靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的原理及應(yīng)用

車(chē)雙喜

(南昌大學(xué)，江西 南昌 330031)

1 SSSC的工作原理

靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器是一種串聯(lián)補(bǔ)償裝置，通過(guò)控制電力電子器件的通斷，改變其輸出電壓和輸出電流的波形，從而實(shí)現(xiàn)有功或無(wú)功的補(bǔ)償或吸收。SSSC的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要包括：電源逆變器、變壓器和直流環(huán)節(jié)等。

為了方便計(jì)算分析，現(xiàn)忽略線(xiàn)路電阻和SSSC等效阻抗，利用SSSC在電路中可等效一可控電壓源的特點(diǎn)，可將圖1所示電路化簡(jiǎn)。

圖1 SSSC原理圖

圖2 等效電路圖

(1)補(bǔ)償前線(xiàn)路輸送功率

(1)

(2)

(2)補(bǔ)償后線(xiàn)路輸送功率

圖3 補(bǔ)償前相量圖

圖4 補(bǔ)償后相量圖

(3)

(4)

綜合上述各式可得：

(5)

(6)

(7)

2 靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的作用

2.1 改變線(xiàn)路的傳輸功率

③當(dāng)UC=0時(shí)，ΔP=ΔQ=0，SSSC工作在無(wú)功率補(bǔ)償狀態(tài)。

2.2 提高線(xiàn)路 X /R 的值

在電壓等級(jí)較低的網(wǎng)絡(luò)中，X /R 比值一般偏小，導(dǎo)致線(xiàn)路最大傳輸功率偏低。將SSSC 接入輸電網(wǎng)絡(luò)中就可以通過(guò)控制輸入電壓與電流的相角差來(lái)實(shí)現(xiàn)有功和無(wú)功的補(bǔ)償，從而可以實(shí)現(xiàn)提高線(xiàn)路 X /R 比值目的[1]。

2.3 避免諧振

SSSC通過(guò)串聯(lián)的方式與輸電系統(tǒng)相結(jié)合，在容性到感性的范圍內(nèi)，向電路輸入一可控的、與線(xiàn)路電流相角差為90°的補(bǔ)償電壓，通過(guò)改變電壓幅值和相位，改變系統(tǒng)的有效阻抗。由于SSSC是通過(guò)改變輸電網(wǎng)絡(luò)的有效阻抗從而直接控制輸電系統(tǒng)的潮流，所以它的控制效果要優(yōu)于間接控制的 STATCOM。同時(shí)又因?yàn)镾SSC是基于電力電子可關(guān)斷器件的補(bǔ)償設(shè)備，所以它不會(huì)像 TCSC 那樣因?yàn)檠a(bǔ)償度過(guò)高而出現(xiàn)次同步諧振(SSR)[2]。

3 靜止串聯(lián)同步補(bǔ)償器的應(yīng)用

2018年12月6日，220 kV靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器科技示范工程在天津石家莊成功完成168 h的試運(yùn)行，標(biāo)志著全球首個(gè)靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器正式投入運(yùn)行[3]。