电力系统电能质量原书 第3版PDF电子书下载

第1章 简介 1

1.1 什么是电能质量 2

1.2 电能质量=电压质量 4

1.3 我们最关心电能质量的哪些方面 4

1.4 电能质量评估流程 5

1.5 哪些人会使用本书 6

1.6 内容简介 6

第2章 指标和定义 8

2.1 词汇一致的需要 8

2.2 电能质量问题的一般分类 8

2.3 瞬态现象 11

2.3.1 冲击性瞬态现象 11

2.3.2 振荡性瞬态现象 12

2.4 长时电压变动 13

2.4.1 过电压 13

2.4.2 欠电压 14

2.4.3 持续电压中断 14

2.5 短时电压变动 14

2.5.1 电压中断 14

2.5.2 暂降 15

2.5.3 暂升 17

2.6 电压不平衡 17

2.7 波形畸变 18

2.8 电压波动 20

2.9 电力系统频率偏差 22

2.10 电能质量术语 22

2.11 不明确的术语 28

2.12 CBEMA和ITI曲线 29

2.13 参考资料 30

第3章 电压暂降和中断 31

3.1 公用配电系统设计 31

3.1.1 中性线多处接地的四线系统 31

3.1.2 三角形三线系统 32

3.1.3 欧洲式的配电系统 33

3.1.4 辐射状配电网配置/结构 34

3.2 电压暂降和中断的根源 34

3.3 电压暂降特性评估 37

3.3.1 脆弱区域 37

3.3.2 设备电压暂降敏感度 38

3.3.3 输电系统的暂降特性评估 39

3.3.4 公用配电系统暂降特性评估 44

3.4 保护的基本原理 46

3.5 终端用户的解决方案 47

3.5.1 铁磁谐振变压器 47

3.5.2 磁合成器 49

3.5.3 有源串联补偿器 49

3.5.4 在线式UPS 50

3.5.5 后备式UPS 51

3.5.6 混合式UPS 51

3.5.7 电动发电机组 52

3.5.8 飞轮储能系统 52

3.5.9 超导磁体储能（SMES）装置 53

3.5.10 静止转换开关和快速转换开关 54

3.6 不间断运行方案之间的经济性评估 55

3.6.1 电压暂降事件的成本评估 56

3.6.2 不同解决方案的成本和效果分析 57

3.6.3 经济性比较分析 58

3.7 电动机启动引起的电压暂降 59

3.7.1 电动机的启动方法 59

3.7.2 全电压启动时的暂降严重性评估 60

3.8 电网系统故障清除问题 61

3.8.1 过电流协调保护原理 61

3.8.2 熔断器 62

3.8.3 重合闸 64

3.8.4 节省熔断器 66

3.8.5 带脉冲关闭技术的重合闸装置 66

3.8.6 可靠性 68

3.8.7 取消节省熔断器的影响 69

3.8.8 增加分段 71

3.8.9 中线或分接头重合闸装置 75

3.8.10 瞬时重合闸 75

3.8.11 单相脱扣 76

3.8.12 限流熔断器 76

3.8.13 自适应继电保护 77

3.8.14 忽略三次谐波电流 78

3.8.15 预防电网故障 78

3.8.16 故障定位 79

3.9 利用电压和电流测量的故障定位 81

3.9.1 基于阻抗的故障定位方法 81

3.9.2 早期故障定位 85

3.9.3 故障电流曲线 89

3.10 参考资料 91

第4章 瞬态过电压 93

4.1 瞬态过电压的根源 93

4.1.1 电容投切 93

4.1.2 电容投切瞬态的放大 95

4.1.3 电容释能过程中的再次放电 96

4.1.4 雷击 98

4.1.5 铁磁谐振 100

4.1.6 其他开关切换瞬态 104

4.2 过电压保护原理 105

4.3 过电压保护设备 108

4.3.1 避雷器和瞬态电压浪涌抑制器 108

4.3.2 隔离变压器 109

4.3.3 低通滤波器 110

4.3.4 低阻抗功率调节器 110

4.3.5 电网浪涌避雷器 111

4.4 电网电容器投切的瞬变现象 112

4.4.1 投切时间 112

4.4.2 接入电阻 113

4.4.3 同步合闸 115

4.4.4 电容器位置 117

4.5 供电系统雷击保护 118

4.5.1 屏蔽 118

4.5.2 线路避雷器 119

4.5.3 低压侧浪涌 120

4.5.4 电缆保护 123

4.5.5 Scout避雷器策略 125

4.6 铁磁谐振管理 126

4.7 与负载相关的切换瞬态问题 128

4.7.1 可调速驱动设备（ASD）的频繁跳闸 128

4.7.2 负载切换的瞬态问题 129

4.7.3 变压器励磁 130

4.8 瞬态分析的计算机工具 130

4.9 参考资料 131

第5章 谐波的基本原理 133

5.1 谐波畸变 134

5.2 电压与电流畸变 135

5.3 谐波与瞬态 136

5.4 非正弦状态下的电力系统参数 136

5.4.1 有功功率、无功功率和视在功率 137

5.4.2 功率因数：相移功率因数和真实功率因数 139

5.4.3 谐波相序 139

5.4.4 3倍数次谐波 140

5.5 谐波指标 142

5.5.1 总谐波畸变率 142

5.5.2 总需求畸变率 143

5.6 商业负载中的谐波源 144

5.6.1 单相供电电源 144

5.6.2 荧光灯 145

5.6.3 暖通空调和电梯系统中的变频调速设备 147

5.7 工业负载中的谐波源 147

5.7.1 三相电力变换装置 147

5.7.2 电弧性设备 150

5.7.3 铁磁饱和设备 151

5.8 谐波源定位 153

5.9 系统响应特性 154

5.9.1 系统阻抗 154

5.9.2 电容阻抗 155

5.9.3 并联谐振 156

5.9.4 串联谐振 159

5.9.5 电阻和电阻性负载的影响 160

5.10 谐波畸变的影响 161

5.10.1 对电容的影响 161

5.10.2 对变压器的影响 162

5.10.3 对电动机的影响 165

5.10.4 对通信的影响 166

5.10.5 对电能和需量计量的影响 167

5.11 间谐波 168

5.12 参考文献 170

5.13 参考书目 170

第6章 谐波应用技术 171

6.1 谐波畸变评估 171

6.1.1 公共连接点的概念 172

6.1.2 供电系统的谐波评估 172

6.1.3 终端用户设备的谐波评估 174

6.2 谐波抑制原理 176

6.2.1 减少负载的谐波电流 176

6.2.2 滤波 176

6.2.3 改变系统频率响应 177

6.3 抑制谐波的位置 177

6.3.1 在电力配网馈线 177

6.3.2 在终端用户的设备 178

6.4 谐波研究 179

6.4.1 谐波研究的步骤 179

6.4.2 搭建系统模型 179

6.4.3 谐波源建模 181

6.4.4 谐波分析的计算机工具 182

6.4.5 基于计算机的谐波分析——历史回顾 183

6.5 抑制谐波畸变的设备 185

6.5.1 串联电抗器或扼流线圈 185

6.5.2 Z形变压器 187

6.5.3 无源滤波器 188

6.5.4 有源滤波器 195

6.6 谐波滤波器设计：一个实例分析 196

6.7 实例分析 202

6.7.1 计算中性线电流和变压器降容 202

6.7.2 感应炉引起的间谐波 203

6.8 谐波标准 207

6.8.1 IEEE 519-1992 207

6.8.2 IEC的谐波标准概述 208

6.8.3 IEC 61000-2-2 209

6.8.4 IEC 61000-3-2和IEC 61000-3-4 210

6.8.5 IEC 61000-3-6 212

6.8.6 NRS 048-02 214

6.8.7 EN 50160 214

6.9 参考文献 215

6.10 参考书目 215

第7章 长时电压变化 217

7.1 电压调节原理 217

7.2 用于电压调节的设备 217

7.2.1 分级式电压调节器 218

7.2.2 铁磁谐振变压器 219

7.2.3 电子抽头挡位调节器 219

7.2.4 磁合成器 220

7.2.5 在线式UPS系统 220

7.2.6 电动发电机组 220

7.2.7 静止无功补偿器（SVC） 221

7.3 电网电压调节的应用 221

7.3.1 线路电压降补偿器 222

7.3.2 串联型调节器 224

7.4 用于电压调节的电容器 224

7.4.1 并联电容器 224

7.4.2 串联电容器 225

7.5 终端用户的电容应用 225

7.5.1 功率因数校正电容器的安装位置 226

7.5.2 电压升高 227

7.5.3 减少电力系统线损损失 227

7.5.4 减少线路电流 227

7.5.5 位移功率因数与真功率因数 228

7.5.6 电容器数量的选择 228

7.6 具有分布式能源的电网电压的调节 230

7.7 电压闪变 231

7.7.1 电压闪变源 233

7.7.2 抑制技术 234

7.7.3 电压闪变定量分析 236

7.8 参考文献 236

7.9 参考书目 237

第8章 电能质量基准 238

8.1 简介 238

8.2 基准管理程序 239

8.3 电压有效值变动指标 240

8.3.1 有效值变动事件特性分析 241

8.3.2 有效值变化性能指标 243

8.3.3 美国电科院DPQ项目的SARFI 244

8.3.4 指标计算过程的例子 244

8.3.5 供电企业的应用 246

8.4 谐波指标 246

8.4.1 采样技术 246

8.4.2 三相谐波电压测量值的特性 248

8.4.3 谐波指标的定义 248

8.4.4 谐波基准数据 250

8.4.5 季节性影响 251

8.5 电能质量合同 252

8.5.1 有效值波动的协议 252

8.5.2 谐波协议 252

8.5.3 合同示例 253

8.6 电能质量保险 255

8.6.1 电能质量保险概念概述 255

8.6.2 保险政策设计 257

8.6.3 电能质量投资成本的调整 257

8.7 电能质量状态估计 258

8.7.1 通用途径 258

8.7.2 监测点的数量 259

8.7.3 有效值波动估计 260

8.7.4 对仿真器的需求 261

8.8 考虑电能质量的配网规划 262

8.8.1 规划过程 262

8.8.2 风险与期望值 264

8.8.3 系统仿真工具 264

8.8.4 故障发生率 265

8.8.5 过电流装置响应 265

8.8.6 用户损失成本 267

8.9 参考文献 268

8.10 参考书目 269

第9章 分布式电源（DG）与电能质量 270

9.1 分布式电源的复兴 270

9.1.1 分布式电源的利益的观点 271

9.1.2 互联的观点 271

9.2 分布式电源技术 272

9.2.1 往复式发动机的发电机组 272

9.2.2 燃气轮机 273

9.2.3 燃料电池 274

9.2.4 风力发电机 275

9.2.5 小型光伏系统 276

9.3 与供电企业的接口 276

9.3.1 同步发电机 277

9.3.2 非同步发电机（感应发电机） 278

9.3.3 电力电子逆变器 278

9.4 电能质量问题 280

9.4.1 持续中断 280

9.4.2 电压调节 281

9.4.3 谐波 281

9.4.4 电压暂降 282

9.5 操作上的冲突 282

9.5.1 电网故障排除的需求 283

9.5.2 重合闸 283

9.5.3 继电保护的干扰 284

9.5.4 电压调节问题 286

9.5.5 谐波 291

9.5.6 孤岛运行 292

9.5.7 铁磁谐振 293

9.5.8 并联电容器的相互作用 295

9.5.9 变压器接线方式 296

9.6 低压配网中的分布式电源 300

9.6.1 配电网络运行的基本原理 301

9.6.2 网络中相互影响的问题汇总 302

9.6.3 配网中的分布式电源的集成技术 304

9.7 分布式电源的选址 306

9.8 互联标准 308

9.8.1 主要的工业标准 308

9.8.2 互联的需求 309

9.8.3 一个简单的互联方案 310

9.8.4 一个复杂的互联方案 311

9.9 小结 313

9.10 参考文献 313

9.11 参考书目 314

第10章 接线与接地 315

10.1 相关标准 315

10.2 定义 315

10.3 接地的原因 318

10.4 典型的接线与接地问题 319

10.4.1 导体与连接器的问题 319

10.4.2 安全接地的疏忽 319

10.4.3 多中性线的接地连接 319

10.4.4 不接地设备 320

10.4.5 附加的接地棒 320

10.4.6 接地回路 320

10.4.7 不合适的中性线 320

10.5 接线与接地问题的对策 321

10.5.1 正确的接地习惯 321

10.5.2 接地电极（棒） 321

10.5.3 进线口连接 322

10.5.4 配电盘屏 322

10.5.5 隔离地 323

10.5.6 独立的分支系统 323

10.5.7 信号接地技术 324

10.5.8 更多关于敏感设备的接地 325

10.5.9 接线与接地对策汇总 325

10.6 参考书目 326

第11章 电能质量监测 327

11.1 监测的注意事项 327

11.1.1 监测是对用电设施进行现场调查的一部分 328

11.1.2 确定监测内容 330

11.1.3 选择安装点 331

11.1.4 永久性电能质量监测装置的选项 332

11.1.5 监测装置接线的干扰 333

11.1.6 监测装置限值设置 334

11.1.7 监测量与持续时间 334

11.1.8 干扰源查找 335

11.2 电能质量测量装置的发展史 335

11.3 电能质量测量装置 337

11.3.1 设备类型 337

11.3.2 接线与接地检测仪 338

11.3.3 万用表 338

11.3.4 数字照相机 340

11.3.5 示波器 340

11.3.6 干扰分析仪 341

11.3.7 频谱与谐波分析仪 342

11.3.8 干扰与谐波综合分析仪 342

11.3.9 闪变测量仪 344

11.3.10 智能电能质量监测仪 348

11.3.11 传感器的要求 349

11.4 电能质量测量数据的评估 354

11.4.1 电能质量数据离线评估 354

11.4.2 电能质量数据在线评估 355

11.5 智能系统的应用 357

11.5.1 专家系统在监测应用中的基本设计 357

11.5.2 专家系统应用案例 358

11.5.3 将来的应用 365

11.5.4 电能质量监测和因特网 366

11.5.5 小结与将来的方向 367

11.6 电能质量监测标准 368

11.6.1 IEEE 1159：电能质量监测指南 368

11.6.2 IEC 61000-4-30：测试与测量技术——电能质量测量方法 369

11.7 参考文献 370

11.8 参考书目 371

索引 372