SVG有源动态无功和谐波补偿装置原理

XDVAR系列有源动态无功和谐波补偿装置（StaticVarGenerator）天津市先导倍尔电气有限公司清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所2023/10/7主要内容电网电压稳定与用户侧电能质量问题1

SVC与SVG2SVG国内外应用情况3

XDAVR系列SVG4清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所2电网电压稳定与用户侧电能质量问题1清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所3无功的定义电源能量与感性负载线圈中磁场能量或容性负载电容中的电场能量之间进行着可逆的能量交换而占有的电网容量叫无功，Q表示这种能量交换的幅度。无功功率的表达式：式中无功的单位为Var（乏），线电压的单位为V（伏），视在电流I单位为A（安）。功率因数：在正弦电路中，功率因数是由电压和电流之间的相角差决定的，这种情况下，功率因数常用COSφ表示。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所4无功的分类1、感性无功：电流矢量滞后电压矢量90度，如：电动机、变压器线圈、晶闸管变流设备等；2、容性无功：电流矢量超前电压矢量90度，如：电容器、电缆输配电线路、电力电子超前控制设备等；3、基波无功：与电源频率相等的无功；4、谐波无功：与电源频率不相等的无功。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所5无功功率的影响增加设备的容量。无功功率的增加，会导致电流增大和视在功率的增加，从而使发电机、变压器及其它电气设备的容量和导线容量增加。设备及线路损耗增加。使线路及变压器的电压降增大，如果是冲击性无功功率负载，还会使电压产生剧烈波动，使供电质量严重降低。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所6谐波基本概念谐波的基本概念

频率为1/T的分量为基波，频率为大于1的整数倍基波（50Hz中国）频率的分量称为谐波。谐波次数为谐波频率和基波频率的整数比。电压HRUn和电流HRIn电压和电流总谐波畸变率清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所7谐波的危害谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波电流流过中线时会使线路过热甚至发生火灾。谐波影响各种电气设备正常工作。谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大。谐波会导致继电保护和自动装置误动作，并会使电气测量仪表计量不准确。谐波对通讯线路的干扰。

清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所8高次谐波三相六脉波整流电路有哪些谐波

—三相整流设备含有5、7、11、13等次（6n±1）的高次谐波，含量为基波的1/5，1/7，1/11，1/13…1/（6n±1）高次谐波含量为：

即清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所9高次谐波六相十二脉波整流电路有哪些谐波六相十二脉波整流电路含有：11、13、23、25…（12n±1）次高次谐波，高次谐波电流含量是：即清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所10各类多相整流器产生的谐波次数

由右表可见，增加变流器的相数可有效地消除低次谐波，整流相数越多，所产生的谐波分量越少。目前在轧钢机和电冶金、电解整流电源工程中多数采用12相、24相整流技术，对特大容量的也采用36相、48相整流。交流电弧炉非对称产生偶次谐波。整流相数注入电网的谐波次数65、7、11、13、17、19、23、25……1211、13、23、25、35……2423、25……3635、37……清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所11电力系统的无功功率平衡电压是衡量电能质量的重要指标。电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡。系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求，否则电压就会偏离额定值。电力系统无功功率平衡的基本要求：系统中的无功电源可以发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗。Qres>0表示系统中无功功率可以平衡且有适量的备用；Qres<0表示系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿装置。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所12电力系统的无功平衡和电压崩溃弱支撑电网WeaksystemPQjXL

UEU

P=EUsin

/XLQ=EUcos

/XL-U2/XL-1.2-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.20.40.60.81.00.60.70.80.9U/E=1.01.1p0p0+

pq0

cr(0.8)输入至线路Sendouttolines由线路输出Absorbfromlinesp=PXL/E2q=QXL/E2Q0=-0.05Q0+Q1=-

0.1正常运行点NPointN新运行平衡点APointA新运行平衡点BPointB清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所13暂态电压稳定的主要诱因严重故障

潮流大量转移 故障冲击造成低压

HVDC双极闭锁及相关事故

受端主力机组失磁

负荷突增

特别是空调负荷的迅速大量增加

功角稳定问题与电压稳定问题常常互为诱因清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所14京沪穗等大负荷中心电网特点抗暂态电压稳定的条件不断恶化1)由于资源与环境等因素的限制，远方区外供电比例加大，负荷区内缺乏足够的动态电压支撑和动态无功储备。葛沪直流1200MW，长期预测3000-3500万千瓦，装机限制1500万千瓦-2000万千瓦。2)空调比例增加，负荷变化随机性加大，负荷事故时的调节特性变坏。3)手动投切的补偿电容比例过大，恶化严重故障时的电压支撑能力。4)电力电子技术的广泛应用，很多负荷对电压的灵敏度降低，不利于电压的恢复。220kV电网分区运行，加剧了区间动态无功储备不平衡由于环保等因素的制约，有动态电压调节能力的发电厂和调相机不允许建在城区。广东：接收西电约10000MW，其中3/4以上通过HVDC输送，而目前HVDC双级闭锁机率远大于交流线的三相短路！动态无功补偿是解决暂态电压失稳的有效措施。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所15用户侧供电可靠性与电能质量问题的提出现代社会用电设备对供电的靠性、电能质量的要求越来越高；供电质量恶化造成产品质量的下降，带来重大经济损失；

供电可靠性和电能质量问题包括供电中断(outage)、电压降落(voltagesag);闪变（flicker）、脉冲（impulse）、暂态升高（swell）、谐波（harmonic）、不平衡（unbalance）。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所161．无功功率负荷

异步电动机图5-2异步电动机的简化等值电路

jX

电压下降,转差增大,定子电流增大.无功功率负荷和无功功率损耗清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所17

异步电动机的无功功率与端电压的关系

受载系数:实际负载和额定负载之比.在额定电压附近，电动机的无功功率随电压的升降而增减清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所18变压器的无功损耗假定一台变压器的空载电流I0%=2.5，短路电压VS%=10.5，在额定满载下运行时，无功功率的消耗将达额定容量的13%。如果从电源到用户需要经过好几级变压，则变压器中无功功率损耗的数值是相当可观的。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所19输电线路的无功损耗

输电线路的π型等值电路

线路的无功总损耗为一般情况下，35kV及以下系统消耗无功功率；110kV及以上系统，轻载或空载时，成为无功电源，传输功率较大时，消耗无功功率。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所20什么叫无功补偿无功补偿：

指根据电网中的无功类型，人为地补偿容性无功或感性无功来抵消线路中的无功功率。是为了减小供配电线路中往复交换的无功功率，提高供配电线路的利用率。无功功率有那些影响：—无功功率不做功，但占用电网容量和导线截面积，造成线路压降增大，使供配电设备过载，谐波无功使电网受到污染，甚至会引起电网振荡颠覆。

清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所21无功补偿的主要作用提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗。稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所22无功补偿的方法同步发电机：调整励磁电流，使其在超前功率因数下运行，输出有功功率的同时输出无功功率。同步电动机：与前者的区别主要在于发电机位于发电厂，而电动机位于用户处。同步调相机：当同步电动机不带负载而空载运行，专门向电网输送无功功率时，称为同步调相机。主要装于枢纽变电所。并联电容器：可提供超前的（容性）无功功率，多装于降压变电所，亦可就地补偿。静止无功补偿装置：具有调相机的功能，如SVG、SVC。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所23什么是动态无功补偿动态无功补偿 根据电网中动态变化的无功量实时快速地进行补偿，如调相机、SVG、SVC等。对电力系统中无功功率进行快速的动态补偿可以实现如下功能：1）对动态无功负载的功率因数教正。2）改善电压调整率。3）提高电力系统的静态和动态稳定性,阻尼功率振荡。4）降低过电压。5）减少电压闪烁。6）阻尼次同步振荡。7）减少电压和电流的不平衡。

清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所24动态无功补偿的作用1故障或突增负荷时，动态地提供电压支撑，确保母线电压的稳定性，提高电力系统暂态电压稳定水平，减少低压释放负荷数量2动态地维持输电线路端电压，提高输电线路稳态传输功率极限（每kvar的输出约能提高0.5—0.7kw的暂态稳定极限值）3抑制系统过电压，改善系统电压稳定性

4阻尼电力系统功率振荡

5在负荷侧，抑制电压闪变、补偿负荷不平衡、提高功率因数、改善电能质量清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所25动补与静补的主要区别及优点静补投切速度慢，不适合负载变化频繁的场合，容易产生欠补或者过补偿，造成电网电压波动，损坏用电设备；并且有触点投切设备寿命短，噪声大，维护量大，影响电容器使用寿命。动补可对任何负载情况进行实时快速补偿，并有稳定电网电压功能，提高电网质量，同时具备治理谐波的功能。（1）对动态无功负载的功率因数校正。（2）改善电压调整率。（3）提高电力系统的静态和动态稳定性，阻尼功率振荡。（4）降低过电压。（5）减少电压闪烁。（6）阻尼次同步振荡。（7）减少电压和电流的不平衡。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所26无功补偿的三种主要形式MSC/MSR~52

kV

80050

Mvar

500机械投切式电容/电抗交流电抗器机械式开关交流电容器组SVC~52

kV

80050

Mvar

800StaticVarCompensator交流电抗器晶闸管阀控制和保护变压器交流电容器组SVG~52

kV

80050

Mvar

800StaticSynchronousVarCompensatorGTO/IGBT/IGCT阀控制与保护变压器直流电容清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所27同步发电机发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率：发电机在非额定功率因数下运行时可能发出的无功功率发电机的P-Q极限1）当发电机低于额定功率因数运行时，能增加输出的无功功率，但发电机的视在功率因取决于励磁电流不超过额定值的条件，将低于其额定（2）当发电机高于额定功率因数运行时，励磁电流不再是限制条件，原动机的机械功率又成了限制条件。（3）发电机只有在额定电压、额定电流和额定功率因数（即运行点C）下运行时视在功率才能达到额定值，使其容量得到最充分的利用。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所28同步调相机同步调相机相当于空载运行的同步电动机。在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率而起无功电源的作用，能提高系统电压；在欠励磁运行时（欠励磁最大容量只有过励磁容量的（50%～65%）)，它从系统吸取感性无功功率而起无功负荷作用，可降低系统电压。它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸取）的无功功率，进行电压调节。因而调节性能较好。缺点：同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂；有功功率损耗较大，在满负荷时约为额定容量的(1.5~5)%，容量越小，百分值越大；小容量的调相机每kVA容量的投资费用也较大。故同步调相机宜大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不装设。同步调相机常安装在枢纽变电所清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所29并联电容器并联电容器可按三角形和星形接法连接在母线上。它供给的无功功率QC值与所在节点电压的平方成正比，即QC=V2/XC

。按安装位置不同通常分为三种，集中补偿、分组补偿、就地补偿。

缺点：电容器的无功功率调节性能比较差（自动投切）。优点：并联电容器的装设容量可大可小，既可集中使用，又可以分散安装。且电容器每单位容量的投资费用较小，运行时功率损耗亦较小，维护也较方便。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所30静止无功补偿装置（动补）传统的无功功率动态补偿装置是同步调相机（SynchronousCondenser—SC）早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器（SaturatedReactor—SR）。静止型无功补偿装置（StaticVarCompensator—SVC）。新型静止无功补偿装置：静止无功发生器（StaticVar

Genertor—SVG）或静止补偿器（StaticCompensator—STATCOM）清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所31静止无功补偿器（SVC）静止补偿器由静电电容器与电抗器并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）的无功功率。(a)可控饱和电抗器型（SR）；(b)自饱和电抗器型；(c)可控硅控制电抗器型（SVC-TCR）；(d)可控硅控制电抗器（TCR）和可控硅投切电容器组合型（TSC）。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所32SVC原理（TCR）其单相基本结构是两个并联的晶闸管与一个电抗器串联，而三相多采用三角形联结。相当于电感负载的交流调压电路。触发角有效移相范围90-180度，基波电流都是无功电流。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所33SVC（TCR+FC）静态特性系统电压(p.u.)SVGTCRTSC0.4容性电流感性电流01.0清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所34SVC的技术特点（TCR+FC）自身产生较大谐波，需与无源滤波器配合使用；装置占地面积大；效率低；响应速度慢（40ms-60ms）易产生谐振过电压、损坏电容器；低压时补偿效果下降迅速，清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所35

SVG的原理及SVC与SVG比较2清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所36SVG的构成 XDVAR系列是由链式静止同步补偿器（STATCOM/DSTATCOM，又称为SVG）和固定电容器共同构成的，按各自容量的不同可组合成各种补偿范围的有源动态无功和谐波补偿装置。其中的SVG不同于传统SVC的阻抗补偿（靠电容器和电抗器发出和吸收无功）原理，而是基于电压源自换相换流器，原理上等效于静止的同步调相机，但性能上又远优于调相机和SVC。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所37SVG工作原理（感性）将自换相桥式电路通过电抗并联在电网上，适当的调节桥式电路交流输出电压的相位和幅值，或控制其交流侧电流，就可以使该电路吸收或发出无功电流，实现动态无功补偿。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所38静止“调相机”(STATCOM)LineLoadElectronic

GeneratorforReactive

Power清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所39SVG主电路方案三电平变流器器件直接串联谐波较大dv/dt大绝缘要求高多重化变流器变压器占地大，成本高无冗余运行能力磁非线性导致过电压和过电流绝缘由变压器承担变压器隔离链式逆变器具有冗余运行能力各逆变单元可共用直流电容变压器较复杂绝缘由变压器承担清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所40XDVARSVG－基于链式换流器无连接变压器，减小了占地面积，降低了装置成本，提高了装置效率在系统受到扰动时，可以分相进行控制以便更好地提供电压支撑作用采用冗余功率模块，提高了装置可靠性

避免了多重化逆变变压器激磁回路中剩磁和饱和非线性导致的装置过电压和过电流可做成移动式装置，便于灵活配置，提高装置使用率U+-输出电压+U-U0U+U+U+3U2UU0-U-2U-3U输出电压清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所41叠加波形情况清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所42清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所43SVG电压-电流特性系统电压(p.u.)SVGTCRTSC0.4容性电流感性电流01.0当电网电压下降，补偿器的电压-电流特性向下调整时，SVG可以调整其变流器交流侧电压的幅值和相位，以使其所能提供的最大无功电流维持不变，仅受其电力半导体器件的电流容量限制。其运行范围是上下等宽的近似矩形的区域。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所44谐波电流补偿当需要补偿负载所产生的谐波电流时，SVG检测出补偿对象负载电流的谐波分量，将其反极性后作为补偿电流的指令信号，由补偿电流发生电路产生的补偿电流与负载电流中的谐波分量大小相等、方向相反，因而两者互相抵消，使得电源电流只含基波，不含谐波。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所45谐波电流补偿调节框图清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所46谐波电流补偿原理框清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所47SVG的链式模块串联的均压问题链节模块的串联是多个逆变电源的串联，而不是IGBT的直接串联，所以并不需要模块的一致性，而且每个模块的脉冲是错一定的角度，即IGBT并非同时导通，所以产生过电压的机会并不多。采用脉冲循环控制机制，直流侧电压波动在5%范围之内。链节模块运行有两种状态：启动过程及无功补偿过程。（1）启动过程为静态均压，由模块所并联的电阻完成，合理配置电阻保证模块不过压，从而保护了IGBT。（2）无功补偿过程为动态均压，通过IGBT的驱动脉冲的控制，维持直流电容的电压，保证IGBT不承受过电压。检测直流电压超过允许值立即封锁脉冲。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所48清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所49瞬时无功控制策略清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所50SVG的占地面积SVGSVC清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所51占地面积SVG占地是SVC的1/5~1/3资料来源：SIEMENS清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所52动态响应资料来源：ABBSVC：2～3周波，速度过快产生谐振。STATCOM：1～2周波，小于5毫秒清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所53SVG响应速度SVG的快速动态响应

(小于10ms)响应速度越快对闪变抑制效果越好SVC的响应速度大于10毫秒，如果再快，有可能与系统产生谐振。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所54典型SVC与典型SVG损耗的比较典型0－100Mvar

SSVC典型0－100MvarSVC清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所55典型SVC与典型SVG运行损耗的比较100MSVC如果需要保持额定动态无功输出量，正常时100M的可控电抗器（TCR）需运行在满载状态（装置整体输出为空载，固定电容器的容性无功被TCR的感性无功全部抵消），按1％损耗计算，每天需2.4万度电，按0.5元/度计算，每年耗电约400万元，是同容量SVG的2-3倍。如果TCR平时运行在空载/轻载状态，则系统电压跌落时无法提供足够的动态无功支撑，作用只相当于一台小容量SVG。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所56典型SVC与典型SVG运行损耗的比较补偿容量SVG补偿组成SVC补偿组成SVG的损耗(万度/年)SVC的损耗(万度/年)SVGFCTCRFC最小0.02%平均最大0.33%最小0.06%平均最大1.0%2M±2M0-2M+2M0.322.775.281.08.516.05M±5M0-5M+5M0.86.9313.22.521.340.08M±4M+4M-8M+8M1.2811.0821.124.034.064.010M±5M+5M-10M+10M1.6013.8526.45.042.580.016M±8M+8M-16M+16M2.5622.1642.248.058.0108.020M±10M+10M-20M+20M3.2027.7052.810.085.0160.024M±12M+12M-24M+24M3.8433.2463.3612.0102.0192.030M±15M+15M-30M+30M4.8041.5539.6015.0127.5240.040M±20M+20M-40M+40M6.4055.40105.620.0170.0320.050M±25M+25M-50M+50M8.0069.30131.225.0212.5400.0清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所57典型SVC与典型SVG运行损耗的比较为什么SVG比SVC节能?串联电抗器容量不同,SVC串联100%电抗，而SVG只串联6%的电抗，而电抗器损耗大约为0.8%的损耗，占主导地位。FC部分，SVC的电容容量是SVG电容容量的一倍，所以，电容损耗比SVC的损耗小，电容损耗较小。SVC的可控硅的损耗与SVG的IGBT的损耗相当，可控硅的损耗比IGBT损耗小，但SVC部分的可控硅部分的容量是IGBT容量的一倍。而且在SVC的0无功时损耗最大，100%无功时损耗最小，SVG在50%无功时损耗最小，在100%无功时损耗最大，一般动态无功绝大部分时间工作在50%无功状态。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所58SVG的价格以输出0－100Mvar动态无功为例SSVC：50Mvar固定电容器＋50MVA链式STATCOM：200/kvar左右;0－100MvarSVC：200元/kvar随功率半导体器件价格的下降，SVG价格下降空间大。考虑其与SVC同容量补偿效果的差别及性能、运行损耗的差别，SVG性价比更高。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所59-50M－+150MSVG与SVC性能比较比较内容100MVASTATCOM+50M固定电容器（-50—150）200MVATCR+150M滤波器（-50—150）无功控制能力连续，零无功时STATCOM投入-50Mvar连续，容性无功由滤波器提供，零无功时TCR投入-150Mvar无功补偿响应速度响应速度快（10ms－20ms）响应速度慢（40ms～60ms）电压对补偿效果的影响输出无功电流与系统电压无关系统电压下降时输出无功电流成比例下降同等补偿效果所需容量1.01.2－1.3占地面积小大(为STATCOM的4－5倍)损耗与输出无功的关系零无功时STATCOM投入-50Mvar，损耗为50MX1%。假设STATCOM损耗为1％。零无功时TCR投入-150M，损耗大；损耗为150MX1%。假设TCR损耗为1％。价格比较约4200万STATCOM：400元/kvar，电容器20元/kvar4050万TCR：180元/kvar，滤波器30元/kvar清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所60

SVG国内外应用情况3清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所61用于输电系统的SSVC部分统计研制者地点(MVA)时间1三菱电机、关西电力日本±201980年2西屋公司、EPRI美国±11986年3三菱电机、关西电力日本±801991年4东芝、日立、东京电力日本±50×21992年5东芝、Hokkaido电力日本±10×21993年6西屋公司、EPRI、田纳西电力美国±1001996年7西门子丹麦±81997年8西屋、EPRI、美国电力美国±1601997年9清华大学、河南省电力公司中国±201999年10ALSTOM、英国国家电网（NGC）英国±751999年11三菱美国＋133/-412001年12三菱，圣迭戈天然气和电力公司美国±1002002年13KEPRI、KEPCO韩国±802003年14ALSTOM，美国东北电力美国±1502003年15ABB，奥斯汀能源美国±100200416清华大学、许继，上海电力公司中国±502006年清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所62在负荷补偿中的应用三菱公司从1986年至2003年期间，安装了近200台SVG，容量在0.1到60Mvar之间；东芝公司投运多台10M/20MSVG用于电弧炉的动态补偿；ABB公司已推出系列的SVC-LIGHT（即SVG），用于系统及用户补偿；西屋公司为加拿大BC省阿达姆湖伐木场提供了一台

2MVAR的SVG，保证了该伐木场的正常工作；西门子公司为丹麦某风力发电场提供的两台

4MVAR对于其风力发电设备的稳定运行起了重要作用；美国S&C’S公司的系列PUREWAVESVG，用于补偿冲击负载引起的电压跌落和闪变。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所63美国±100MvarSTATCOM（1996）背景：Sullivan变电站，田纳西州东北部，属于TVA（TennesseeValleyAuthority）管辖由500kV输电网和4条160kV线路供电，冬季负荷高峰期，该地区负荷可达900MW，其中55％由Sullivan变电站提供。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所64美国±100MvarSTATCOM（1996）1500kV母线轻载时电压过高装有80Mvar可投切电抗器，存在发热问题，利用率不高2160kV母线重载时电压过低变压器抽头动作频繁，降低变压器寿命,故障率1％，一半由抽头引起,一次损失$1M3变电站与500kV网联系较弱单台1200MW变压器冬季大负荷时，失去变压器后160kV母线电压跌落10％－15％4与邻近的AEP系统间存在功率振荡一条160kV线路与AEP系统相连AEP内的PMU测量到了功率振荡现象轻载时STATCOM帮助调节500kV母线电压，电抗器可完全切除。正常情况下160kV母线电压由STATCOM调节，变压器抽头动作次数大大降低。250次/月减少为2～5次/月大负荷方式下，失去500kV/160kV变压器后，STATCOM可快速动作，维持160kV母线电压在合理范围，等待附近变电站的固定电容全部投入。有助于研究STATCOM在抑制功率振荡的能力。解决方案：±100MvarSTATCOM＋84MvarFC＝－100Mvar/+184Mvar清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所65美国±100MvarSTATCOM（1996）27m×15m新增变压器：$20MSTATCOM：TVA$6M+EPRI$6M节省$14M清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所66丹麦±8MvarSTATCOM（1997）背景：RejsbyHede风电厂，40台600kW风机，24MW1.异步发电机消耗的无功随输出有功的变化而变化，受风力影响较大，固定电容器很难胜任。2.与电网失去联系形成孤岛后，异步发电机处于自励磁状态，若并联电容容量高于发电机电抗，引起机端过电压。解决方案：±8MvarSTATCOM＋6MvarFC清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所67英国±75MvarSTATCOM（1999）背景：90年代中期，英国国家电网计划在北方地区新建一座低成本燃气电厂，分析表明这将增加流向南方的潮流，使得南方地区无功不足的问题凸现。在增加南方地区无功补偿的整体计划中，位于伦敦北部的EastClaydon变电站加装225Mvar的无功是重要内容。英国已有12套移动式SVC投入运行，这次，出于节省用地和新技术应用的角度，国家电网选择了基于STATCOM的动态无功系统。输出 连续可调容量 0－+225Mvar接入电压等级400kV(275kV)可移动性 6个月内可用率

98%英国国家电网对于动态无功系统的要求：清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所68英国±75MvarSTATCOM（1999）STATCOM±75MvarHarmonicFilter23MvarTSC127Mvar237MVA400kV15.1kVGTOCONVERTER清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所69英国±75MvarSTATCOM（1999）清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所70英国±75MvarSTATCOM（1999）清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所71英国±75MvarSTATCOM（1999）清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所72美国±150MvarSTATCOM（2003）地理位置：康涅狄格州西南部，诺沃克－斯坦福地区电网，东北电力公司（NortheastUtility），格林布鲁克变电站电网特点：人口密集区，以居民用电和商业用电为主，最高负荷可达1200MW起因：2000年夏天，发生一起双回输电线路倒塔故障（Double－CircuitTower），致使该地区电压跌落致30－40％（故障中），故障后经历8－10秒才恢复至90％（大量空调负荷停转或闭锁）。双回线路倒塔故障属于东北电力协调委员会（NPCC）和新英格兰电力区（NEPOOL）N－2导则之内的扰动。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所73美国±150MvarSTATCOM（2003）115->230kV刚进行一次改造（69->115kV），绝缘水平不够；架空线路需重建，技术、经济、时间上不可行。需要300Mva；正常运行时系统出现过电压150MvarFC＋150MvarSTATCOM低电压下能够输出额定容性无功（SVC不能）安装占地少谐波性能优动态响应快暂态容量高噪声分贝小磁场强度低固定电容线路改造FACTS清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所74美国±150MvarSTATCOM（2003）无STATCOM，线路故障导致电压低于0.6有STATCOM，故障后电压在2秒内恢复仿真结果清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所75美国±100MvarSTATCOM（2004）Holly电厂：美国德克萨斯州，奥斯汀电力公司，德州电力可靠性委员会（EROCT）容量：590MW，348Mvar。分4台机组（以天然气或石油为燃料），1958－1974陆续投运。设计寿命30－40年。扰民：电厂位于居民区附近－90年代中期，电力公司花费$5M用于建造隔音及绝热设施。－1993、1994年发生两起火灾，火灾引起附近居民的抗议。取缔：－德州地区电力过剩，不远处正在新建一座低成本电厂。－＃1、＃2机组在2004年之前，＃3、＃4机组在2007年之前退役。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所76美国±100MvarSTATCOM（2004）RMR电厂：（ReliabilityMustRun）－稳定校核：静态电压稳定影响不大。－暂态仿真：故障切除后，电压最低母线恢复至0.95所需时间大大增加，Holly138kV母线情况最严重。否决SVC：－受占地面积限制。－地下有储油罐，SVC的大电抗器产生的感应电流可能危害储油罐安全。在Holly138安装±100MvarSTATCOM＋3×31.2Mvar固定电容器清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所77美国±100MvarSTATCOM（2004）占地：30m×20m2004年11月记录到的一次单相扰动清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所78AmericanSuperconductor自2000年以来已投运43台电压源逆变器的STATCOM，风力发电和冶金是主要应用方向。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所79S&C'sPureWaveDSTATCOM2MVA–2/4/6/8MVA5MVA–5/10/15/20MVALumberMill-A±2MVArDSTATCOMreducedthevoltagevariationfrom7to8%towellwithinacceptablelevels,andsaved$400,000to$1,200,000comparedtotraditionalsolutions.Mining/RockCrushing-A±2MVArDSTATCOMwithaparallel2MVArcapacitorbank(-2to+4MVAr).Offeredafirst-yearsavingsofover$600,000comparedtoanewdistributionsubstation,andallowedthefacilitytooperateatfullcapacity.清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所80炼钢厂电弧炉引起电能质量分析炼钢厂供电系统及交流、直流电弧炉设备构成负荷冲击：炉料熔化期间电弧的不稳定，给系统带来有功、无功冲击。无功功率的冲击带来了母线电压的持续波动，造成了闪变现象的产生。不平衡：交流电弧炉三相放电电弧的差异造成负荷电流不平衡。谐波：直流电弧炉5次谐波电压及总谐波畸变率超过国标规定。清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所81电弧炉补偿方法－SVC效果：补偿了三相不平衡，对闪变有一定的抑制作用。

SVC响应时间40ms清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所82DSTATCOM补偿电弧炉的配置及仿真效果：补偿了三相不平衡，抑制闪