静止无功补偿器statcom运行维护管理与故障分析

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摘要：STATCOM是新一代无功补偿装置。它的基本原理就是将自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联在电网上，适当的调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或者直接控制其交流侧电流，使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。本文主要介绍它的基本原理与运行维护的相关内容。

关键词：STATCOM 桥式电路 动态无功补偿

1．前言

STATCOM 是20 世纪90 年代出现的一种新型静止无功补偿装置, 它在解决电力系统的动态电压崩溃和提高电压稳定性方面起到了非常重要的作用。随着经济的发展和科技的进步，电能质量问题与节能降耗引起广泛关注。无功功率及其变化是衡量用户电能质量的一个重要指标，而STATCOM是迄今为止性能最为优越的动态无功补偿装置。

2．statcom原理

通常我们所说的STATCOM主要是指采用电压型桥式电路的装置。STATCOM工作时通过电力半导体开关的通断将直流侧电压转换成与交流侧电网同频率的输出电压，类似一个电压型变流器，只不过其交流侧输出接的不是无源负载，而是电网。因此，当仅考虑基波频率时，STATCOM可以等效地被视为幅值和相位均可以控制的一个与电网同频率的交流电压源。它通过交流电抗器连接到电网上；无功的性质和大小靠调节电流来实现。

3．Statcom的控制

根据对STATCOM工作原理的分析，可得其电压―电流特性，如下图所示。可以看出，当电网电压下降，补偿器的电压―电流特性向下调整时，statcom可以调整其变流器交流侧电压的幅值和相位，以使其所能提供的最大无功电流和维持不变，仅受其电力半导体器件的电流容量限制。因此STATCOM运行范围是上下等宽的近似矩形的区域。

由于日负荷的变动和电网其它因素的影响，系统电压会发生一定的波动，STATCOM可以根据按系统无功电压要求，快速释放或吸收无功功率，提供动态的无功支撑，使得系统电压维持在一定范围内。为达到稳定电压的目的，一般采用PI控制器的电压调节器来保证电压控制的动态品质和稳态精度。

电压调节器的作用过程为：将测量得到的控制变量与参考值相比较，然后输入到控制器的传递函数，控制器根据STATCOM的U－I特性曲线得到所需无功电流值，然后通过对STATCOM的电流闭环控制，使得STATCOM发出(吸收)的电流等于给定无功电流值。这样STATCOM的工作状态将随系统情况的变化而进行变化，当电压高时，输出更多的感性无功(如A点)，当电压比较低时，输出更多的容性无功(如B点)，从而使系统电压稳定在一定范围之内。

4．南网statcom的维护管理

4.1 南网statcom的构成

STATCOM设备包括连接电抗器和阀组，控制系统以及供电系统。南网STATCOM阀组由2*±100MvarSTATCOM组成，每套STATCOM由3个换流链和3套水冷系统组成。其中每个换流链均由26个阀组单元串联而成。

4.2 南网statcom的维护管理

1)、阀组的运行维护：

(1)日常巡视：

a)有无异常的振动，声响。(阀组室外);b)阀组室内照明是否正常，地面有无积水和异物。(远程监控柜);c)每个H桥的状态是否正常，如直流电压，运行/停止等。(监控系统);d)进出阀温度，压力和流量是否正常。(监控柜系统);e)阀室空调工作正常，温度范围在10～35℃。

(2)特殊巡视：

a)更换单元后，水冷系统每天液位变化情况;b)冷却水电导率值是否正常;c)进出阀温度变化情况，以及温差。

2)、阀组的异常运行与事故处理：

a)阀组声音比平时明显增大，应退出相应的STATCOM，进行检查;b)进出阀水温升高较快，检查风机和电动三通阀开启情况，以及空调开启情况;c)水冷系统液位降低较明显，应停止相应STATCOM，停止相应水冷系统，检查是否有漏水现象;d)IEGT故障，须先检查IEGT是否短路，如果短路，更换相模块;e)电容故障，须先检查电容值是否正常，如不正常，更换电容。

3)、控制系统的运行维护：

3.1 控制系统的日常巡视：

a)交直流电源指示等正常;b)表计显示电压电流与监控系统相符;c)控制器I和控制器II状态指示灯正常;d)高压合指示灯正常;e)控制室温度10－35 ℃。

5. 南网statcom的故障分析

5.1 STATCOM过流故障

STATCOM过流保护的动作与系统设定过流值和过流故障持续的时间有关。STATCOM的 AB、BC、CA三相的过流故障现象及处理方法相类似，这里以AB相过流为例：1）故障现象：如果控制系统检测到过流故障，系统将进行闭锁保护，上位机弹出“故障”窗口，显示详细故障信息，例如“AB相过流”，故障发生时的相控电流值可以在历史数据里查询。监控界面里装置控制柜显示闭锁故障。

2）故障处理：记录上位机显示的故障现象。检查装置控制柜内插头、插座及接线是否松动，CT进线是否连接牢固。功率单元HMI显示是否有故障。检查上位机软件相关参数设置是否正确，具体操作请参考“上位机参数设定”35kV电压信号是否正常。如果以上发现问题，解决后进行故障复位，设备可继续正常运行。

5.2 STATCOM过压故障

STATCOM过压保护的动作与系统设定过压值和过压故障持续的时间有关。STATCOM的 AB、BC、CA三相的过压故障现象及处理方法相类似，这里以AB相过压为例：1）故障现象：如果控制系统检测到过压障，系统将进行跳闸保护，上位机弹出“故障”窗口，显示详细故障信息，例如“AB相过压”，故障发生时的电压值可以在历史数据里查询。监控界面里装置控制柜显示跳闸故障。

2）故障处理：记录上位机显示的故障现象。检查装置控制柜内插头、插座及接线是否松动，PT进线是否连接牢固。检查上位机软件相关参数设置是否正确，具体操作请参考“上位机参数设定”35kV电压信号是否正常。如果以上发现问题，待电压正常后，进行故障复位，设备可重新投入。

5.3 STATCOM欠压故障

STATCOM欠压保护的动作与系统设定欠压值和欠压故障持续的时间有关。STATCOM的 AB、BC、CA三相的欠欠故障现象及处理方法相类似，这里以AB相欠压为例：1）故障现象：如果控制系统检测到欠压故障，系统将进行闭锁保护，上位机弹出“故障”窗口，显示详细故障信息，例如“AB相欠压”，故障发生时的电压值可以在历史数据里查询。监控界面里装置控制柜显示闭锁。 2）故障处理：记录上位机显示的故障现象。检查装置控制柜内插头、插座及接线是否松动，PT进线是否连接牢固。检查上位机软件相关参数设置是否正确，具体操作请参考“上位机参数设定”35kV电压信号是否正常。如果以上发现问题，待电压正常后，进行故障复位，设备可重新运行。

6 结语

静止同步补偿器（STATCOM）技术自问世以来得到了飞速的发展，链式结构应用于大容量STATCOM 是国际上广泛关注的技术。它能及时、方便地向系统输出感性或容性无功功率，非常适用于高压电力系统的无功补偿。可显著提高功率因数减少线损，有效改善供电电压质量，有明显的经济效益与社会效益。

参考文献：

[1] 南网statcom 说明书。

[2] 沈斐，王娅岚，刘文华，等。大容量STATCOM 主电路结构的分析和比较[J]。电力系统自动化，2003, 27(8)：59-65。