电力系统电能质量PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 什么是电能质量？ 2

1.2 电能质量——电压质量 4

1.3 我们为什么要关注电能质量？ 4

1.4 电能质量评估程序 5

1.5 谁使用这本书 6

1.6 内容综述 6

第2章 术语和定义 7

2.1 词汇一致的必要性 7

2.2 电能质量问题一般类别 7

2.3 瞬变现象 10

2.3.1 冲击性瞬变现象 10

2.3.2 振荡瞬变现象 10

2.4 长时间电压变动 11

2.4.1 过电压 12

2.4.2 欠电压 12

2.4.3 持续中断 12

2.5 短时间电压变动 12

2.5.1 中断 12

2.5.2 暂降 13

2.5.3 暂升（swell） 14

2.6 电压不平衡 15

2.7 波形畸变 15

2.8 电压波动 17

2.9 工频变动 18

2.10 电能质量术语 19

2.11 有歧义的术语 25

2.12 CBEMA和ITI曲线 26

2.13 参考文献 27

第3章 电压暂降和中断 28

3.1 暂降和中断原因 28

3.2 电压暂降性能的评估 31

3.2.1 脆弱性区域 31

3.2.2 设备对电压暂降的敏感性 32

3.2.3 输电系统暂降性能的评估 33

3.2.4 电力公司配电系统暂降性能的评估 36

3.3 保护措施的基本原理 38

3.4 终端用户层的解决方案 39

3.4.1 铁磁谐振变压器 40

3.4.2 磁性合成器 41

3.4.3 有源串联补偿器 42

3.4.4 在线型UPS 43

3.4.5 备用型UPS 43

3.4.6 混合型UPS 43

3.4.7 电动机—发电机组 43

3.4.8 飞轮储能系统 44

3.4.9 超导磁场储能（SMES）装置 44

3.4.10 静态切换开关和快速切换开关 46

3.5 不同耐受性解决方案的经济评估 46

3.5.1 评估电压暂降事件的费用 46

3.5.2 表征可选解决方案的费用和效益 48

3.5.3 进行经济分析比较 49

3.6 电动机启动的暂降 50

3.6.1 电动机启动的方法 50

3.6.2 全电压启动时暂降严重度的估计 51

3.7 电力公司系统故障清除的若干问题 51

3.7.1 过电流配合原则 52

3.7.2 熔断器 53

3.7.3 重合 54

3.7.4 节省熔断器 56

3.7.5 可靠性 56

3.7.6 取消节省熔断器的影响 57

3.7.7 增加分段 58

3.7.8 线路中间或分支线重合器 62

3.7.9 瞬时重合 62

3.7.10 单相跳闸 63

3.7.11 限流式熔断器 63

3.7.12 自适应继电保护 64

3.7.13 忽视3次谐波电流 64

3.7.14 电力公司故障的预防 65

3.7.15 故障定位 66

3.8 参考文献 67

第4章 瞬态过电压 69

4.1 瞬态过电压的来源 69

4.1.1 电容器投切 69

4.1.2 电容器投切瞬态的放大 70

4.1.3 雷电 72

4.1.4 铁磁谐振 74

4.1.5 其他投切瞬态 77

4.2 过电压保护的原则 79

4.3 过电压保护装置 81

4.3.1 避雷器及瞬态电压浪涌限制器 81

4.3.2 隔离变压器 82

4.3.3 低通滤波器 83

4.3.4 低阻抗电力调理器 83

4.3.5 电力公司避雷器 83

4.4 电力公司电容器操作瞬态 85

4.4.1 操作时间 85

4.4.2 合闸电阻器 85

4.4.3 同步合闸 86

4.4.4 电容器安装地点 87

4.5 电力系统雷击保护 87

4.5.1 屏蔽 87

4.5.2 线路避雷器 88

4.5.3 低压侧的浪涌 89

4.5.4 电缆的保护 91

4.5.5 探测（scout）避雷器方案 93

4.6 铁磁谐振的处理 94

4.7 带负荷操作的瞬态问题 96

4.7.1 变速驱动装置（ASD）障碍性跳闸 97

4.7.2 负荷操作瞬态 98

4.7.3 变压器充电 98

4.8 瞬态分析的计算机工具 99

4.9 参考文献 100

第5章 谐波的基础 102

5.1 谐波畸变 103

5.2 电压和电流畸变的关系 104

5.3 谐波和瞬变的关系 105

5.4 非正弦条件下电力系统的电气量 105

5.4.1 有功、无功和视在功率 105

5.4.2 位移功率因数和真功率因数 107

5.4.3 谐波的相序 108

5.4.4 3倍次谐波 108

5.5 谐波指标 110

5.5.1 总谐波畸变 110

5.5.2 总需量畸变 111

5.6 商业负荷的谐波源 111

5.6.1 单相电源 111

5.6.2 荧光照明 112

5.6.3 用于HVAC和电梯的变速驱动装置 114

5.7 工业负荷的谐波源 114

5.7.1 三相电力变流器 114

5.7.2 电弧类装置 116

5.7.3 磁饱和类装置 117

5.8 查找谐波源 118

5.9 系统响应特性 119

5.9.1 系统阻抗 119

5.9.2 电容器阻抗 120

5.9.3 并联谐振 121

5.9.4 串联谐振 123

5.9.5 电阻的影响和电阻性负荷 124

5.10 谐波畸变的影响 124

5.10.1 对电容器的影响 124

5.10.2 对变压器的影响 126

5.10.3 对电动机的影响 128

5.10.4 对通信的干扰 129

5.10.5 对电能计量的影响 130

5.11 间谐波 131

5.12 参考文献 133

第6章 实用谐波技术 134

6.1 谐波畸变的评估 134

6.1.1 公共连接点的概念 135

6.1.2 在公用电网中谐波的评估 135

6.1.3 终端用户设施的谐波评估 137

6.2 控制谐波的基本原则 139

6.2.1 减少负荷产生的谐波电流 139

6.2.2 滤波器方法 139

6.2.3 改变系统的频率响应 139

6.3 控制谐波的地点 140

6.3.1 在公用配电馈线上 140

6.3.2 在终端用户设施中 141

6.4 谐波分析 141

6.4.1 谐波分析的步骤 141

6.4.2 建立系统模型 142

6.4.3 谐波源的模型 143

6.4.4 谐波分析的计算机工具 144

6.4.5 谐波的计算机分析——历史及展望 146

6.5 控制谐波畸变的装置 147

6.5.1 线路串联电抗器（或扼流器） 147

6.5.2 曲折联结（Z联结）变压器 149

6.5.3 无源滤波器 149

6.5.4 有源滤波器 155

6.6 谐波滤波器的设计：一个案例的研究 155

6.7 案例研究 161

6.7.1 中性线负载和变压器降容的评估 161

6.7.2 感应炉引起的间谐波 162

6.8 谐波标准 165

6.8.1 IEEE Std.519—1992 165

6.8.2 IEC谐波标准的综述 166

6.8.3 TEC 61000-2-2 167

6.8.4 IEC 61000-3-2和IEC 61000-3-4 167

6.8.5 IEC 61000-3-6 169

6.8.6 NRS 048-02 171

6.8.7 EN 50160 172

6.9 参考文献 172

6.10 参考书目 173

第7章 电压长时间变动 175

7.1 调节电压的原理 175

7.2 电压调整装置 176

7.2.1 电力公司分级电压调节器 176

7.2.2 铁磁谐振变压器 177

7.2.3 电子分接头切换调节器 177

7.2.4 磁性合成器 178

7.2.5 在线UPS系统 178

7.2.6 电动机—发电机组 178

7.2.7 静止无功补偿器 178

7.3 电力公司电压调节器的应用 178

7.3.1 线路压降补偿器 179

7.3.2 串联调节器 181

7.4 用电容器调整电压 181

7.4.1 并联电容器 181

7.4.2 串联电容器 182

7.5 终端用户的电容器应用 182

7.5.1 功率因数校正电容器的位置 183

7.5.2 电压升高 183

7.5.3 电力系统中损耗的减小 184

7.5.4 线路电流减小 184

7.5.5 位移功率因数和真功率因数的比较 184

7.5.6 电容值的选择 185

7.6 用分布式电源调节电力公司的电压 186

7.7 闪变 188

7.7.1 闪变源 189

7.7.2 治理措施 190

7.7.3 闪变的量化 192

7.8 参考文献 192

7.9 标准目录 193

第8章 电能质量基准化评估 194

序言 194

8.1 概述 194

8.2 基准化评估过程 195

8.3 有效值电压变化指标 196

8.3.1 有效值变化事件特性化 197

8.3.2 有效值变化特性指标 199

8.3.3 EPRI DPQ项目中的SARFI 199

8.3.4 示例指标计算过程 200

8.3.5 在电力公司的应用 201

8.4 谐波指标 201

8.4.1 采样技术 201

8.4.2 三相谐波电压测量特性 203

8.4.3 谐波指标的定义 203

8.4.4 谐波基准化评估数据 205

8.4.5 季节性影响 205

8.5 电能质量合同 206

8.5.1 方均根值变化协议 207

8.5.2 谐波协议 207

8.5.3 合同示例 208

8.6 电能质量保险 210

8.6.1 电能质量保险概念综述 210

8.6.2 保险单设计 211

8.6.3 电能质量投资费用调整 212

8.7 电能质量状态估计 212

8.7.1 总体思路 212

8.7.2 监测设备数目 213

8.7.3 方均根值变化的估计 215

8.7.4 对仿真工具的要求 216

8.8 配网规划中考虑电能质量 216

8.8.1 规划过程 216

8.8.2 风险与期望值 218

8.8.3 系统仿真工具 218

8.8.4 故障发生率 219

8.8.5 过电流装置响应 219

8.8.6 用户损失费用 221

8.9 参考文献 222

8.10 参考书目 223

第9章 分布式发电和电能质量 224

9.1 DG的复苏 224

9.1.1 关于DG效益的不同视角 225

9.1.2 并网的观点 225

9.2 DG技术 226

9.2.1 往复式内燃发电机组 226

9.2.2 燃气轮机 227

9.2.3 燃料电池 228

9.2.4 风力发电机组 228

9.2.5 光伏系统 229

9.3 与电力公司系统的接口 229

9.3.1 同步电机 229

9.3.2 异步（感应）电机 230

9.3.3 电力电子逆变器 231

9.4 电能质量问题 233

9.4.1 持续断电 233

9.4.2 电压调节 233

9.4.3 谐波 234

9.4.4 电压暂降 234

9.5 运行的矛盾 235

9.5.1 电力公司清除故障的要求 235

9.5.2 重合 235

9.5.3 对继电保护的干扰 236

9.5.4 电压调节问题 238

9.5.5 谐波 241

9.5.6 孤岛运行 242

9.5.7 铁磁谐振 242

9.5.8 并联电容器的相互作用 244

9.5.9 变压器的联结 245

9.6 低压配电网中DG 249

9.6.1 电网运行的基础 250

9.6.2 电网互联问题的总结 251

9.6.3 电网中用于DG的集成技术 252

9.7 DG的选址 253

9.8 并网标准 256

9.8.1 工业标准方面的工作 256

9.8.2 并网要求 256

9.8.3 简单并网 257

9.8.4 复杂并网 258

9.9 小结 260

9.10 参考文献 260

9.11 参考书目 261

第10章 布线与接地 262

10.1 资料来源 262

10.2 定义 263

10.3 接地原因 264

10.4 典型的布线和接地问题 266

10.4.1 导体与连接问题 266

10.4.2 失去安全接地 266

10.4.3 多中性线接地连接 266

10.4.4 不接地设备 266

10.4.5 附加接地棒 267

10.4.6 接地环 267

10.4.7 中性线导体容量不足 267

10.5 布线和接地问题的解决办法 268

10.5.1 正确接地的做法 268

10.5.2 接地电极（棒） 268

10.5.3 供电入口连接 268

10.5.4 配电盘屏 269

10.5.5 隔离接地 269

10.5.6 隔离分支系统 270

10.5.7 信号参考接地技术 271

10.5.8 对敏感设备接地的更多考虑 272

10.5.9 布线和接地解决方案的总结 272

10.6 参考书目 272

第11章 电能质量监测 274

11.1 监测的考虑 274

11.1.1 现场调查的组成部分 275

11.1.2 确定监测内容 275

11.1.3 选择监测位置 278

11.1.4 电能质量固定监测设备的选择 279

11.1.5 扰动监测仪的连接 280

11.1.6 设定监测仪阈值 280

11.1.7 监测量和监测时间 281

11.1.8 查找扰动源 281

11.2 电能质量测量仪器的发展历程 282

11.3 电能质量测量设备 283

11.3.1 仪器的类别 283

11.3.2 布线和接地测试仪 284

11.3.3 万用表 285

11.3.4 数字相机 286

11.3.5 示波器 286

11.3.6 扰动分析仪 287

11.3.7 频谱分析仪和谐波分析仪 288

11.3.8 扰动与谐波综合分析仪 288

11.3.9 闪变仪 289

11.3.10 智能型电能质量监测仪 292

11.3.11 传感器要求 293

11.4 电能质量测量数据评估 297

11.4.1 离线电能质量数据评估 298

11.4.2 在线电能质量数据评估 299

11.5 智能系统的应用 300

11.5.1 监测应用的专家系统基本设计 300

11.5.2 专家系统的应用实例 301

11.5.3 未来应用 308

11.5.4 电能质量监测和互联网 309

11.5.5 总结与展望 310

11.6 电能质量监测标准 312

11.6.1 IEEE 1159：电能质量监测指南 312

11.6.2 IEC 61000-4-30：试验和测量技术——电能质量测量方法 312

11.7 参考文献 313

11.8 参考书目 314