IEC TR 635752025 高压交流系统中电力电子无功并联补偿器的性能标准立项发展报告

高压交流系统中电力电子无功并联补偿器的性能标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PerformanceofPowerElectronicReactivePowerShuntCompensatorsinHighVoltageAlternatingCurrent(HVAC)Systems摘要随着全球能源结构转型与新型电力系统建设的加速推进，高压交流（HVAC）输电网中电力电子无功并联补偿技术已成为保障电网安全稳定运行、提升输电通道输送能力与新能源消纳水平的关键技术路径。为统一该类设备的技术要求、规范性能评估方法与试验验证程序，国际电工委员会（IEC）于2025年7月30日正式发布了技术报告IECTR63575:2025《高压交流系统中电力电子无功并联补偿器的性能》。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制历程、主要技术内容与国际协调情况，重点解析了标准在补偿器运行特性、系统交互行为、性能评估指标体系以及试验验证方法等方面的核心技术规定。该技术报告的发布填补了国际标准体系中针对HVAC系统电力电子无功补偿设备性能系统性规范的技术空白，对于指导我国新型电力系统建设中的无功补偿设备选型、规划设计、运行控制及标准体系对接具有重要参考意义。关键词：电力电子；无功补偿；高压交流系统；并联补偿器；IEC技术报告；性能评估；标准体系Keywords:PowerElectronics;ReactivePowerCompensation;HighVoltageAlternatingCurrent(HVAC)Systems;ShuntCompensators;IECTechnicalReport;PerformanceEvaluation;StandardizationSystem1引言1.1研究背景在全球应对气候变化和实现“双碳”目标的宏观背景下，以风电、光伏为代表的可再生能源装机容量持续快速增长，电力系统的电源结构、网架形态和负荷特性正在发生深刻变革。高比例可再生能源接入使得交流电网的电压波动、无功缺额、暂态稳定和次同步振荡等问题日益突出，对无功补偿设备的响应速度、调节范围和动态性能提出了更高要求。传统的机械式并联电抗器、电容器组和同步调相机在调节速度、连续性和灵活性方面已难以完全满足现代电力系统的运行需求，而基于电力电子技术的无功并联补偿器——包括静止无功补偿器（SVC）、静止无功发生器（STATCOM）等——凭借其毫秒级响应速度、连续无功调节能力和优良的动态性能，正逐步成为高压交流输电网中不可或缺的柔性调节装备。1.2标准立项的必要性尽管电力电子无功并联补偿器已在全球范围内得到广泛应用，但在国际标准层面，针对该类设备在高压交流系统中性能要求的系统性技术规范仍存在空白。已有的IEC标准多集中于低压或中压配电系统的电能质量与补偿装置，而面向高压输电系统的大容量电力电子无功补偿设备，其系统接入条件、暂态性能要求、谐波特性、故障穿越能力及电磁兼容等关键性能指标的标准化工作相对滞后。这一标准空白导致不同制造商产品性能参差不齐、性能评估方法不统一、工程应用缺乏一致性技术依据，制约了该技术的进一步推广和跨国工程互联互通。在此背景下，IEC第22技术委员会（IECTC22）下设的相关工作组经过充分论证和长期筹备，于正式启动该项技术报告的编制工作，旨在为高压交流系统中电力电子无功并联补偿器的性能评价提供统一的技术框架和指导性规范。1.3编制过程概述IECTR63575:2025的编制工作历经多轮国际专家的起草、讨论、修改和技术审查。来自中国、德国、美国、日本、英国等主要制造业和电力工业国家的专家共同参与了标准的编制工作。中国作为全球最大的电力电子无功补偿设备制造国和应用市场，深度参与了该技术报告草案的讨论与修订，在补偿器与电网相互作用、性能试验方法等方面贡献了重要的技术经验和研究成果。经过国际标准化组织严格的草案编制、委员会内部投票（CDV）和最终草案投票（FDIS）等程序，该技术报告于2025年7月30日正式批准发布。2标准范围与定位2.1标准的适用范围IECTR63575:2025适用于在高压交流（HVAC）系统中安装和运行的电力电子无功并联补偿器，主要包括以下几类典型设备：1.静止无功补偿器（SVC）：由晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）或二者结合，以及配套滤波装置组成的无功补偿系统，通过控制晶闸管触发角实现无功功率的连续或分档调节。2.静止无功发生器（STATCOM）：基于电压源型换流器（VSC）或电流源型换流器技术，通过PWM调制方式实现无功功率的快速、连续双向调节。3.其他基于电力电子开关器件的并联无功补偿装置：包括但不限于采用级联H桥、模块化多电平换流器（MMC）等新型拓扑结构的大容量无功补偿设备。上述设备的额定电压等级通常为35kV及以上，直接或通过变压器接入高压交流输电系统。2.2标准性质与定位需特别说明的是，IECTR63575属于技术报告（TechnicalReport,TR）类文件，而非国际标准（InternationalStandard,IS）。技术报告是IEC标准化文件中偏指导性和信息性的一类出版物，适用于在正式标准尚不成熟但技术信息已具备实际参考价值的情形。其定位在于：-总结当前高压交流系统中电力电子无功并联补偿器的技术发展现状；-梳理涉及设备性能的关键技术要素和评估原则；-为后续制定正式的IEC国际标准提供技术积累和框架参考；-为工程实践中的性能评估、方案比选和设备选型提供参考依据。该技术报告的发布，标志着IEC层面已正式将高压输电级电力电子无功补偿设备的性能规范化纳入标准化工作议程，具有里程碑意义。3主要技术内容IECTR63575:2025围绕高压交流系统中电力电子无功并联补偿器的性能，建立了系统性的技术框架，主要内容涵盖以下几个核心方面。3.1补偿器的系统接入条件与运行环境该技术报告首先明确了电力电子无功并联补偿器在高压交流系统中的接入方式和运行环境要求。在接入方式方面，报告阐述了补偿器通过专用升压变压器接入高压母线的典型接线方案、设备与变压器的配合要求、以及多组补偿器在同一母线或相邻母线间安装时的交互影响问题。在运行环境方面，报告详细规定了设备在额定运行条件下需要适应的电网电压范围、频率偏差、三相不平衡度和背景谐波畸变率等系统条件，并给出了不同运行工况组合下设备性能保证值的推荐框架。3.2性能指标体系在性能指标体系方面，该技术报告构建了涵盖稳态性能、动态性能和暂态性能的多维度评估框架。稳态性能指标主要包括无功功率调节范围（容性和感性）、调节精度、电压调节斜率、谐波发射水平、有功损耗等；动态性能指标主要涉及响应时间、调节速率、调节连续性以及小扰动下的阻尼特性；暂态性能指标则涵盖故障穿越能力、暂态过电压抑制能力、故障后的恢复特性以及抵御电网暂态扰动的鲁棒性。上述性能指标体系的确立为设备制造商和电力企业在设备设计、选型与验收过程中提供了统一的技术语言。3.3补偿器与交流系统的相互作用电力电子无功并联补偿器与交流电网之间的相互作用是该技术报告重点关注的内容之一。报告对补偿器与交流系统之间的谐波交互、次同步振荡交互、控制相互作用等关键技术问题进行了分析，并给出了相应的分析方法和减缓措施建议。特别是在弱交流系统条件下，补偿器的快速无功调节可能引起电压稳定性和控制稳定性等新问题，报告对相关风险评估方法进行了阐述。3.4损耗与效率评估方法补偿器自身的有功损耗直接影响其经济运行效益。IECTR63575:2025对各类电力电子无功补偿设备在不同运行工况下的损耗构成进行了系统分类，包括换流器损耗、变压器损耗、冷却系统损耗、辅助系统损耗等，并推荐了分项测算和整体评估的方法框架，以便于在工程可行性研究和方案比选中对不同技术方案进行同口径经济性比较。3.5试验与验证在试验验证方面，该技术报告规定了型式试验、出厂试验和现场试验的不同层次和内容。型式试验重点验证设备在设计工况范围内的各项性能保证值是否得到满足；出厂试验侧重于设备在出厂前的基本功能和绝缘性能检验；现场试验则结合工程实际，对设备在现场条件下的实际运行性能进行验证。报告对各试验项目的试验条件、试验电路、测量方法和合格判据给出了建议，为设备性能的规范化验证提供了方法依据。4与其他标准的关系IECTR63575:2025的编制充分考虑了与现行国际标准体系的协调一致性，并与多项IEC标准形成了互补关系：-IEC61954：《静止无功补偿器（SVC）——晶闸管阀的试验》，该标准专注于SVC核心部件晶闸管阀的试验方法。-IEC62927：《电压源换流器型静止同步补偿器（STATCOM）——使用建议》，该标准针对STATCOM的整体使用提出了相关建议。-IEC60146系列：《半导体变流器——通用要求和电网换相变流器》，为电力电子变流设备的通用要求提供了基础。-IEC61000系列：涉及电磁兼容（EMC）和电能质量的相关标准，为补偿器的谐波发射、电压波动等性能指标提供了限值框架。IECTR63575:2025在以上标准的基础上，从系统层面整合了设备性能评估的系统性要求，填补了缺少面向高压交流输电网层面的电力电子无功补偿设备性能系统性规范的技术空白。5主要起草单位介绍——中国电力科学研究院有限公司在参与IECTR63575:2025编制的众多国际机构和企业中，中国电力科学研究院有限公司（以下简称“中国电科院”）作为中国在IEC相关标准化工作中的重要技术支撑力量，深度参与了该技术报告的编制工作。5.1机构概况中国电科院成立于1951年，是国家电网有限公司直属的综合性科研机构，也是中国电力行业多学科、综合性的权威研究机构。历经七十余年的发展，中国电科院已形成覆盖电力系统分析与规划、输变电工程、电力电子技术、新能源并网、信息安全等领域的完整科研体系，拥有多个国家重点实验室和国家能源研发中心，在国内外电力行业具有广泛影响力。5.2在IEC标准化领域的贡献中国电科院长期深度参与IEC、IEEE等国际标准化组织的各项工作，承担了IEC多个技术委员会和技术分委员会的国内技术归口管理工作。在IECTC22（电力电子系统与设备）及其相关分技术委员会的标准化工作中，中国电科院充分发挥其在大容量电力电子装备领域的科研与工程实践优势，组织国内相关单位和企业深度参与了多项国际标准的制定和修订工作。5.3在IECTR63575:2025编制中的技术贡献在IECTR63575:2025的编制过程中，中国电科院组织国内骨干专家，围绕以下关键技术议题提出了建设性意见和技术方案：1.弱电网条件下补偿器与系统交互分析方法：基于国内在特高压交直流混联电网和新能源高比例接入场景下的工程实践经验，系统提出了补偿器在弱系统条件下的适应性分析方法。2.STATCOM暂态性能指标体系：依托国内多项超大容量STATCOM工程的实测数据和研究成果，提出了涵盖故障穿越、动态响应、恢复特性等方面的暂态性能指标体系建议。3.损耗评估方法的系统化框架：结合国内在柔性输电装备能效评估方面的研究积累，推动了损耗分项分类和统一测算口径的技术方案，为不同技术方案的同口径比较提供了方法基础。4.现场试验方法：总结国内大型补偿器工程调试和现场验收的实践经验，为现场试验项目设置和合格判据的确定提供了参考。中国电科院的上述工作，不仅提升了中国在IEC技术报告编制中的话语权和影响力，也通过标准化成果将中国在高电压大容量电力电子无功补偿领域的技术经验向国际社会输出，为全球电力行业的技术进步和标准统一贡献了中国智慧。6结论与展望IECTR63575:2025《高压交流系统中电力电子无功并联补偿器的性能》作为国际上首份系统规范高压交流输电系统中电力电子无功并联补偿器性能的技术报告，填补了该技术领域国际标准化的空白。该技术报告统一了术语定义、搭建了性能评估技术框架、规范了试验验证方法，为全球范围内该类设备的设计、制造、选型和工程应用提供了技术参考，在促进技术进步、支撑电网安全稳定运行和推动国际贸易便利化方面将发挥重要作用。展望未来，随着新型电力系统建设的纵深推进，电力电子无功补偿设备将向更大容量、更高电压等级、更优动态性能和更强系统支撑能力的方向持续演进。在IECTR63575:2025所建立的技术框架基础上，后续有望进一步制定正式的IEC国际标准，将技术报告中的推荐性内容上升为规范性要求。同时，该技术报告的发布也为我国对应领域的标准化工作提供了重要参考，对我国完善电力电子无功补偿设备的国内标准体系、推动中国标准与国际标准体系的深度融合具有重要的借鉴意义。我国作为全球最大的电力电子无功补偿设备制造国与应用市场，应持续深入参与IEC相关标准化工作，将国内在工程实践、技术研发和标准制定方面的成果有效转化为国际标准话语权，在全球能源电力标准化治理体系中发挥更加积极和重要的作用。参考文献[1]IECTR63575:2025,Performanceofpowerelectronicreactivepowershuntcompensatorsinhighvoltagealternatingcurrent(HVAC)systems[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2025.[2]IEC61954,Staticvarcompensators(SVC)-Testingofthyristorvalves[S].Geneva:Internationa