1. 目的及意义

1.1 研究背景

电能是一种清洁、高效且广泛使用的能源。随着工业自动化水平的日益提高，电力用户对电能的需求越来越大，对电能质量的要求也越来越高。无功功率是电能生产、输送、分配的必要条件。异步电动机、变压器和荧光灯等用电负荷需要消耗大量的无功功率。无功负荷的增加，导致电力系统中无功容量严重不足。无功功率的存在不仅增加了设备的容量，提高了用电成本，还使设备及线路的损耗增加，降低了电能的利用率。如果是冲击性无功负荷，还会使电压产生剧烈波动，严重影响供电质量，甚至威胁电网的安全运行。长距离输送无功会造成有功功率的损耗和电压质量的降低，这不仅影响电网的安全经济运行，而且也影响电能的质量。由此可见无功补偿的重要性和必要性。无功补偿在降低设备容量，减少功率损耗的同时，还能提高用户端配电网功率因数，提高远距离输电线的输电能力。

电力系统的无功补偿装置从最早的电容器开始，历经了电容器、同步调相机、静止无功补偿器（Static Var Compensator，SVC），直到现在的静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）。STATCOM成为最新一代的无功补偿装置，与以往的无功补偿装置相比具有显著优点。

(1)STATCOM对电容器的容量要求不高。理论上STATCOM不需要储能元件即可达到与系统交换无功的目的，因而可以省去常规补偿装置中的大电感或大电容及庞大的切换机构，使 STATCOM 的体积减小、损耗降低。

(2)STATCOM的响应速度快，响应时间一般小于10mS，暂态特性较好，而自动投切电容器组装置的响应时间较长。

(3)STATCOM可以发出连续可调的感性无功和容性无功，不仅可以应用在感性负荷场合，还可以应用在容性负荷场合，工作能力更强。

(4)根据控制目的的不同，STATCOM 既可以补偿系统所缺无功，也可以稳定接入点电压。并且通过采用一定的控制策略，可以实现对谐波分量、负序分量和无功功率分量的综合补偿或单独补偿。

1.2 国内外研究现状

日本三菱公司和关西电力于1980年推出了世界上第一台容量为20Mvar 的STATCOM，并进行了并网实验。随后，各国纷纷开始加大了在这一领域的研究力度。1995年，美国西屋公司与国家电力科学院投入运行一台100MarSTACOM，德国西门子公司基于4500/3000A GTO的80Mvar STATCOM也于1997年在丹麦投入运行。进入21世纪后，日本的三菱、德国的西门子、瑞士的ABB、美国的阿尔斯通等国际大公司相继研制生产了众多的STATCOM，应用于电站、变电站、风电场等场所。我国在这一方面起步较晚。1995年8月，由河南省电力局和清华大学共同研制了一台30Mar的STATCOM，并在清华大学并网成功。1999年夏，基于GTO的20Mar的STATCOM也在河南省电网试运行。2010年3月22日，国内首套35千伏直挂链式STATCOM装置在浙江绍兴电力局220千伏桑德变电所顺利投入运行。

纵观近年来建设的STATCOM项目和投运装置，具有如下的发展趋势:

(1)STATCOM主电路由早期的以多重化的方波变流器为主要形式发展为多电平PWM变流器为主要形式。

(2)STATCOM的变流器中所采用的电力半导体器件由早期的以GTO为主，逐步发展为采用IGBT和IGCT。