UI
UI jxIL
IL
UI Us , Qs 0
SVG的各个组成部分
断路器
逆变器
DSTATCOM
逆变器
变压器
电容器
A
B
C
电力系统中的大功率电力电子
用电力电子开关（无触点）代替传统机械开关 ❖ 用电力电子装置来控制 P，V & Q ❖ 换流装置并联/串联接入系统 ❖ 快速AC/DC或者DC/AC变换
❖ 考虑包括发电机在内的动态无功热备用的影响。 ❖ 采用STATCOM和其它措施的效果。
北京地区稳定计算结果举例（2005） 重要输电走廊经不住N-2考验：大房线双回断开，功
率大量转移到神头—保北单回线路，造成北京环网电 压降至0.7pu。
线路名称
故障 情况
达旗－永 圣域
永圣域－ 丰镇
双回 断开
稳定 情况
➢ SVG有很快的动态响应速度(小于5ms)；在防止电压崩溃， 抑制系统的功率振荡和提高系统稳定性方面，SVG有最好 的效果；
➢ 使用得当，SVG每kvar的输出约能提高0.5-0.7 kw的暂态 稳定极限值。
SVG的功能
✓ 动态无功/有功补偿 ✓ 功率因数校正 ✓ 提高平均馈电电压 ✓ 削弱谐波 ✓ 抑制电压闪变 ✓ 维持三相平衡
暂态电压崩溃可能性数字仿真效验(结果供参考）
❖ 对电网中所有500kV线路和部分重要220kV线路进行了 “N－1”和“N－2”的故障考核。
❖ 对于直流输电线路，考虑双极闭锁故障造成的潮流转移和 直流进行功率短时提升而引起的暂态电压稳定问题进行考 核。
❖ 考虑负荷突增时系统的暂态电压稳定性。
❖ 考虑励磁和调速的影响，改变原有的静态负荷模型，考虑 不同比例恒电抗 / 恒电流 / 恒功率的影响，考虑不同比例 电动机的影响。
接在覆盖大量电动 机负荷的较低的电压侧
实行分时 分质电价
APF 储能 分布 电源
动态无功补偿技术
动态无功补偿的应用范围
❖ 输电系统补偿：110-500kV变电站
大负荷中心，传输线枢纽点
❖ 用户侧无功补偿：380-35kV配电网
减少380V系统中的无功电流分量，降低线损，提 高电能质量
❖ 冲击负荷（无功负荷大、有谐波分量）
SVG是电流可控型装置， 对系统参数不敏感，不会发生谐波放大的情况，根 据需要，还可以补偿谐波电流，起到抑制谐振的效 果。
❖ 输出特性好： STATCOM控制电流的变化，输出电流不依 赖于电压，表现为恒流源特性，因此系统电 压变低时，同容量STATCOM可以比SVC提 供更大的补偿容量。
失稳
备注
存在500/220kV高低压电磁环网，功 率转移至低压线路，仍与京津唐相 联，造成北京环网故障后电压降低
至0.7。
大同二厂 －蔚县
蔚县－房 山
双回 断开
失稳
存在500kV的高压环网，功率大量 转移，超过一回线路的稳定极限，
造成北京环网电压降低至0.7
北京重要负荷点经不起较大负荷突增考验
❖ 突增负荷方式为3s－5s时在王 府井等主要负荷点增加130＋ j260MVA负荷 ❖ 在老君堂、王四营和西大
动态无功补偿技术及其应用
内容
1.动态无功补偿的意义 2.动态无功补偿技术 3.国外SVG应用情况 4.国内SVG发展情况 5.电力系统大容量SVG方案
动态无功补偿的意义
纽约三次大停电事故
时间 2003.8.14
事故名称
美国东北 部大停电
损失情况
整个系统损失61,800 MW负荷，停电范围 超过二万四千平方公里，受影响区域的人 口达 5000万。单纽约地区停电29小时， 最多切除负荷6180万千瓦，商业营业和食 品损失10.5亿美元，间接损失300亿美元。
1日
事故
发生大停电事故，停电持续约4个小时。
马来西 亚
1996 年 8 月 马来西亚大停电 北部为受电系统，由于机组纷纷解列，有功缺额高达2143MW，而低
3日
事故
频减载容量仅为1580MW，16秒后系统崩溃。
2000年以来清华与有关单位合作对京滬穗三大中心负荷区 及所在电网进行了较详细的探索性的
1977.7.13 1965.11.9
纽约大停 电事故
美国东北 部大停电
停电时间达25h，停电引起贫民区纵火与 抢劫，华尔街计算机停电，损失价值超过 百万人小时。
最长停电时间达13h，影响居民3000万人， 直接经济损失达1亿美元。
国家
美国 美国 美国
意 大 利
意大利
国外近期发生的其他停电事故
发生时间 事故名称
SVG的工作原理
Us
Us
负荷3
(冶金)
Us UI IL
Qs
系统电压
UI Us
补偿器产生的电压 x IL
补偿器电流
UI 逆变器
UI Us
x
等值电抗
IL
Qs
UI
Us x
Us
Us UI
IL Us jxIL UI
UI Us , Qs 0
U I Us , Qs 0
Qs 送往系统的无功功率
Us
IL
Us
SVG与SVC的比较
SVC
SVG
能量模式 储能式，损耗大（1%-1.5%）
占地面积 占地大
响应速度 >100ms
Uac
运行范围
谐波特性 谐波大
Icapacitive
谐振特性 并联滤波器， 易造成系统谐振
Iinductive
运行特性 调节阻抗
非储能式，损耗低（< 1％）
占地减小2/3到一半
Uac
< 5ms
机械式开关
实现开关动作由快到慢的飞跃
开关频 率
开关过程 20 - 80 ms
Thyristor
50/60 Hz
GTO
< 500 Hz
IGBT
> 1000 Hz
电力电子是当代高技术成果重要体现
4.5kV/4kA GTO
4.5kV/4kA GTO 管芯直径仅约10cm
1.7kV/1.2kA IGBT
SVG 特点
望各安装50Mvar STATCOM时的 电压动态过程
上海电网接线示意图
上海网仿真举例 — 黄渡区内故障
❖ 500kv黄渡至石牌线路 中一回停运，另一回短 路断开，电压崩溃
❖ 西郊和黄渡各安装 50MVar的STATCOM一 台，则区内全部电压恢 复至0.8pu以上
千万千瓦输广东，南方电网将面临复杂的稳定问题
事故描述
1996 年 8 月 美国西部网大停 系统解列成四个孤岛，事故影响9个州750万用户
10日
电
1996 年 7 月 美国西部网大停 系统解列成五个孤岛，事故影响14个州200万用户
2日
电
1994 年 12 美国西部网大停 系统解列成东西南北四个大岛，1min后东部和中内华达又形成了一个
月14日
铁路牵引变电站，电弧炉，油国，轧钢厂，铝厂， 整流负荷等（大功率交交变频）
动态无功补偿的发展
各种形式的无功补偿器
❖ 机械开关投切电容器及电抗器 断续调节
❖ 晶闸管投切电容器和电抗器
连
❖ 同步调相机
续
❖ 静止无功补偿器－SVC
调
❖ 新型静止无功发生器－SVG
节
（STATCOM）
Static Var Compensator：静止无功补偿器
❖ TCR噪声大，占地面积大 ❖ 晶闸管的冷却系统必须带电运行，只能用纯
水（运行维护成本高）或热管（效率低）
静止同步补偿器 —SVG
❖ SVG简介
SVG是用于输配电系统 的高性能动态无功补偿 器，其实质是一个可控 同步电源。
它无需调相机那样的旋转机械，故称为静止同 步补偿器(STATic synchronous COMpensator)。
❖ SVG的占地面积比同容量的SVC减少2/3到 50%。
SVG与SVC输出特性比较
电压
1.0 SVC
SVG
0.2
无功电流
SVC是阻抗型补偿装置， 对系统参数很敏感，当SVC参数配置不合理、或者 一段时间后，系统参数发生变化，很容易引起系统 谐振或谐波电流放大，这也是一些SVC经常运行不 正常的重要原因之一。谐振或谐波电流放大不仅危 害SVC自身的设备安全，对系统其他设备的安全也 是隐患。
SVC DSTATCOM
40 t (ms)
。SVC装置响应速度较慢，不能迅速补偿无功，调节电压，增大SVC的
容量并不能显著改善其动态补偿的效果。
。日本热工委员会的实测曲及辽阳某钢厂电弧炉实测曲线如下
闪变改善率 K（％）
100
80
τ = 5ms
60
τ = 10ms
40τ = 15ms Nhomakorabea20
τ = 20ms
基于TCR的SVC
Q
--------
上一世纪的技术
TCR
TSC1
TSC2
Filters
70年代以来 世界电力系
统应用已逾
180台，我 国500KV 输电系统运
行6台， 全为进口。
静止无功补偿器(SVC，Static Var Compensator)
常见的SVC 装置有以下几种形式： 1. 饱和电抗器 (Saturated Reactor, SR)：结构简单，运行
4.三广直流双极停运也可能 会造成因珠江三角洲电压 下降而使南方电网失稳；
5.可见根本问题是受端电压 支撑不够又系统联系薄弱！
未来大中心负荷区受电系统设
想
远距 发端
动补
串补
远距 发端