史正军，宋彭，宋萌，梅桂华，李力，瞿体明

(1. 南方电网公司电力超导联合实验室(广东电网有限责任公司电力科学研究院)，广州510080；2. 清华大学机械工程系， 北京100084)

0 引言

随着国内远距离直流输电规模的不断扩大，珠三角和长三角等负荷密集地区的直流落点越来越集中[1 - 3]。对于直流多馈入受端电网，如果动态无功补偿不足，交流系统故障容易导致多回直流换相失败，电压稳定问题突出[4]。相较于SVC、STATCOM等静态无功补偿装置，同步调相机具有更快的响应速度和更强的电压支撑能力[5 - 6]，且无功功率调节范围更广[7]，因此备受关注。

但常规调相机的铜励磁绕组存在电阻，在低功率输出时效率较低，并且在强励时转子过度发热导致绝缘寿命缩减，需要频繁维护。高温超导材料具有高电流密度、低损耗的特点，将其应用于同步调相机中可以大幅度降低转子热损耗，提升运行效率。此外，超导电机的定子可采用无磁性齿结构，电机的物理气隙很大，故超导同步调相机的同步电抗大幅度减小。相比于常规调相机，超导调相机只需要改变很小的励磁电流便可使输出的无功功率成倍增加，并且强励过程中励磁绕组的温度不变[8]。

日本的三菱电机和富士电机曾于20世纪80年代合作开发一台30 MVA的低温超导同步调相机，其转子励磁绕组采用的是NbTi和Nb3Sn低温超导绕组[9]。日本的Super-GM研究组曾于20世纪90年代开发出基于NbTi低温超导绕组的70 MW超导发电机，并进行了同步调相机运行模式测试[10]。……