補(bǔ)償對(duì)象的測(cè)量，確定所需要的電容器容量，再來(lái)確定要投入的電容器組數(shù)。由于控制電容器投入、切除的是機(jī)械開(kāi)關(guān)，所以很難準(zhǔn)確判斷投切電容器的時(shí)刻。并聯(lián)電容器一般設(shè)有投切延時(shí)功能，所以當(dāng)電網(wǎng)無(wú)功不足時(shí)，最好在高峰負(fù)荷到來(lái)前將電容器并聯(lián)到負(fù)載兩端，才能有效避免負(fù)載端電壓不足，因此不能滿足快速、準(zhǔn)確地對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償需求。

圖4 并聯(lián)電容器實(shí)物圖

并聯(lián)電容器的機(jī)械開(kāi)關(guān)不宜頻繁切換，因?yàn)槠浜祥l涌流很大，有時(shí)甚至能達(dá)到補(bǔ)償電容器額定電流的幾十倍甚至上百倍。在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，它還會(huì)產(chǎn)生弧光，且運(yùn)行時(shí)的噪音較大，因此頻繁投切會(huì)縮短并聯(lián)電容器的壽命。所以，并聯(lián)電容器僅適用于負(fù)載較穩(wěn)定的系統(tǒng)。

圖5 并聯(lián)電容器基本原理圖

3.3 并聯(lián)電抗器補(bǔ)償

如圖6所示，并聯(lián)電抗器用于吸收線路中過(guò)剩的無(wú)功功率的設(shè)備，可以避免高壓電網(wǎng)的電壓過(guò)高。并聯(lián)電抗器可以直接接入超高壓線路或母線中，吸收的無(wú)功功率QL與其所在線路的電壓U的關(guān)系為QL=U2/XL，其中XL表示并聯(lián)電抗器的感抗。

圖6 并聯(lián)電抗器實(shí)物圖

在當(dāng)今電力系統(tǒng)中，并聯(lián)電抗器應(yīng)用廣泛。它可以與超高壓線路直接相接，起到限制高壓線路上的過(guò)電壓的作用，有利于單項(xiàng)重合閘[15]。由于超高壓輸電線路很長(zhǎng)，那么空載長(zhǎng)線電容效應(yīng)則會(huì)引起線路電壓的升高。特別是單端電源供電的空載導(dǎo)線發(fā)生接地故障時(shí)，應(yīng)待故障處電弧熄滅后再重合該相。但是，由于發(fā)生短路故障時(shí)，會(huì)由于短路電流的互感效應(yīng)而使?jié)摴╇娏髟诙虝r(shí)間內(nèi)難以消除。若在線路上并聯(lián)一個(gè)三相Y型電抗器，且其中性點(diǎn)經(jīng)小電抗器接地，就可以限制并消除單相接地處的潛供電流，使電弧熄滅，有利于重合閘成功。高壓三相電抗器的損耗較小但造價(jià)高，而適用于低壓側(cè)的并聯(lián)電抗器的造價(jià)低，易于操作。

3.4 靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVC）

目前，靜止無(wú)功補(bǔ)償器是我國(guó)高壓電網(wǎng)中性能比較優(yōu)良且發(fā)展前景較好的一種無(wú)功補(bǔ)償裝置。靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置被定義為并聯(lián)連接的無(wú)功靜止發(fā)生器或吸收器，其輸出的電流既可以為容性，也可以為感性，以此維持系統(tǒng)中的一些特定參數(shù)。因此，SVC有很多不同結(jié)構(gòu)，其中最常用的是晶閘管投切電容器型（TSC）、晶閘管控制電抗器型（TCR）和飽和電抗器型（SR）。

SVC調(diào)節(jié)速度很快，能夠適應(yīng)目前電網(wǎng)迅速、動(dòng)態(tài)的補(bǔ)償要求，且其組成部件中不含有轉(zhuǎn)子，所以運(yùn)行維護(hù)量較小。相比于其他無(wú)功補(bǔ)償器來(lái)說(shuō)，它的可靠性也較高，但是損耗較大，產(chǎn)生諧波較多[16]。

3.4.1 晶閘管投切電容型（TSC型）

TSC型補(bǔ)償器是一組并聯(lián)型裝置，主要由并聯(lián)的電容器、雙向?qū)ňчl管以及一個(gè)限流電抗器構(gòu)成，如圖7所示。每一個(gè)并聯(lián)的電容器都與一組反向并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)，由雙向晶閘管控制支路的通斷。它的性能優(yōu)良，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制所要投入的電容器的組數(shù)，實(shí)物圖如圖8所示。投入的電容器的組數(shù)取決于所需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功電流和無(wú)功電壓。為了防止電容器充電瞬間涌浪電流的出現(xiàn)[17]，一般會(huì)在每一條支路接入一個(gè)限流電抗器。限流電抗器也可以通過(guò)與電容器的參數(shù)搭配，避免與交流電抗在特定頻率發(fā)生諧振。

圖7 TSC原理圖

圖8 雙向晶閘管實(shí)物圖

當(dāng)TSC向系統(tǒng)中發(fā)出容性功率即TSC處在投入狀態(tài)下時(shí)，雙向晶閘管之一導(dǎo)通，電容工作，向系統(tǒng)補(bǔ)償無(wú)功功率；當(dāng)TSC不發(fā)出功率時(shí)，說(shuō)明雙向晶閘管均處于阻斷狀態(tài)，此時(shí)TSC處于斷開(kāi)態(tài)。

由于雙向晶閘管可以方便地控制關(guān)閉和導(dǎo)通，所以TSC具有調(diào)節(jié)速度快、有功損耗較小的優(yōu)點(diǎn)。TSC裝置因?yàn)榫чl管的耐壓程度有限，所以經(jīng)常被用于低壓系統(tǒng)。在高壓系統(tǒng)中，它需要多個(gè)晶閘管級(jí)聯(lián)，會(huì)增加成本，所以經(jīng)常與變壓器配合使用[18]。

3.4.2 晶閘管控制電抗型（TCR）

TCR型補(bǔ)償器同樣是一組并聯(lián)型裝置，主要由雙向?qū)ňчl管與電抗器串聯(lián)構(gòu)成的支路組成，如圖9所示。它主要通過(guò)控制雙向晶閘管的通斷改變通過(guò)電抗器所在支路電流的大小以及相位，從而調(diào)節(jié)總回路電流的功率因素。

圖9 TCR原理圖

由于雙向晶閘管的開(kāi)關(guān)次數(shù)不受限制，而如果經(jīng)常使用機(jī)械開(kāi)關(guān)會(huì)對(duì)其造成一定損耗，降低其壽命，因此TCR性能要優(yōu)于機(jī)械投切式電抗器。因?yàn)門CR工作的實(shí)質(zhì)是利用晶閘管的觸發(fā)角控制來(lái)改變通過(guò)電抗器的電流，所以可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，但是裝置本身會(huì)產(chǎn)生一定的諧波和一定的有功損耗。

3.4.3 飽和電抗器型（SR）

文獻(xiàn)[19]提出了一種SR型補(bǔ)償器。它是由一個(gè)多相的諧波補(bǔ)償自飽和電抗器與一個(gè)可投切電容器并聯(lián)組成，具有承受過(guò)電流的能力強(qiáng)、補(bǔ)償及時(shí)、穩(wěn)定性高以及產(chǎn)生諧波小等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于控制短時(shí)的過(guò)電壓。

飽和電抗器是一種穩(wěn)定性極強(qiáng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置，因此經(jīng)常被用在以下3種場(chǎng)合：（1）控制電壓的大幅偏移；（2）緩解電壓閃變；（3）在直流輸電終端進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。但是，運(yùn)行中的電抗器長(zhǎng)期處于飽和狀態(tài)，鐵芯損耗較大，飽和電抗器的造價(jià)過(guò)高，目前在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用尚不廣泛。

3.5 靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）

靜止同步補(bǔ)償器是一種并聯(lián)型的無(wú)功補(bǔ)償?shù)摹叭嵝越涣鬏旊娤到y(tǒng)（FACTS）”裝置，是一種實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器。STATCOM的組成部分主要有主電路、控制系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、保護(hù)和冷卻系統(tǒng)。它在工作時(shí)相當(dāng)于電壓源型變流器。靜止同步補(bǔ)償器既可以發(fā)出功率也可以吸收功率。如圖10所示，工作原理是將絕緣柵雙極型晶體管構(gòu)成的橋式電路經(jīng)過(guò)交流電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)中，根據(jù)實(shí)際需求調(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接調(diào)節(jié)其交流側(cè)輸出電流[19-22]，控制發(fā)出的無(wú)功功率的大小及性質(zhì)來(lái)滿足電網(wǎng)的需求[23]。

圖10 STATCOM基本原理圖

靜止同步補(bǔ)償器在系統(tǒng)中工作時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)能產(chǎn)生三相正弦對(duì)稱電壓的旋轉(zhuǎn)同步電機(jī)[24]。所以，它既能實(shí)現(xiàn)滯后無(wú)功電流的控制，還能實(shí)現(xiàn)超前無(wú)功電流的控制。

STATCOM的主要優(yōu)點(diǎn)包括：

（1）輸出的電流與電壓無(wú)關(guān)，運(yùn)行范圍廣；

（2）控制速度快，滿足電網(wǎng)快速動(dòng)態(tài)的補(bǔ)償需求；

（3）產(chǎn)生諧波小，只要讓STATCOM輸出的電流與諧波電流方向相反，就可以對(duì)諧波進(jìn)行抑制，可以有效提高功率因數(shù)、電網(wǎng)的穩(wěn)定性，抑制電壓閃變；

（4）損耗小，只有開(kāi)關(guān)損耗[25]；

（5）占地面積小；

（6）產(chǎn)生噪音大大減小。

STATCOM是智能型的設(shè)備，是目前電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備中最先進(jìn)的也是最有發(fā)展前景的。

4 無(wú)功補(bǔ)償方法的研究現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著現(xiàn)代人們的生活水平的提高，人們對(duì)電網(wǎng)的供電質(zhì)量要求越來(lái)越高。因此，電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的深入研究與應(yīng)用成為必然的趨勢(shì)。目前，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)面臨的困難主要有：實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的無(wú)功補(bǔ)償；減少噪聲污染；減少無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備自身產(chǎn)生的諧波污染；提高補(bǔ)償設(shè)備的可靠性，增加電網(wǎng)的穩(wěn)定性等。因此，各種先進(jìn)的智能型的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)是大多數(shù)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)科研機(jī)構(gòu)重視的課題。

國(guó)外的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)相較國(guó)內(nèi)起步較早，且比國(guó)內(nèi)重視，因此國(guó)外的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)也比國(guó)內(nèi)成熟很多。并聯(lián)電容器組以其經(jīng)濟(jì)實(shí)用、輕便、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于我國(guó)電網(wǎng)。直到20世紀(jì)70年代初，武漢鋼鐵公司在1.7 cm軋機(jī)工程中進(jìn)口了由比利時(shí)直流勵(lì)磁飽和電抗器與日本電容器組成的靜止補(bǔ)償裝置后，國(guó)內(nèi)才對(duì)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題引起了重視。目前，我國(guó)已經(jīng)在SVC裝置的研發(fā)上有了一定的技術(shù)基礎(chǔ)，但大容量的SVC還要依靠國(guó)外進(jìn)口。國(guó)外生產(chǎn)研制SVC的公司主要有ABB、AREVA以及SIEMENS等。從全球范圍來(lái)看，SVC和STATCOM已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。

隨著我國(guó)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的科研投入加大，我國(guó)在無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)上取得了較大進(jìn)步。就國(guó)內(nèi)外的研究狀況來(lái)看，無(wú)功補(bǔ)償裝置的制造技術(shù)具有以下發(fā)展趨勢(shì)：

（1）未來(lái)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)不僅只滿足實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償功能，還要滿足高速便捷、智能化的需求；

（2）原來(lái)無(wú)功補(bǔ)償裝置體積龐大，占地面積大，為了減少占地面積，要實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償裝置的集成化，如可以采用集成芯片控制整個(gè)裝置，大大減小體積；

（3）智能化，實(shí)現(xiàn)從系統(tǒng)中采集的無(wú)功補(bǔ)償數(shù)據(jù)通過(guò)有線或者無(wú)線傳播傳到智能終端，然后通過(guò)智能終端的一系列計(jì)算后向系統(tǒng)發(fā)出精確指令，使系統(tǒng)得到精確的無(wú)功補(bǔ)償。

5 結(jié) 論

本文對(duì)多種無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)裝置的原理及方法進(jìn)行詳細(xì)闡述，并對(duì)它們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析及對(duì)比。目前，基于FACTS技術(shù)的無(wú)功補(bǔ)償裝置將成為未來(lái)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。同步調(diào)相機(jī)有功損耗較大，維護(hù)困難，響應(yīng)較慢，成本高，因此逐步被淘汰。并聯(lián)電容器雖然投資少，但是不能準(zhǔn)確快速對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。并聯(lián)電抗器可以直接接入高壓線路，但是造價(jià)較高，其中高壓并聯(lián)電抗器發(fā)展前景較好。SVC裝置的投資較高，但是技術(shù)相對(duì)成熟，其調(diào)節(jié)速度快，滿足電網(wǎng)對(duì)快速準(zhǔn)確的無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枨?，但是不能直接與超高壓電網(wǎng)相接，且可能產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，還需要繼續(xù)改進(jìn)。STATCOM裝置以其響應(yīng)速度快、產(chǎn)生諧波小、損耗小等優(yōu)點(diǎn)，成為目前最具發(fā)展前景的無(wú)功補(bǔ)償裝置。