摘要：文章介绍了无功补偿技术的现状，分析了一些常用无功补偿装置的优点和不足，并特别指出：在我国，基于智能控制策略的TSC装置仍然需要大力推广。在此基础上，展望了无功功率补偿技术的发展方向。

关键词：无功功率补偿　谐波抑制　动态静止无功补偿器

1　引言

无功功率补偿装置的主要作用是：提高负载和系统的功率因数，减少设备的功率损耗，稳定电压，提高供电质量。在长距离输电中，提高系统输电稳定性和输电能力，平衡三相负载的有功和无功功率等。

2　无功功率补偿技术的现状

目前，国内电网采用的电容补偿技术主要是集中补偿与就地补偿技术。就地补偿技术主要适用于负荷稳定，不可逆且容量较大的异步电动机补偿(如风机、水泵等)，其它各种场合仍主要采用集中补偿技术。下面是几种常用的补偿装置。

2.1　同步调相机

早期的无功功率补偿装置主要为同步调相机，多为高压侧集中补偿。同步调相机目前在现场仍有少量使用。

2.2　静止补偿装置

静止补偿器的基本作用是连续而迅速地控制无功功率，即以快速的响应，通过发出或吸收无功功率来控制它所连接的输电系统的节点电压。

静止补偿器由于其价格较低、维护简单、工作可靠，在国内仍是主流补偿装置。静止补偿器(SVC)先后出现过不少类型，目前来看，有发展前途的主要有直流助磁饱和电抗器型、可控硅控制电抗器型和自饱和电抗器型3种。上述第二种又可分为：固定连接电容器加可控硅控制的电抗器(fixed capacitor＆thyristor controlled reactor，FC－TCR)；可控硅开关操作的电容器加可控硅控制的电抗器(thyristor switched capacitor＆thyristor controlled reactor，TSC－TCR)。

实际上，由断路器(电磁型交流接触器)操作的电容器和电抗器在电网中正在大量使用，可以说这种补偿技术是静态的，因为它不能及时响应无功功率的波动。这种装置以电磁型交流接触器为投切开关，由于受电容器承受涌流能力、放电时间及电容器分级以及接触器操作频率、使用寿命等因素制约，因而无法避免以下不足：

(1)补偿是有级的、定时的，因而补偿精度差，跟随性不强，不能适应负荷变化快的场合；受交流接触器操作频率及寿命的限制，静态补偿装置一般均设有投切延时功能，其延时时间一般为30s。对一般稳定负荷，即负荷变化周期大于30s的负荷，这类补偿装置是有效的，但对一些变化较快的负荷，如电梯、起重、电焊等，这类补偿装置就无法进行跟踪补偿。

(2)不能做到无涌流投入电容器，对于接触器加电抗器方案，增加损耗较大，对于容性接触器方案，事故率较大，对金属化电容器的使用寿命影响很大；目前，低压电力电容器以金属化自愈式电容器为主，这种电容器的引线喷金属端面对涌流承受能力有限，因此，涌流的大小及次数是影响电容器使用寿命的主要因素。

(3)运行噪声较大。

(4)由于控制部分的负载是接触器的线圈，在投切过程中，造成火花干扰，影响补偿装置的可靠性和使用寿命。

针对上述问题，基于智能控制策略的TSC补偿装置正在引起关注。TSC的基本结构如图1所示。事实上，如果能够进行动态无功功率补偿则能够克服以上不足。

将微处理器用于TSC，可以完成复杂的检测和控制任务，从而使动态补偿无功功率成为可能。基于智能控制策略的TSC补偿装置的核心部件是控制器，由它完成无功功率(功率因数)的测量及分析，进而控制无触点开关的投切，同时还可完成过压、欠压、功率因数等参数的存贮和显示。因此，与接触器操作的电容器装置相比，尽管单台无触点开关的造价比交流接触器高，但该装置仍然有以下几个特点：

①无涌流，允许频繁操作；

②跟踪响应时间快，动态跟踪时间0.02～2s(可调)；

③采用编码循环式投切电容器，可均匀使用电容器，从而延长整个装置的使用寿命；

④具有各种保护功能，如过压保护、缺相保护及谐波分量超限保护等。

2.3　静止无功发生器

静止无功发生器(static var generator，SVG)又称静止同步补偿器(STATCOM)，是采用GTO构成的自换相变流器，通过电压电源逆变技术提供超前和滞后的无功，进行无功补偿。与SVC相比，其调节速度更快且不需要大容量的电容、电感等储能元件，谐波含量小，同容量占地面积小，在系统欠压条件下无功调节能力强。

SVG的等效电路。其中，变压器与补偿器可看作逆变器电路。从电力系统一侧来观察，我们可以把逆变器电路看成是一个产生基波和谐波电压的交流电压源，控制补偿器基波电压大小与相位来改变基波无功电流的大小与相位。当逆变器基波电压比交流电源电压高时，逆变器就会产生一个超前(容性)无功电流。反之，当逆变器基波电压比交流电源电压低时，则会产生一个滞后(感性)无功电流，因此能与系统进行有功、无功之间的交换。若控制方法得当，SVG在补偿无功功率的同时还可以对谐波电流进行补偿。在稳态情况下，SVG的直流侧和交流侧之间没有有功功率交换，无功功率在三相之间流动，因此直流只需要较小容量的电容即可。此外，SVG装置用铜和铁较少，且有优良的补偿特性，因此是新一代无功补偿装置的代表，有很大的发展前途。

我国首台20MvarSVG于1999年3月并入河南电网试运行。