靜止同步串聯補償器的原理及應用

車雙喜

(南昌大學，江西 南昌 330031)

1 SSSC的工作原理

靜止同步串聯補償器是一種串聯補償裝置，通過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，從而實現有功或無功的補償或吸收。SSSC的結構比較復雜，主要包括：電源逆變器、變壓器和直流環節等。

為了方便計算分析，現忽略線路電阻和SSSC等效阻抗，利用SSSC在電路中可等效一可控電壓源的特點，可將圖1所示電路化簡。

圖1 SSSC原理圖

圖2 等效電路圖

(1)補償前線路輸送功率

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(2)補償后線路輸送功率

圖3 補償前相量圖

圖4 補償后相量圖

(3)

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綜合上述各式可得：

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(6)

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2 靜止同步串聯補償器的作用

2.1 改變線路的傳輸功率

③當UC=0時，ΔP=ΔQ=0，SSSC工作在無功率補償狀態。

2.2 提高線路 X /R 的值

在電壓等級較低的網絡中，X /R 比值一般偏小，導致線路最大傳輸功率偏低。將SSSC 接入輸電網絡中就可以通過控制輸入電壓與電流的相角差來實現有功和無功的補償，從而可以實現提高線路 X /R 比值目的[1]。

2.3 避免諧振

SSSC通過串聯的方式與輸電系統相結合，在容性到感性的范圍內，向電路輸入一可控的、與線路電流相角差為90°的補償電壓，通過改變電壓幅值和相位，改變系統的有效阻抗。由于SSSC是通過改變輸電網絡的有效阻抗從而直接控制輸電系統的潮流，所以它的控制效果要優于間接控制的 STATCOM。同時又因為SSSC是基于電力電子可關斷器件的補償設備，所以它不會像 TCSC 那樣因為補償度過高而出現次同步諧振(SSR)[2]。

3 靜止串聯同步補償器的應用

2018年12月6日，220 kV靜止同步串聯補償器科技示范工程在天津石家莊成功完成168 h的試運行，標志著全球首個靜止同步串聯補償器正式投入運行[3]。