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第1章　谐波畸变的基本原理及电力系统的电能质量指标 1

1.1 引言 1

1.2　谐波基本理论 2

1.3　线性和非线性负载 3

1.3.1　线性负载 3

1.3.2　非线性负载 5

1.4　傅里叶级数 8

1.4.1　正交函数 10

1.4.2　傅里叶系数 11

1.4.3　偶函数 11

1.4.4　奇函数 12

1.4.5　波形对称的影响 12

1.4.6　利用傅里叶级数计算谐波的例子 12

1.5　谐波畸变下的电能质量指标 14

1.5.1　总谐波畸变率 14

1.5.2　总负荷畸变率 14

1.5.3　电话干扰因数（TIF） 15

1.5.4 C信息指标 15

1.5.5 I·T与V·T 15

1.5.6 K因数 15

1.5.7　位移、畸变和总功率因数 16

1.5.8　电压相关参数 16

1.6　非正弦条件下的电量 17

1.6.1　瞬时电压和瞬时电流 17

1.6.2　瞬时功率 17

1.6.3　有效值 17

1.6.4　有功功率 17

1.6.5　无功功率 17

1.6.6　视在功率 18

1.6.7　三相平衡系统中的电压 18

1.6.8　三相不平衡系统中的电压 19

参考文献 20

第2章　谐波源 21

2.1 引言 21

2.2　谐波畸变的特征 22

2.3　传统谐波源 25

2.3.1　变压器 26

2.3.2　旋转电机 30

2.3.3　功率变流器 31

2.3.4　荧光灯 42

2.3.5　电炉 43

2.4　未来的谐波源 44

参考文献 44

第3章　谐波等级的标准化 46

3.1 引言 46

3.2　谐波畸变限制值 47

3.2.1　符合IEEE-519:1992标准 48

3.2.2　符合IEC谐波畸变限制值 51

参考文献 53

第4章　谐波对配电系统的影响 54

4.1　引言 54

4.2　变压器的热效应 54

4.2.1　中性线过载 55

4.3　电容器组的混合效应 55

4.3.1　过载 55

4.3.2　谐振条件 56

4.3.3　熔断器误动 57

4.4　电子继电器的异常动作 57

4.5　照明设备 58

4.6 电话干扰 58

4.7　旋转电机的热效应 58

4.8　旋转电机中的脉动转矩 59

4.9　固态设备的异常动作 64

4.10　谐波环境下电缆和设备运行中应考虑的问题 64

4.10.1　发电机 64

4.10.2　导线 65

4.10.3　能量计量设备 66

参考文献 66

第5章　谐波测量 67

5.1 引言 67

5.2　谐波测量的相关问题 68

5.2.1　谐波测量原因 68

5.2.2　谐波测量方法 68

5.2.3　谐波测量重点 69

5.2.4　谐波测量位置 69

5.2.5　谐波测量持续时间 70

5.3　测量步骤 71

5.3.1　设备 71

5.3.2　互感器 71

5.4　其他问题 72

参考文献 73

第6章　谐波滤波技术 74

6.1 引言 74

6.2　无源滤波器设计概述 74

6.3　单调谐滤波器 75

6.3.1　单调谐滤波器设计方程 77

6.3.2　并联谐振点 77

6.3.3 品质因数 80

6.3.4　滤波元件的推荐运行值 82

6.3.5　不平衡检测 83

6.3.6　滤波器的选择和性能评估 83

6.4　带通滤波器 84

6.5　无源滤波器设计过程中需要考虑的相关问题 86

6.6　调谐滤波器的设计方法 87

6.6.1　选择电容器组将功率因数提高到0.9～0.95 87

6.6.2　在串联电容器中选择合适的调谐电抗器 87

6.6.3　根据IEEE-18标准确定电容器的运行参数 87

6.6.4　检测谐振条件 88

6.7　例1：5次谐波滤波器的功率因数电容器组整定 88

6.8　例2：单调谐滤波器的数字仿真 91

6.9　例3：利用高通滤波器控制发电机终端的谐振条件 98

6.10　例4：利用德克萨斯大学的HASIP程序软件来比较几个谐波抑制方案 101

参考文献 106

第7章　降低谐波畸变限制值的其他方法 107

7.1 引言 107

7.2　网络拓扑重构 108

7.3　供电模式刚性增长 108

7.4　利用多脉波变流器消除谐波 109

7.5　作为谐波抑制元件的串联电抗器 111

7.6　相位平衡 112

7.6.1　相电压的不平衡 112

7.6.2　相电压不平衡的影响 112

参考文献 113

第8章　谐波分析 114

8.1 引言 114

8.2　电源频率与谐波电流传播 114

8.3　谐波源的表示方法 119

8.3.1　干扰的时间／频率特性 119

8.3.2　谐振条件 122

8.3.3　瞬时脉冲型谐波 123

8.4　谐波传播 123

8.5　谐波电流通量 124

8.5.1　建模方法 125

8.5.2　单相建模与三相建模 126

8.5.3　架空线和电缆模型 126

8.5.4　谐波分析的变压器模型 127

8.5.5　功率因数校正电容器 128

8.6　交流系统与负载参数的相互关系 128

8.6.1　配电系统中的一些细节问题 129

8.6.2　工业设施中的一些细节问题 130

8.7　分析方法 131

8.7.1　简化计算 131

8.7.2　利用商业软件进行仿真 132

8.8　谐波分析的例子 133

8.8.1　变压器并网过程中产生的谐波电流 133

8.8.2 A相接地故障 135

参考文献 138

第9章　谐波环境下功率损耗的基本理论 139

9.1 引言 139

9.2　谐波引起的功率损耗的含义 139

9.3　电力设备与配电系统中的功率损耗 141

9.4　设备中的谐波损耗 141

9.4.1 电阻元件 141

9.4.2　变压器 143

9.5　确定K因数的例子 144

9.6　旋转电机 145

参考文献 147