综观国内外无功补偿装置及技术的发展，大致可分为以下几个阶段：

1.早期的无功补偿装置

早期的无功补偿装置的典型代表主要有静电电容器补偿装置和同步调相机。静电电容器可以改善线路参数，减少线路的感性无功功率，补偿系统的无功功率。由于它供给的无功功率与节点电压的二次方成正比，当节点电压下降时，它供给的无功功率反而会减少，所以静电电容器的无功功率调节性能较差。但由于其结构简单，经济方便，装设容量可大可小，既可集中使用又可分散装设，因此成为早期采用的主要补偿装置。

采用并联电容器补偿方式，其容量可以近似认为是固定的，故不能跟踪负荷无功需求的变化，即不能实现对无功功率的动态补偿。随着电力系统的发展，要求对无功功率进行动态补偿，从而产生了同步调相机。同步调相机又称同步补偿器，它不仅能补偿固定的无功功率，对变化的无功功率也能进行动态补偿。当系统电压下降时，它通过控制励磁发出和吸收无功功率，并通过电压调节器自动调节无功功率的大小以维持端电压恒定。但它的损耗和噪声都较大，运行维护复杂，响应速度慢。

2.新型无功补偿设备

自20世纪70年代以来，随着电力电子技术的发展及其研究的进一步加深，静止无功补偿技术应运而生，并得到了实际应用。所谓静止无功补偿是指用不同的静止开关投切电容器或电抗器，使其具有吸收和发出无功电流的能力，用于提高电力系统的功率因数，稳定系统电压，抑制系统振荡等。

随着电力电子器件在电力系统中应用的不断加深，出现了交流无触点开关、GTR、GTO等可以实现快速通断的器件。采用这一类电子器件制造的无功补偿装置投切开关，其投切速度可以提高500倍左右（约为10μs）。对任何系统参数，无功补偿都可以在一个周波内完成，而且可以进行单相调节。

静止无功补偿器（Static Var Compensator，SVC）是目前基于灵活交流输电系统（FACTS）技术应用最广泛的无功补偿装置。SVC基于相控的方法对无功功率进行补偿，在系统中相当于可变电纳，随着电压的变化而改善其电纳值，向系统提供有效的无功支持，从而维持装设点的电压基本不变。

世界上最早用于取代同步调相机的静止并联无功补偿设备，是由E.Friedlander博士发明的直流控制的自饱和电抗器，第一台这种类型的并联补偿设备于1964年在一家钢厂投入商业运行，并于1967年开始在输电系统中投入商业运行。随着大功率晶闸管的诞生和应用，在20世纪70年代，出现了一系列晶闸管投切或控制的并联补偿设备，如TSC、TSR、TCR及其综合体——SVC。1977年，基于晶闸管的SVC装置首次在电力系统投入商业运行，用于美国Nebraska州西部的一个115kV电网，实现自动和连续的电压控制。SVC不仅可以快速调节补偿的无功功率（响应时间在几十毫秒），而且TCR可以平滑调节输出；加以没有旋转部件、维护简单和成本较低，很快成为电力系统并联补偿的主要选择，得到广泛应用，使电力系统并联补偿进入了一个新的阶段。(www.daowen.com)

截至1999年底，全世界已有约500台容量超过50Mvar的SVC装置投入运行，其应用领域包括输配电系统，HVDC换流站的无功补偿和抑制电弧炉等大型冲击负荷造成的电压波动等。但SVC本身也存在一定的问题。首先，晶闸管控制只能以斩波方式工作，会产生较大的谐波；其次，这些装置并联接入系统后会改变系统的阻抗特性，过多安装这些设备可能导致出现振荡；再者，由于这些设备的阻抗特性，补偿容量与电压二次方成正比，使得在系统电压偏低或偏高时，补偿容量过小或过大，影响了补偿效果；此外，由于晶闸管的关断不能控制，开关频率低，对配电系统电能质量的补偿能力较弱[3]。

1980年，日本三菱公司采用晶闸管和强迫换相技术成功研制出世界上第一台基于变换器的静止同步补偿器STATCOM，并投入工业运行。此后，STATCOM作为一种先进的动态并联补偿设备，得到大量的研究和迅速的发展，推动了FACTS技术的进步。随着高压大容量可关断器件，如IGBT、GTO、IGCT等的实用化，STATCOM主电路已用自换相器件取代了最初的晶闸管，从而取得更高的性价比。与SVC相比，STATCOM具有一系列优越性，如：具有可控电流源或电压源特性（相对于SVC的阻抗型特性），响应速度快（达到10ms级），连续控制的精度高，可调范围大，输出谐波特性好；而且对电容器或电抗器的容量要求下降，有利于减小体积、降低成本、模块化制造和灵活配置。目前，世界上几大著名的公司如瑞士ABB公司、德国西门子公司、法国阿尔斯通公司、美国GE公司以及日本东芝、三菱等公司都推出了基于变流器的并联补偿装置，日本工业企业已经有多台STAT-COM装置在运行，ABB公司已在多个国家安装了SVC-Light即STATCOM装置。

20世纪80年代，L.Gyugyi发明了基于电压源逆变器的无功功率调节装置——静止同步补偿器（STATCOM），亦称静止无功发生器（Static Var Generator，SVG）。这种新型的STATCOM无功补偿装置与传统的电容器组、电抗器组和调相机等无功补偿装置不同，也与过去的静止无功补偿装置（Static Var Compensator，SVC）不同，是按照调相机原理，由新型大功率固体电子元件门极可关断晶闸管（GateTurn-Off Transistor，GTO）或绝缘栅双极场效应晶体管（Insulated Gate Bipolar Tran-sistor，IGBT）构成的可调节逆变器、直流电容器组和输出变压器等部分组成的无转动结构的静止无功补偿装置。STATCOM是一种可连续、快速、双向调节的无功电源，可用于高压电网维持电压稳定性，同时还可用于抑制配电网的电压闪变。STATCOM不会像SVC那样因为容量不足而使补偿能力下降。

STATCOM主要工作原理是将直流电压变换为交流电压，而交流电压的大小、频率和相位可以通过控制GTO的驱动脉冲进行控制，连接变压器将逆变器输出的电压变换到与系统电压等级相同，从而使STATCOM装置可以并联到电力系统中。

静止无功补偿器会导致电流波形畸变，生成大量谐波，而且电压降低时其无功控制能力大大削弱。相比之下，STATCOM有着明显的优越性。除了维持电压稳定的能力强之外，STATCOM在浮空状态下的损耗很小，响应时间短，不会产生谐振，产生谐波含量少，所需电器、电抗器容量小，占地面积小，能在一定范围内提供有功功率，运行过程中电磁噪声很低。

然而STATCOM控制比较复杂，而且成本比较高。目前国内TCR、TSC、STAT-COM所接母线的最高电压一般是35kV或者10kV，要将它们应用于220～500kV变电站，主变压器需设计第三绕组，甚至加装中间变压器。1995年原电力部重大科技攻关项目、由河南省电力局和清华大学共同研制的±20Mvar的STATCOM投入并网运行，使中国成为世界上第4个拥有大容量STATCOM的国家。2002年11月，国家电网公司科环部主持通过了“上海电网黄渡分区±50Mvar的STATCOM示范工程”，它标志着我国将实现STATCOM的产业化和国产化。2004年11月3日上午，鞍山红变电站SVC工程的建成投运标志着中国拥有自主知识产权的SVC技术进入了实用化阶段。目前，中国已能生产配电网用的SVC，但用于500kV输电系统的大容量、高电压SVC尚未实现国产化。另外，还有其他一些新型无功补偿设备，如：磁控电抗器（MCR）和有源滤波装置（Active PowerFilter，APF）等。由于STATCOM（SVG）、APF等设备的控制复杂且价格昂贵，故采用并联电容器组来进行无功补偿，仍是我国现行使用的主要低压无功补偿装置。

图5-1 无功补偿装置的发展史