《有源與無源補償》課件

有源與無源補償有源補償和無源補償是兩種常見的功率因數(shù)校正技術(shù)。它們都旨在提高電力系統(tǒng)的效率并減少能量損耗。課程目標(biāo)11.理解無源與有源補償?shù)亩x與區(qū)別掌握無源補償與有源補償?shù)幕靖拍?，并理解它們在電力系統(tǒng)中的作用。22.掌握無源功率因數(shù)補償?shù)幕驹砗头椒▽W(xué)習(xí)無源補償?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，包括電容器的選型、容量計算和投切控制等。33.了解有源功率因數(shù)補償?shù)闹饕愋秃凸ぷ髟韺W(xué)習(xí)各種有源補償裝置，例如靜止同步補償裝置(STATCOM)和主動式功率因數(shù)補償裝置。44.分析比較無源與有源補償?shù)膬?yōu)缺點掌握兩種補償方法的適用場景，并能根據(jù)實際情況選擇合適的補償方案。無源功率因數(shù)補償?shù)谋匾越档途€路損耗提高電力系統(tǒng)效率改善電壓質(zhì)量穩(wěn)定電力系統(tǒng)提高設(shè)備利用率延長設(shè)備壽命無源補償?shù)幕驹?電力系統(tǒng)負(fù)荷特性感性負(fù)荷為主，功率因數(shù)低2無功功率補償提高功率因數(shù)，降低電能損耗3電容器補償提供無功功率，提升系統(tǒng)效率無源補償利用電容器的特性，在電路中提供無功功率，從而提高系統(tǒng)功率因數(shù)。電容器可以儲存電能，并根據(jù)電路的需求釋放無功功率，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。電容器補償基本原理1電流超前電容器接入電路后，電流超前于電壓。2功率因數(shù)提高電容器吸收無功功率，降低電路中的無功功率。3降低損耗提高功率因數(shù)，降低線路損耗和設(shè)備損耗。電容器補償原理主要基于電容元件對電流的超前特性，從而達到提高功率因數(shù)和降低損耗的目的。電容器容量的計算電容器容量計算對于電力系統(tǒng)無功補償非常重要。選擇合適的電容器容量可以有效提高功率因數(shù)，降低電能損耗。1負(fù)荷類型感性負(fù)荷，如電機、變壓器等2功率因數(shù)目標(biāo)功率因數(shù)，通常為0.953負(fù)荷電流計算所需的電容器容量容性負(fù)荷補償電力系統(tǒng)中，電容器是一種常見的容性負(fù)荷。它會吸收無功功率，并將其傳遞給負(fù)載。電力系統(tǒng)中，容性負(fù)荷過高會導(dǎo)致電壓升高。并可能導(dǎo)致設(shè)備過載，甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。對于電力系統(tǒng)中，容性負(fù)荷過高，需要采取補償措施。提高功率因數(shù)，降低線路損耗，提高系統(tǒng)效率。感性負(fù)荷補償電感負(fù)荷感性負(fù)荷是指以電感元件為主的負(fù)載。例如電機、變壓器、電磁閥等。這些設(shè)備在工作時會產(chǎn)生電感電流，導(dǎo)致功率因數(shù)降低。補償原理通過在感性負(fù)荷電路中并聯(lián)連接電容器，可以抵消電感電流產(chǎn)生的無功功率，提高功率因數(shù)。補償效果補償后，電路中的電流減小，功率因數(shù)提高，線路損耗降低，供電系統(tǒng)效率提高。混合負(fù)荷的補償混合負(fù)荷特性混合負(fù)荷包含感性負(fù)荷和容性負(fù)荷，需要綜合考慮補償方案。補償方法采用分步補償，先補償感性負(fù)荷，再根據(jù)實際情況調(diào)整補償容量。計算分析通過計算確定合適的電容器容量，達到最佳的補償效果。容性負(fù)荷過補償?shù)膯栴}電壓升高過補償會導(dǎo)致電壓升高，可能導(dǎo)致設(shè)備過電壓運行，造成損壞。過補償會導(dǎo)致電網(wǎng)無功功率流動方向發(fā)生變化，可能造成電網(wǎng)電壓波動。諧波產(chǎn)生電容器的非線性特性會導(dǎo)致諧波產(chǎn)生，影響電網(wǎng)質(zhì)量，增加設(shè)備損耗。諧波電流可能流入設(shè)備，造成設(shè)備故障。電容器投切控制1電壓控制根據(jù)系統(tǒng)電壓變化情況，自動投切電容器組，維持電壓穩(wěn)定性。2電流控制根據(jù)負(fù)載電流的變化，自動調(diào)整電容器組的投切，保持功率因數(shù)在設(shè)定范圍內(nèi)。3時間控制可以根據(jù)預(yù)設(shè)時間，自動投切電容器組，實現(xiàn)對負(fù)載變化的提前控制。有源功率因數(shù)補償原理電子設(shè)備利用電力電子器件的快速響應(yīng)特性，實時調(diào)整輸出電壓和電流的相位關(guān)系，實現(xiàn)功率因數(shù)的補償?？刂葡到y(tǒng)通過監(jiān)測系統(tǒng)負(fù)載的電流和電壓，實時計算補償所需的無功功率，并控制電子設(shè)備進行調(diào)整。補償裝置利用逆變器或其他電力電子裝置，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并將其注入到電力系統(tǒng)中，以提供或吸收所需的無功功率。功率因數(shù)改善通過有源補償裝置，可以使負(fù)載電流和電壓之間的相位差減小，從而提高功率因數(shù)，減少電力損耗。有源補償設(shè)備的分類靜止同步補償裝置(STATCOM)STATCOM是一種新型的電力電子設(shè)備，利用電力電子技術(shù)，可以快速、靈活地調(diào)節(jié)無功功率。能夠補償各種類型的無功功率，提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)。動態(tài)無功功率補償裝置(SVC)SVC是一種傳統(tǒng)的無功功率補償裝置，通過調(diào)節(jié)電容器或電感器的大小來調(diào)節(jié)無功功率。SVC成本低，但靈活性較差，響應(yīng)速度較慢。主動式功率因數(shù)補償裝置主動式功率因數(shù)補償裝置通過控制電力電子器件的開關(guān)狀態(tài)，改變電流和電壓的相位，達到補償無功功率的目的。具有高效率、高精度、快速響應(yīng)等優(yōu)點。靜止同步補償裝置(STATCOM)靜止同步補償裝置(STATCOM)是一種新型的電力電子裝置，用于改善電力系統(tǒng)的功率因數(shù)和電壓質(zhì)量。它采用電力電子器件，通過控制其輸出電流，產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓同頻同相的無功電流，實現(xiàn)對電網(wǎng)無功功率的調(diào)節(jié)。STATCOM的應(yīng)用范圍廣泛，包括改善電網(wǎng)功率因數(shù)、抑制電壓波動、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性等。它可以有效提高電網(wǎng)效率，降低能源消耗，并提高電網(wǎng)的可靠性和安全性。靜止同步補償裝置的工作原理1電壓源型逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并注入電網(wǎng)。2控制系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)電壓和電流的變化，調(diào)節(jié)逆變器輸出的電壓和電流。3濾波器過濾逆變器輸出的諧波，確保輸出電流的質(zhì)量。靜止同步補償裝置通過控制電壓源型逆變器的輸出電壓和電流，來調(diào)節(jié)電網(wǎng)的無功功率。當(dāng)電網(wǎng)需要無功功率時，裝置向電網(wǎng)注入無功電流；當(dāng)電網(wǎng)無功功率過剩時，裝置吸收電網(wǎng)的無功電流。靜止同步補償裝置的結(jié)構(gòu)組成11.功率變換模塊負(fù)責(zé)將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，并提供無功功率補償。22.控制系統(tǒng)用于監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)，并根據(jù)需要調(diào)整補償電流的大小和相位。33.濾波器用來消除諧波和高頻噪聲，保證電力系統(tǒng)的正常運行。44.變壓器將補償電流從直流側(cè)轉(zhuǎn)換到交流側(cè)，并連接到電力系統(tǒng)。靜止同步補償裝置的特點快速響應(yīng)響應(yīng)時間短，可以快速調(diào)節(jié)無功功率，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。精準(zhǔn)控制可以精確地控制無功功率輸出，提高電壓穩(wěn)定性。靈活調(diào)節(jié)可以根據(jù)系統(tǒng)需要靈活調(diào)節(jié)無功功率輸出，提高系統(tǒng)效率?？煽啃愿呔哂懈呖煽啃?，可以長期穩(wěn)定運行。動態(tài)無功功率補償裝置動態(tài)無功功率補償裝置是一種新型的電力電子裝置，它通過控制電力電子器件的開關(guān)狀態(tài)，實現(xiàn)對無功功率的快速調(diào)節(jié)。動態(tài)無功功率補償裝置具有響應(yīng)速度快、補償精度高、效率高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，有效提高電力系統(tǒng)運行效率，改善電能質(zhì)量。動態(tài)無功功率補償裝置的工作原理動態(tài)無功功率補償裝置通過調(diào)節(jié)自身輸出的無功功率來補償電網(wǎng)中的無功功率，從而提高功率因數(shù)，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。1控制系統(tǒng)實時監(jiān)測電網(wǎng)電壓、電流等參數(shù)2功率變換器根據(jù)控制系統(tǒng)指令，調(diào)節(jié)輸出的無功功率3濾波器抑制功率變換器產(chǎn)生的諧波動態(tài)無功功率補償裝置能夠快速響應(yīng)電網(wǎng)無功功率變化，有效提高電網(wǎng)電壓質(zhì)量，降低系統(tǒng)損耗，提高電力系統(tǒng)可靠性。動態(tài)無功功率補償裝置的控制策略電壓控制策略保持電壓穩(wěn)定，提高系統(tǒng)電壓質(zhì)量。電流控制策略限制電流過載，提高系統(tǒng)功率因數(shù)。無功功率控制策略根據(jù)系統(tǒng)需求動態(tài)調(diào)節(jié)無功功率輸出。主動式功率因數(shù)補償裝置電力電子裝置利用電力電子裝置控制電容器或電感器，實現(xiàn)精確的無功功率補償?？焖夙憫?yīng)控制器能夠?qū)崟r監(jiān)測系統(tǒng)電壓和電流，快速調(diào)整補償元件的容量，以達到最佳的補償效果。廣泛應(yīng)用適用于各種工業(yè)、商業(yè)和電力系統(tǒng)，有效提高系統(tǒng)效率和可靠性。主動式功率因數(shù)補償裝置的工作原理實時監(jiān)測主動式功率因數(shù)補償裝置會實時監(jiān)測電力系統(tǒng)的電壓、電流和功率等參數(shù)。計算補償量根據(jù)監(jiān)測到的參數(shù)，計算出需要補償?shù)臒o功功率量，并確定補償方式。控制補償元件根據(jù)計算結(jié)果，控制補償元件，例如電容器組或電感器組，來補償電力系統(tǒng)的無功功率。閉環(huán)控制主動式功率因數(shù)補償裝置通常采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)的變化，自動調(diào)整補償量，確保電力系統(tǒng)始終保持良好的功率因數(shù)。主動式功率因數(shù)補償裝置的優(yōu)缺點優(yōu)點快速響應(yīng)精確控制靈活配置維護方便缺點成本較高技術(shù)復(fù)雜對控制系統(tǒng)要求較高有源無源補償?shù)膶Ρ确治龀杀拘薯憫?yīng)速度無源補償成本較低，但效率和響應(yīng)速度相對較低。有源補償成本較高，但效率和響應(yīng)速度都更高。選擇哪種補償方式取決于具體的應(yīng)用場景。有源無源補償?shù)倪x擇及應(yīng)用選擇因素負(fù)載類型和特性、系統(tǒng)容量、補償精度、成本等因素影響補償方式的選擇。有源補償靈活性和可靠性高，但成本較高，適合于大容量、高精度要求的場合。應(yīng)用場景有源補償廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、工業(yè)企業(yè)、商業(yè)建筑等領(lǐng)域。無源補償應(yīng)用于改善功率因數(shù)，降低電能損耗，提高電壓質(zhì)量，廣泛用于低壓配電系統(tǒng)。未來趨勢隨著電力電子技術(shù)和智能控制技術(shù)的不斷發(fā)展，有源補償技術(shù)將得到更廣泛的應(yīng)用。未來有源補償將更加智能化、靈活化、集成化。電力系統(tǒng)無功補償設(shè)計的考慮因素11.負(fù)荷特性補償裝置的容量和類型取決于負(fù)荷類型、大小和變化情況。22.電壓水平電壓水平直接影響無功補償?shù)男Ч杩紤]電壓波動范圍。33.系統(tǒng)運行方式不同的運行方式，如正常運行、事故運行等，對補償方式有不同要求。44.經(jīng)濟效益需要綜合考慮補償成本、運行成本、節(jié)能效果等因素。無功補償設(shè)備的選型負(fù)荷類型不同類型負(fù)荷對無功補償設(shè)備的要求不同，例如感性負(fù)荷需要補償電容器，而容性負(fù)荷需要補償電感器。補償方式可以選擇無源補償，例如電容器組，也可以選擇有源補償，例如靜止同步補償裝置（STATCOM）或動態(tài)無功功率補償裝置?？刂品绞娇梢赃x擇手動控制，例如開關(guān)柜，也可以選擇自動控制，例如微機控制系統(tǒng)。運行環(huán)境需要考慮設(shè)備的安裝環(huán)境，例如溫度、濕度、振動等因素，選擇合適的設(shè)備型號。無功補償系統(tǒng)的投資分析投資成本設(shè)備成本，安裝成本，調(diào)試成本運行成本電能損耗，維護成本，運行人員成本效益分析節(jié)約電能，提高系統(tǒng)效率，降低運行成本投資回報率通過