
STATCOM ( Statischer Synchronkompensator) spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung Spannungsstabilität in Energiesystemen durch dynamisches Einspeisen oder Aufnehmen Blindleistung (VARs) Aufgrund seiner Fähigkeit, Spannungspegel zu regulieren, ist es für die Verbesserung der Stromqualität von entscheidender Bedeutung, insbesondere in Netzen mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien oder in stark belasteten Netzen, vor allem in Mittel- oder Hochspannungsnetzen.
STATCOM (Statischer Synchronkompensator) ist ein leistungselektronisches Gerät, das in elektrischen Energiesystemen zur schnellen Blindleistungskompensation, Spannungsregelung und Stabilitätsverbesserung eingesetzt wird. Es gehört zur Familie der flexiblen Wechselstromübertragungssysteme (FACTS) und wird in modernen Stromnetzen häufig zur Verbesserung der Stromqualität und Systemeffizienz eingesetzt.
A STATCOM besteht aus einem Spannungsquellenumsetzer (VSC), einem Gleichstromkondensator und einem Koppeltransformator.
Der VSC erzeugt eine Wechselspannung in Phase mit dem Netz, deren Stärke jedoch einstellbar ist.
Wenn die Ausgangsspannung höher ist als die Netzspannung, wird kapazitive Blindleistung eingespeist (voreilend).
Bei geringerer Ausgangsspannung nimmt sie induktive Blindleistung auf (Nacheilung).
Der Gleichstromkondensator stellt den notwendigen Energiespeicher für den Konverter bereit.
Blindleistungskompensation
Erzeugt oder absorbiert Blindleistung (VARs) dynamisch, um die Spannungsstabilität aufrechtzuerhalten.
Im Gegensatz zu herkömmlichen SVCs (Static VAR Compensators) verwenden STATCOMs Spannungsquellenumsetzer (VSCs) für eine gleichmäßigere und schnellere Reaktion.
Spannungsregelung
Hält die Busspannung durch Einspeisen oder Aufnehmen von Blindleistung auf einem gewünschten Niveau.
Hilft, Spannungseinbrüche, Spannungsspitzen und Flimmern zu mildern.
Dynamische Leistung
Schnellere Reaktion im Vergleich zu mechanischen Schaltern und Thyristor-basierten Kompensatoren (Reaktionszeit in Millisekunden).
Wirksam bei der Dämpfung von Leistungsschwankungen und Verbesserung der Übergangsstabilität.
Keine Notwendigkeit für große Kondensatoren/Reaktoren
Verwendet Gleichstromkondensatoren und Leistungselektronik (IGBTs/GTOs) anstelle sperriger passiver Komponenten.
Schwarzstartfähigkeit
Manche STATCOM s können im Falle eines Stromausfalls durch Bereitstellung von Blindleistungsunterstützung zur Wiederherstellung der Stromversorgung beitragen.
STATCOMs (Statische Synchronkompensatoren) und SVCs (Statische Blindleistungskompensatoren) bieten beide eine Blindleistungskompensation, aber STATCOM bieten überlegene Leistung in modernen Stromversorgungssystemen. Nachfolgend finden Sie einen detaillierten Vergleich:
Gerät | Ansprechzeit | Auswirkungen |
STATCOM | < 1 Zyklus (5–10 ms) | Besser für transiente Stabilität, Flimmerminderung und schnelle Spannungsregelung. |
SVC (TCR/TSC) | 2–4 Zyklen (40–100 ms) | Langsamer aufgrund von Schaltverzögerungen der Thyristoren. |
✅ STATCOM Gewinne → Unverzichtbar für Wind-/Solarparks, HGÜ-Verbindungen und schwache Netze, die ultraschnelle Korrekturen benötigen.
Gerät | Verhalten bei Spannungseinbrüchen |
STATCOM | Hält den vollen Blindstrom auch bei sehr niedrigen Spannungen (bis zu 0,2 pu) aufrecht. |
SVC (TCR/TSC) | Die Blindleistungsabgabe sinkt mit der Spannung² (P = V²/X). |
✅ STATCOM gewinnt → Entscheidend für die Fehlerüberbrückung (FRT) bei erneuerbaren Energien und die Verhinderung von Stromausfällen.
Gerät | Komponenten | Platzbedarf |
STATCOM | Spannungsquellenumsetzer (VSC) + Gleichstromkondensator | Kompakt (30–50 % kleiner als SVC). |
SVC (TCR/TSC) | Thyristorgesteuerte Reaktoren (TCR) + Kondensatorbänke | Sperrig (große Reaktoren und Kondensatoren erforderlich). |
✅ STATCOM gewinnt → Ideal für städtische Umspannwerke, Offshore-Plattformen und mobile Installationen.
Gerät | Harmonische Erzeugung | Filteranforderungen |
STATCOM | Niedrig (PWM-gesteuert, <3 % THD) | Minimale Filterung erforderlich. |
SVC (TCR/TSC) | Hoch (5., 7. Harmonische) | Erfordert sperrige Filter. |
✅ STATCOM gewinnt → Reduziert Filterkosten und vermeidet Resonanzprobleme mit der Netzimpedanz.
STATCOM kann für einen direkten Mittelspannungsanschluss (z. B. 11–33 kV) ausgelegt werden.
SVC benötigt häufig zusätzliche Aufwärtstransformatoren für MV/HV-Netze.
✅ STATCOM Gewinne → Geringere Ausrüstungskosten und Verluste.
Gerät | Blindleistungsübergang |
STATCOM | Nahtlos (kontinuierliche Steuerung) – Keine Verzögerung zwischen kapazitiven/induktiven Modi. |
SVC (TCR/TSC) | Schrittweise (TSC-Schaltverzögerungen) – Begrenzt durch die Größe der Kondensatorbänke. |
✅ STATCOM Gewinne → Gleichmäßigere Spannungsregelung und bessere Netzstabilität.
STATCOM weist geringere Verluste (~1–2 %) im Vergleich zu SVC (2–4 %) auf, insbesondere bei geringer Belastung.
SVC leidet auch im Leerlauf unter festen Reaktorverlusten.
✅ STATCOM gewinnt → Besser für Energieeinsparungen in Systemen mit variabler Last.
Besonderheit | Statcom | SVC |
Geschwindigkeit | Schneller (ms)✅ | Langsamer (Zyklen) |
Niederspannungsunterstützung (LVRT) | Ausgezeichnet✅ | Arm |
Fußabdruck | Kompakt✅ | Sperrig |
Obertöne | Niedrig✅ | Hoch |
Effizienz | Besser✅ | Höhere Verluste |
Kosten (klein-mittel) | Wettbewerbsfähig✅ | Günstiger für große Mengen |
Komplexität | Höher (VSC-Technologie) | Einfacher (Thyristoren)✅ |
Für moderne Netze, erneuerbare Energien und dynamische Spannungsregelung ist STATCOM aufgrund seiner Geschwindigkeit, Kompaktheit und überlegenen Niederspannungsleistung die beste Wahl. SVCs bleiben jedoch für große, kostensensible Projekte mit weniger strengen Reaktionsanforderungen relevant.
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Hier sind die detaillierten technischen Spezifikationen für ein 11-kV-STATCOM-System, die die wichtigsten Parameter für Beschaffung, Design und Bereitstellung abdecken:
Technische Spezifikationen | |
Allgemeine Parameter | |
Parameter | Technische Daten |
Nennspannung | 33 kV ±10 % |
Nennblindleistung | ± 1MVAr~ ± 100 MVAr |
Ansprechzeit | Nicht mehr als 10 ms |
Kühlsystem | Luftgekühltes oder flüssigkeitsgekühltes System |
Steuerungsmodi | Spannungsregelung, PF-Korrektur, VAR-Steuerung |
Kommunikationsprotokoll | IEC 61850, Modbus, DNP3, SCADA-Integration |
Elektrische Eigenschaften | |
Spannungsbetriebsbereich | 0,8 pu bis 1,2 pu |
Frequenzbereich | 47–52 Hz oder 57–62 Hz |
Harmonische Verzerrung (THD) | <3 % (IEEE 519-konform) |
Überlastfähigkeit |
1,1-facher Dauerbetrieb, Alarm nach 3 Minuten 1,2-fache Auslösung nach 1 Minute 1,3-fache Auslösung sofort |
Mechanisches Design
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Gehäuse | Innentyp oder Außencontainertyp |
IP-Schutzart | IP30 (Innenbereich), IP54 (Außenbereich) |
Kühlsystem | Luftgekühltes oder flüssigkeitsgekühltes System |
Schutz- und Sicherheitsfunktionen
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Überstrom-, Überspannungs-, Unterspannungsschutz
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Kurzschlussfestigkeit (1 Sek.)
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Redundante Steuerungssysteme (N+1-Konfiguration) | |
Feuerlöschsystem (für flüssigkeitsgekühlte Einheiten) | |
Steuerungssystem
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Digitaler Controller (DSP/FPGA-basiert) | |
Echtzeitüberwachung (Spannung, Strom, VAR-Fluss) | |
Auto-Tuning-Algorithmen für dynamische Reaktion | |
Hilfsstromversorgung
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400 V Wechselstrom, 220 V Gleichstrom, 110 V Gleichstrom
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33 kV 50 MVAr Statcom in Solaranlage
Große Solaranlagen (insbesondere solche, die an schwache Netze angeschlossen sind) sind mit Spannungsinstabilitäten, Blindleistungsungleichgewichten und der Einhaltung von Netzanschlussregeln konfrontiert. 33 kV, 50 MVAr STATCOM bietet dynamische Blindleistungsunterstützung, sorgt für einen stabilen Betrieb und verhindert Abschaltungen bei Netzstörungen.
Ursache: Wolkenübergänge, plötzliche Stromerzeugungseinbrüche.
Auswirkung: Spannungseinbrüche/-erhöhungen → Abschaltung der Wechselrichter.
Ursache: Abgelegene Standorte mit eingeschränkter Netzstärke.
Auswirkung: Schlechte Spannungsregelung, Gefahr der Instabilität.
Anforderung: Bei Fehlern muss Blindstrom eingespeist werden (LVRT).
STATCOM-Rolle: Bietet schnelle reaktive Unterstützung (innerhalb von 20–50 ms).
Problem: Solarwechselrichter sind nachts im Leerlauf → das Netz benötigt Blindleistung.
Lösung: STATCOM fungiert als Synchronkondensator.
Injiziert/absorbiert 50 MVAr, um eine Busspannung von 33 kV zu stabilisieren.
Verhindert das Auslösen des Wechselrichters bei Wolkendurchgängen.
Liefert Blindstrom bei Fehlern (gemäß IEEE 1547, EN 50530).
Hält die Anlage bei Netzstörungen online.
Ersetzt Wechselrichter nachts und hält die Netzspannung aufrecht.
Vermeidet teure Netzaufrüstungen (z. B. neue Übertragungsleitungen).
Parameter | Spezifikation |
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Spannungspegel | 33 kV (angeschlossen an der Umspannstation der PV-Anlage) |
Blindleistung | ±50 MVAr (erweiterbar) |
Ansprechzeit | <10 ms |
Kühlung | Flüssigkeitsgekühlt (für hohe Effizienz) |
Kontrolle | Rasterfolge- und Rasterbildungsmodi |
Obertöne | <3 % THD (mit eingebauten Filtern) |
✔ Verhindert das Auslösen des Wechselrichters (aufgrund von Spannungsschwankungen).
✔ Gewährleistet die Einhaltung von LVRT/HVRT (vermeidet Strafen).
✔ Reduziert Abregelungsverluste (mehr Energie exportiert).
✔ Verbessert die Stromqualität (weniger Flimmern, Oberwellen).
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