劉海濤

摘 要：目前±200Mvar STATCOM項目已在500 kV東莞站投運，并處于試運行階段。STATCOM作為新一代動態(tài)無功補償裝置，在運行、維護方面的經(jīng)驗相對缺乏，但因其特有的優(yōu)點，使其成為未來電力系統(tǒng)無功補償發(fā)展的方向。做好STATCOM裝置的的運行、管理，是試運行階段的重要項目。介紹了靜止無功補償裝置STATCOM的基本結(jié)構(gòu)，介紹了STATCOM裝置的運行模式及控制策略；對試運行階段的經(jīng)驗進行歸納，為STATCOM在電網(wǎng)中的應用提供了參考。

關鍵詞：無功功率補償 靜止無功補償裝置STATCOM 運行

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（c）-0087-02

STATCOM的基本原理就是將自換相橋式電路通過電抗器或者直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值，或者直接控制其交流側(cè)電流，使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康?。目前?00Mvar STATCOM項目已在500kV東莞站投運，并處于試運行階段。STATCOM作為新一代動態(tài)無功補償裝置，在運行、維護方面的經(jīng)驗相對缺乏，但因其特有的優(yōu)點，使其成為未來電力系統(tǒng)無功補償發(fā)展的方向。做好STATCOM裝置的運行、管理，是試運行階段的重要項目。

1 靜止無功補償裝置STATCOM的介紹

STATCOM設備包括連接電抗器和閥組，控制系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)。500 kV東莞站STATCOM閥組由兩套±100Mvar STATCOM組成，每套STATCOM由3個換流鏈和3套水冷系統(tǒng)組成。其中每個變流鏈均由26個閥組單元串聯(lián)而成。

STATCOM采用集裝箱方式，減小了占地面積。它包括6個閥組集裝箱和一個控制集裝箱。STATCOM的控制系統(tǒng)主要有系統(tǒng)監(jiān)控柜、系統(tǒng)控制柜、裝置控制柜（2面）和脈沖柜（6面）組成?？刂葡到y(tǒng)中每種柜體的主要功能如下：

監(jiān)控柜：主要是監(jiān)控系統(tǒng)及與外界的通信。

系統(tǒng)控制柜：主要負責系統(tǒng)控制部分的算法，斷路器和水冷系統(tǒng)的控制以及啟停邏輯。

裝置控制柜：主要負責STATCOM的控制算法，其指令來自于系統(tǒng)控制柜以及STATCOM本體的保護。

脈沖柜：主要是完成直流電壓平衡算法，將每個單元的調(diào)制波發(fā)送給閥組的單元主控板。

2 STATCOM裝置的啟停

STATCOM能夠輸出交流電壓的前提是直流側(cè)具有電壓，所以直流電壓是STATCOM運行的前提條件。

東莞站STATCOM采用他勵方式進行啟動。首先STATCOM二次電源通過隔離變壓器給直流電容充電，當充電電壓達到閾值時，控制系統(tǒng)發(fā)出合閘允許信號，此時在監(jiān)控后臺合上斷路器，直流電容充電工作完成。在監(jiān)控后臺發(fā)出解鎖命令后，STATCOM發(fā)出觸發(fā)脈沖，STATCOM輸出無功按指定的方式運行，啟動工作結(jié)束。在這過程中充電是關鍵的一步，因為如果直流電容沒有充電，合上斷路器會有非常大的沖擊電流。

STATCOM退出時，應先閉鎖脈沖（此時STATCOM幾乎沒有電流），然后斷開斷路器，此時STATCOM進入直流電容放電階段，放電完畢后處于熱備用狀態(tài)。在這過程中應該注意直流電容放電過程，如果需要檢修應先確認直流電壓是否安全。

由于STATCOM不同于常規(guī)的設備，當STATCOM閉鎖后沒有電流，而且動作速度非常快（微秒級）。從而STATCOM保護具有兩種類型：一種是STATCOM僅閉鎖，開關不斷開；另一種是閉鎖，跳開關。大部分STATCOM保護均是閉鎖，當故障消失后可以迅速解鎖，然后STATCOM繼續(xù)運行。嚴重故障時STATCOM才進行跳開關保護。對于具有旁路功能的STATCOM又多一種運行模式：單元旁路運行。由于鏈式STATCOM是多個功率模塊串聯(lián)組成，當某個功率模塊故障時，可以將其旁路，其他模塊可以繼續(xù)運行，待檢修時將故障模塊進行檢修即可。

3 STATCOM裝置的控制模式

穩(wěn)態(tài)調(diào)壓模式是穩(wěn)態(tài)控制模式之一，STATCOM根據(jù)系統(tǒng)的電壓變化自動調(diào)節(jié)無功輸出，以減少系統(tǒng)的電壓波動。在穩(wěn)態(tài)調(diào)壓模式時，STATCOM輸出最大輸出的容性無功和最大輸出的感性無功分別為50Mvar，只有當暫態(tài)情況下才把輸出容量放開，東莞站短路容量較大，以15300MVA為例，當穩(wěn)態(tài)時最大無功對電壓影響程度小于0.8 kV，當STATCOM輸出200Mvar時對電網(wǎng)的影響程度小于3 kV，所以單臺STATCOM對電網(wǎng)影響很小。根據(jù)系統(tǒng)調(diào)試的情況來看，STATCOM滿發(fā)200MVA無功時，220 kV側(cè)母線大約有3～4 kV的變化，500 kV側(cè)母線大約有2～3 kV的變化。

穩(wěn)態(tài)恒無功模式，STATCOM向系統(tǒng)注入恒定的無功功率（50Mvar限幅）。（注意：無功輸出是恒定不變的，但裝置輸出的電流是時刻變化的，因為母線電壓是時刻變化的。）

暫態(tài)控制模式，該模式的主要功能是為系統(tǒng)提供極快速的無功電壓支撐。進入該模式后STATCOM限幅放開，此時STATCOM可以滿容量輸出。該模式主要針對以下兩類情況：

（1）系統(tǒng)發(fā)生大擾動，系統(tǒng)電壓發(fā)生快速波動。

（2）系統(tǒng)發(fā)生接地故障，系統(tǒng)電壓發(fā)生快速大幅度跌落。

STATCOM作為快速無功調(diào)節(jié)的手段需要和其他無功設備配合才能充分發(fā)揮其作用?？紤]到500 kV東莞變電站內(nèi)已經(jīng)有12組電容器（每組40Mvar）和11組電抗器（每組45Mvar），這些無功設備基本滿足平時調(diào)壓需求。根據(jù)東莞站的實際情況，設計STATCOM的運行方式如下：

（1）以部分無功容量參與日常調(diào)壓，減小電壓的波動。

（2）監(jiān)測站內(nèi)無功設備剩余情況，當電抗器或電容器均投入后，STATCOM放開部分限幅，讓更多的容量參與日常調(diào)壓。endprint

（3）當STATCOM檢測到電壓變化率較大或電網(wǎng)電壓較低時，STATCOM將全部容量放開進行電壓支撐。

（4）當站內(nèi)電容（電感）全投時，若STATCOM按照50MVA的限幅時仍不能將電壓穩(wěn)定在目標電壓附近，則STATCOM將限幅打開至100MVA，增大其無功輸出容量，以達到穩(wěn)定電壓的目的。

4 STATCOM裝置運行注意事項

（1）東莞站STATCOM采用他勵方式進行啟動，STATCOM能夠輸出交流電壓的前提是直流側(cè)具有電壓，所以直流電壓是STATCOM運行的前提條件。另外，380 V電壓消失將導致水冷系統(tǒng)水泵立即停止，并且STATCOM跳閘（跳開381、382），同時380V電源失電后，STATCOM UPS電源和直流蓄電池啟動，可以保證STATCOM安全停機。為保證電源連續(xù)、可靠運行，控制柜電源開關采用ATS（Automatic Transfer Switch自動切換開關），ATS主要用在緊急供電系統(tǒng)，將負載電路從一個電源自動切換至另一個電源的開關。ATS一路電源接#3站用變，另一路電源接#0站用變，#0站用變由站外電源供電。#3站用變的380V電源為STATCOM裝置的專用電源，#0站用變?yōu)閭溆秒娫?，?3站用變的380V側(cè)失壓，ATS裝置自動切換到由#0站用變提供電源。380 V電源為STATCOM水冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、#8變有載調(diào)壓裝置和381、382間隔斷路器、隔離開關等電氣設備提供低壓交流電源。

（2）裝置控制屏每次上電時，都將控制策略下傳到脈沖柜，由脈沖柜暫時保存策略。由于裝置控制屏只在上電時發(fā)送唯一一次控制策略，而脈沖柜斷電后，不保存控制策略。所以，每次送電時，在合上斷路器前，須將脈沖柜上電，然后將裝置控制屏重新上電，使其重新下傳控制策略。

（3）現(xiàn)時STATCOM裝置處于穩(wěn)態(tài)恒電壓控制模式，STATCOM裝置根據(jù)當前電壓值與整定電壓值的高低，自動調(diào)節(jié)發(fā)出容性無功或感性無功。但由于變電站目前的電壓調(diào)節(jié)手段主要依靠電容器組或電抗器組，所以，可能出現(xiàn)電容器組投入的情況下，STATCOM發(fā)出感性無功這類矛盾情況。例如，當前目標電壓為220 kV母線電壓值為231 kV，但由于系統(tǒng)電壓要求，須投入電容器組，使母線電壓維持在233 kV。此時，由于母線電壓比目標電壓高2 kV，STATCOM裝置發(fā)出感性無功。解決辦法是，重新對目標電壓值進行整定，并對站內(nèi)無功設備進行更嚴格的管理。

5 結(jié)語

STATCOM從功能上是可以代替站內(nèi)的電容器和電抗器。但目前STATCOM造價昂貴，技術尚未成熟，運行成本高，因此主要用于系統(tǒng)故障時提供毫秒級的無功支撐，它的容量主要作為動態(tài)的無功儲備使用的。如果將來STATCOM造價低廉，完全可以代替電容器和電抗器。

參考文獻

[1] 百MVA級鏈式靜止無功補償器（STATCOM）研制[S].技術規(guī)范.

[2] 百MVA級鏈式靜止無功補償器（STATCOM）使用說明書[S].endprint