高壓動態(tài)無功補償裝置的作用及市場狀況分析

高壓動態(tài)無功補償發(fā)生裝置，即靜止同步補償器，又名靜止無功發(fā)生器。由于其開關(guān)器件為IGBT，所以其動態(tài)補償效果是早期的同步調(diào)相機、電容器和無功補償裝置不能比擬的，無功補償裝置以其較低諧波，較高的效率，較快速的動態(tài)響應(yīng)，成為現(xiàn)代柔性交流輸電系統(tǒng)中的重要設(shè)備。 
該裝置主要用來補償電網(wǎng)中頻繁波動的無功功率，抑制電網(wǎng)閃變和諧波，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，改善高壓配電網(wǎng)的供電質(zhì)量和使用效率，進而降低網(wǎng)絡(luò)損耗，有利于延長輸電線路的使用壽命。 
目前各種無功和諧波補償?shù)脑O(shè)備中，用于抑制諧波、補償無功的方法主要有兩類：一類是裝設(shè)諧波無功補償裝置;另一類是對電力電子裝置本身進行改造，使其在實現(xiàn)自身功能的同時不產(chǎn)生諧波，也不消耗無功，或者根據(jù)需要對其進行功率因數(shù)校正。 
配電網(wǎng)高壓無功補償與諧波治理裝置研發(fā)成功，并投入批量生產(chǎn)，可帶來較大的社會效益，目前我國配電網(wǎng)中普遍存在著無功補償不足、布置不合理的情況，存在著城鄉(xiāng)電網(wǎng)與區(qū)域電網(wǎng)電容器容量倒置現(xiàn)象。10KV電壓等級以上的配電電網(wǎng)用戶無功需求量很大，有效合理的使用無功補償與諧波治理裝置，對配電網(wǎng)中的無功和諧波進行補償，不僅可以達到節(jié)能降耗的目的，還可以減少用電裝置的損害及由諧波引起的事故。 
傳統(tǒng)的補償諧波和無功電流的另一種方法是裝設(shè)無源濾波器，通常由電力電容器、電抗器和電阻器串并聯(lián)組合而成，該方法既可補償諧波，又可補償無功功率。目前我國常用的無功調(diào)節(jié)設(shè)備仍為機械式并聯(lián)電抗器、投切電容器，這些靜止型調(diào)壓手段，因調(diào)節(jié)不連續(xù)、響應(yīng)速度慢，很難滿足系統(tǒng)運行方式快速變化時的需求。而另一種調(diào)壓裝置SVC，響應(yīng)速度很快，但由于呈恒阻抗特性，使得在電壓低時，無法提供所需的無功支持，因此應(yīng)付突發(fā)事件的能力較弱，并且為了抑制諧波，必須裝設(shè)濾波器，占地面積較大，此外，過多的SVC裝置容易引發(fā)系統(tǒng)振蕩。相比之下，新型無功補償裝置STATCOM則是較為有效的調(diào)壓手段，它的無功電流輸出可在很大電壓變化范圍內(nèi)恒定，在電壓低時仍能提供較強的無功支撐，并且可從感性到容性全范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。 
自從美國學者L.Gyugyi在1976年提出利用半導體變流器進行無功補償?shù)睦碚撘詠恚澜绺鲊膶＜覍Υ蠊β市滦挽o止同步補償器(StaticSynchronousCompensatorSTATCOM)的理論與工程應(yīng)用研究方興未艾。 
日本關(guān)西電力公司與三菱電機公司共同研制并于1980年1月投運了世界上首臺容量為20MVar的STATCOM樣機。1986年10月，由美國國家電力研究院(EPRI)和西屋公司研制世界上首臺采用大功率GTO作為逆變器元件的的±1MVar的STATCOM裝置投入運行。之后，日本關(guān)西電力公司與三菱電機公司又采用GTO研制了±80MVar的STATCOM裝置于1991年投運。美國EPRI與田納西電力局、西屋電氣公司合作，在TVA電力系統(tǒng)的Sullivan500KV變電站建造了±100MVar的STATCOM裝置，于1993年10月投運。1993年3月東京電力分別與東芝公司和日立公司開發(fā)的2臺50MVA的STATCOM裝置，在東京所屬新信濃變電所投入使用。1997年，德國西門子公司將開發(fā)研制的8MVar的STATCOM裝置安裝在丹麥的RejsbyHede風場。在我國，華北電力學院曾研制出強迫換相的可控硅元件無功發(fā)生器實驗裝置，東北電力學院研制了GTO器件的STATCOM實驗裝置，1999年3月，由河南省電力局和清華大學共同研制的±20MVar的STATCOM在河南洛陽的朝陽變電站并網(wǎng)成功，這是國內(nèi)首臺投入應(yīng)用的大容量柔性交流輸電裝置。后來在上海西郊變±50MVar的STATCOM成功運行。不過，目前STATCOM的工程應(yīng)用方案主要用來補償系統(tǒng)無功并帶有試驗的性質(zhì)，距離大范圍普遍應(yīng)用還有很長的一段距離。 
未來的發(fā)展趨勢，應(yīng)該是制造不僅能夠治理電網(wǎng)中的諧波，同時也能補償無功的綜合性配電設(shè)備。