电力系统谐波 基本原理、分析方法和滤波器设计PDF电子书下载

目 录 1

译者的话 1

原序 1

第1章 引言 1

第2章谐波的基本原理 4

2.1 引言 4

2.2谐波波形举例 4

2.3谐波表示法 6

2.4电力系统谐波的特性 8

2.4.1对称性 8

2.4.2相序性 12

2.4.3独立性 13

2.5谐波畸变的度量方法 13

2.5.1 电压和电流有效值 14

2.5.2电压和电流的畸变因数 14

2.5.3有功功率和无功功率 16

2.5.4视在功率 17

2.5.5畸变功率 17

2.5.6功率因数 17

2.5.7电流和电压的峰值因数 17

2.5.8电话干扰和I·T乘积 18

2.6.1纯电阻中的功率 19

2.6无源元件中的功率 19

2.6.2纯电感中的功率 20

2.6.3纯电容中的功率 21

2.7畸变的计算 21

2.8谐振 22

2.8.1串联谐振 23

2.8.2并联谐振 24

2.9 电容器组和无功功率供给 25

2.10 电容器组和功率因数校正 29

2.11母线电压升高和谐振 30

2.12变压器中的谐波 33

2.12.1一次侧三角形联结 34

2.12.2 次侧星形联结 34

2.13小结 34

习题 35

第3章 电力系统中的谐波——它 37

们的起因 37

3.1引言 37

3.2谐波源 37

3.3变压器 37

3.6静止无功补偿器 38

3.4旋转电机 38

3.5荧光灯 38

3.7变频器 39

3.8单相可控整流器 39

3.8.1交流线路电抗的影响 40

3.8.2零直流电抗情况（Ld=0） 41

3.8.3零直流电抗（Ld=0）——特殊情况α=0 45

3.8.4连续电流情况（大Ld） 46

3.8.5 间断电流情况（小Ld） 53

3.9.1直流／交流逆变器 55

.3.9.2 电池变流器 55

3.9三相电力变流器 55

3.9.3 6脉波变流器 56

3.9.4 12脉波变流器 58

3.9.5p脉波变流器 60

3.9.6典型谐波的频谱 61

3.9.6.1 6脉波变流器 61

3.9.6.2 12脉波变流器 62

3.9.6.3 24脉波变流器 62

3.10小结 65

习题 65

4.2.1铜耗 67

4.2谐波环境中的热损耗 67

4.2.2铁耗 67

第4章谐波畸变对电力系统的 67

4.1引言 67

影响 67

4.2.3介质（绝缘）损耗 69

4.3谐波对电力系统设备的影响 70

4.4 电容器组 70

4.4.1谐波放大 70

4.5变压器 75

4.6.1感应电动势 76

4.6旋转电机 76

4.6.2短距（分数极距）绕组 78

4.6.3分布绕组 78

4.6.4绕组因数 79

4.6.5感应电动势和电压总谐波畸变率 79

4.7保护、通信和电子设备 85

4.8小结 85

习题 85

5.2.1串联调谐滤波器 87

5.2谐波滤波器 87

第5章 电力系统谐波的抑制 87

5.1引言 87

方法 87

5.2.2双带通滤波器 88

5.2.3阻尼滤波器 88

5.2.4解谐（反谐振）滤波器 88

5.2.5有源滤波器 88

5.3 电力变流器 89

5.4变压器 89

5.5旋转电机 91

5.6 电容器组 92

5.7谐波滤波器的设计方法 95

5.7.1串联调谐滤波器 96

5.7.2 2阶阻尼滤波器 101

5.7.3滤波器组的阻抗图 103

5.7.3.1 三支路33kV滤波器的阻抗图 103

5.7.3.2四支路20kV滤波器的 105

阻抗图 105

5.7.3.3五支路690V滤波器的 107

阻抗图 107

5.8有源滤波器 109

5.9小结 113

习题 114

第6章谐波畸变的限制值 . 116

6.1引言 116

6.2 电压谐波畸变的限制值 116

6.2.1 IEEE的限制值 116

6.2.2 IEC的限制值 116

6.2.3 EN的限制值 118

6.2.4 NORSOK的限制值 119

6.3 电流谐波畸变的限制值 119

6.3.1 IEC的限制值 119

6.3.3 NORSOK的限制值 121

6.3.2 IEEE的限制值 121

第7章谐波分析计算——系统元件 123

的模拟 123

7.1引言 123

7.2谐波存在情况下的阻抗 124

7.3集肤效应 124

7.4高压电网的模拟 124

7.5发电机的模拟 127

7.6并联电容器组的模拟 128

7.9负荷模型 130

7.7 并联电容器组模型——单相等效 130

7.8串联电容器组的模拟 130

7.9.1串联负荷模型 131

7.9.2并联负荷模型 131

7.9.3负荷模型——单相等效 131

7.9.4三角形联结负荷 132

7.9.5星形联结负荷 133

7.9.6通用负荷模型 134

7.10感应电动机的模拟 136

等效 139

7.11感应电动机模型——单相 139

7.12小结 141

习题 141

第8章变压器的模拟 143

8.1引言 143

8.2双绕组变压器的模拟 143

8.2.1 3倍数次谐波 144

8.2.2零序模型 144

8.2.3星形联结绕组 144

8.2.4三角形联结绕组 144

标准 145

8.2.5关于△-Y与Y-△联结变 145

压器的美国国家（ANSI） 145

8.2.6双绕组变压器模型——单相等效 146

8.2.7相导纳矩阵和序导纳矩阵 147

8.2.7.1变换和匝数比 148

8.2.7.2 Yg-△联结变压器 150

8.2.7.3 Y-△联结变压器 154

8.2.7.4△-Yg联结变压器 156

8.2.7.5△-Y联结变压器 157

8.2.7.6△-△联结变压器 159

8.2.7.7 Yg-Yg联结变压器 161

8.2.7.8 Yg-Y联结变压器 162

8.2.7.9 Y-Yg联结变压器 163

8.2.7.10 Y-Y联结变压器 164

8.2.7.11小结 165

8.2.8 电压和电流在双绕组变压器中的传输 168

8.2.8.1 Y-△和△-Y联结变压 169

器 169

8.2.8.2 Y Y、△△、Z-Z、△-Z和Z-△联结变压器 175

8.2.8.3传输矩阵T和Te 177

8.2.9传输矩阵和相导纳矩阵 178

8.3三绕组变压器的模拟 179

8.4四绕组变压器的模拟 182

8.5小结 184

习题 185

第9章输电线路和电缆的模拟 188

9.1引言 188

9.2集肤效应 188

9.3电力线路的模拟 188

9.4线路的串联阻抗 189

9.5导体间的耦合 193

9.6耦合线路 194

9.7线路的并联电容 195

9.8波阻抗和传播速度 197

9.9线路的串联阻抗和并联电容——单相等效 198

9.10传输矩阵（ABCD） 198

9.11导纳矩阵 199

9.12传输矩阵与导纳矩阵间的相互转换 200

9.13标称π模型——单相等效 205

9.14等效π模型——沿线电压和电流 206

9.15无损耗线 214

9.16等效π模型——单相等效 215

9.18实例——标称和等效π模型 223

9.18.1一条300kV、300km的输 223

电线路 223

9.17网络短路容量的变化 223

9.18.2一条6.6kV、30km的电 225

缆 225

9.19小结 229

习题 231

10.2使用计算机程序进行谐波分析 236

10.3使用电子表格进行谐波分析 236

——一种简单方法 236

10.1引言 236

第10章电力系统谐波分析计算 236

10.3.1数据输入 237

10.3.2网络分析 237

10.3.3谐波滤波器设计 241

10.4谐波畸变限制值 243

10.5谐波滤波器的额定值 243

10.6实际应用中应考虑的因素 248

10.7一个谐波分析实例 249

10.8对一个300/22kV工业电力系统的谐波分析 253

10.8.1谐波分析 257

10.8.1.1系统阻抗 257

10.8.1.2阻抗扫描 259

10.8.1.3谐波注入 259

10.8.2短路容量变化的影响 261

10.8.3变压器停运的影响 263

10.8.4增加变压器阻抗的影响 265

10.8.5增加电动机负荷的影响 266

10.8.7谐波滤波器的额定值 268

10.8.6增加无源负荷的影响 268

10.9对一个300/33kV 工业电力系统的谐波分析 271

10.9.1系统描述 271

10.9.2谐波分析 273

10.9.2.1 系统阻抗 273

10.9.2.2阻抗扫描 277

10.9.2.3谐波注入 278

10.9.3输出结果 278

10.9.4谐波滤波器的额定值 279

10.9.5 高压网络短路容量变化的影响 281

10.9.7减小变压器阻抗的影响 286

10.9.6变压器停运的影响 286

10.9.8增加电动机负荷的影响 287

10.9.9增加无源负荷的影响 290

10.10一个132/22kV工业电力系统的谐波分析 293

10.10.1谐波分析 297

10.10.1.1系统阻抗 297

10.10.1.2阻抗扫描 299

10.10.1.3谐波注入 299

10.10.2短路容量变化的影响 301

10.10.3变压器停运的影响 303

10.10.4增加变压器阻抗的影响 304

10.10.5增加电动机负荷的影响 307

10.10.6增加无源负荷的影响 307

10.11一个400/33kV工业电力系统的谐波分析 309

10.11.1谐波分析 310

10.11.1.1系统阻抗 310

10.11.1.2阻抗扫描 313

10.11.1.3谐波注入 313

10.11.1.4输出结果 314

10.12低压系统谐波分析 315

10.12.1谐波分析 317

10.12.1.1系统阻抗 317

10.12.1.3谐波注入 319

10.12.1.2阻抗扫描 319

10.12.1.4输出结果 320

10.13小结 322

习题 322

参考文献 324

附录 328

附录A变换及对称分量复习 328

A.1变换矩阵A 328

A.2对称分量 329

导纳矩阵 332

附录B三相变压器的相导纳和序 332

B.1 Yg△联结变压器 333

B.1.1 Ygd1联结变压器 333

B.1.2 Ygd3联结变压器 336

B.1.3 Ygd5联结变压器 337

B.1.4 Ygd7联结变压器 339

B.1.5 Ygd9联结变压器 341

B.1.6 Ygd11联结变压器 342

B.2 Y-△联结变压器 344

B.2.1 Yd1联结变压器 344

B.2.2 Yd3联结变压器 345

B.2.3 Yd5联结变压器 347

B.2.4 Yd7联结变压器 349

B.2.5 Yd9联结变压器 351

B.2.6 Yd11联结变压器 353

B.3△-Yg联结变压器 354

B.4△-Y联结变压器 357

B.5 Yg-Yg联结变压器 358

B.5.1 Ygyg0联结变压器 359

B.5.2 Ygyg2联结变压器 360

B.5.3 Ygyg4联结变压器 362

B.5.4 Ygyg6联结变压器 363

B.5.5 Ygyg8联结变压器 364

B.5.6 Ygyg10联结变压器 366

B.6 Yg-Y联结变压器 367

B.6.1 Ygy0联结变压器 367

B.6.2 Ygy2联结变压器 368

B.6.3 Ygy4联结变压器 369

B.6.4 Ygy6联结变压器 370

B.6.5 Ygy8联结变压器 371

B.6.6 Ygy10联结变压器 373

B.7 Y-Yg联结变压器 374

B.8.1 Yy0联结变压器 375

B.8 Y Y联结变压器 375

B.8.2 Yy2联结变压器 376

B.8.3 Yy4联结变压器 377

B.8.4 Yy6联结变压器 378

B.8.5 Yy8联结变压器 379

B.8.6 Yy10联结变压器 381

B.9△△联结变压器 382

B.9.1 Dd0联结变压器 382

B.9.2 Dd2联结变压器 383

B.9.3 Dd4联结变压器 385

B.9.4 Dd6联结变压器 386

B.9.5 Dd8联结变压器 388

B.9.6 Dd10联结变压器 389

B.10小结 390

附录C三相变压器的传输矩阵 394

C.1△Y和Y-△联结变压器 394

C.1.1 Y-△联结变压器 395

C.1.1.1 Yd1联结变压器 395

C.1.1.2 Yd3联结变压器 395

C.1.1.3 Yd5联结变压器 396

C.1.1.4 Yd7联结变压器 397

C.1.1.5 Yd9联结变压器 398

C.1.1.6 Yd11联结变压器 399

C.1.2△Y联结变压器 400

C.1.2.1 Dy1联结变压器 400

C.1.2.2 Dy3联结变压器 401

C.1.2.3 Dy5联结变压器 402

C.1.2.4 Dy7联结变压器 403

C.1.2.5 Dy9联结变压器 403

C.1.2.6 Dy11联结变压器 404

C.1.3小结 405

Z-△联结变压器 407

C.2 Y Y、△-△、Z Z、△-Z和 407

C.2.1 Yy0和Dd0联结变压器 408

C.2.2 Yy2和Dd2联结变压器 408

C.2.3 Yy4和Dd4联结变压器 409

C.2.4 Yy6和Dd6、Dz6联结变压 410

器 410

C.2.5 Yy8和Dd8、Dz8联结变压 410

器 410

C.2.6 Yy10和Dd10联结变压器 411

C.2.7小结 412

C.3传输矩阵T和Te 413