STATCOM在500 kV北郊变电站的应用

随着电力电子技术的进步，STATCOM凭借着平滑的电压调节曲线和精确的调节能力，为电力系统电能质量的提高起到了重要的作用。本文以500 kV北郊变电站的STATCOM应用为例，对其运行模式和电压调节原理进行分析，通过实际运行情况，说明了STATCOM在电网运行中发挥的重要性和优越性。

电力系统中电能的传输传统的采用三相输电的方式[1]，近年来，直流输电技术越来越成熟，由于珠三角地区的经济发展迅猛，电力供应需求很大，但是区域的供电能力不足，我国的西部地区水力、煤炭资源丰富，水力发电、利用当地的坑口电厂发电较多，且大有盈余，通过“西电东送”的方式将电能送入负荷密集的区域。随着天广直流、楚穗直流、牛从直流等投入运行，中国南方电网已经形成了“八交八直”的高压输电网络，呈现出“强直弱交”特性，交直流的相互影响突出。当500 kV 北郊变电站发生单相短路故障或三相短路故障，将导致八回直流同时换相失败。若交流系统故障不能快速切除，则多回直流持续换相失败或持续换相失败导致直流闭锁，系统将可能失去稳定。

当系统发生故障，导致系统电压下降，在严重的情况下可能导致系统崩溃。传统的调压方式包括发电机机端电压调节、变压器分接头调节、投入无功补偿装置调节，这些方式的响应时间较长。静止同步补偿器(STATCOM: Static Synchronous compensator)与传统的补偿装置相比，能够迅速补偿无功而提高功率因数和稳定接入点电压的电能质量，具有响应速度快，占地面积小等优点 [2] [3] [4] [5]。

静止无功补偿装置能够快速、动态、持续的进行无功输出并可以提供阻尼低频功率振荡控制功能， 在系统发生故障后的一两个周期内通过瞬发的无功补偿，来维持系统电压水平，其无功调节能力平滑， 成为故障状态下系统无功电压支撑的重要方式之一[6] [7] [8] [9] [10]。

本文通过分析STATCOM 的控制原理和北郊站200 MVA 容量的STATCOM 的实际应用情况，验证了大容量STATCOM 已经成为提供无功补偿、调整电压，改善系统电压水平，改善电力系统的动态和暂态稳定性的重要手段。

2. STATCOM 原理介绍 STATCOM 的原理就是将逆变电路通过电抗器或是直接并联接入电网，通过调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值， 或是直接控制其交流侧输出的电流， 使该电路吸收或发出计算所需要的无功电流， 实现动态无功补偿的目的。

设电网电压和STATCOM 输出的交流电压分别用相量SU和IU表示，则连接电抗X 上的电压LU即为SU和IU的相量差，而连接电抗的电流是可以由其电压来控制的。这个电流就是STATCOM 从电网吸收的电流I。未计及连接电抗器和逆变器的损耗，STATCOM 的工作原理可以用图1 所示的单相等效电路图来说明。在这种情况下，只需使IU与SU同相，仅改变IU幅值大小即可以控制STATCOM 从电网吸收的电流是超前还是滞后90˚，并且能控制该电流的大小。

3. STATCOM 的主电路拓扑 北郊变电站的STATCOM 有两套， 单套STATCOM 的容量大小为±100 Mvar， 为35 kV 电压等级的。