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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　无源元件中的功率19

2.6.1　纯电阻中的功率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　一次侧星形联结34

2.13　小结34

习题35

第3章　电力系统中的谐波——它们的起因37

3.1　引言37

3.2　谐波源37

3.3　变压器37

3.4　旋转电机38

3.5　荧光灯38

3.6　静止无功补偿器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＝045

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　三相电力变流器55

3.9.1　直流／交流逆变器55

3.9.2　电池变流器55

3.9.3　6脉波变流器56

3.9.4　12脉波变流器58

3.9.5　p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

第4章　谐波畸变对电力系统的影响67

4.1 引言67

4.2　谐波环境中的热损耗67

4.2.1　铜耗67

4.2.2　铁耗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　旋转电机76

4.6.1　感应电动势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

第5章　电力系统谐波的抑制方法87

5.1 引言87

5.2　谐波滤波器87

5.2.1　串联调谐滤波器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滤波器的阻抗图105

5.7.3.3　五支路690V滤波器的阻抗图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

6.3.2　IEEE的限制值121

6.3.3　NORSOK的限制值121

第7章　谐波分析计算——系统元件的模拟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

7.7　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　负荷模型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

7.11　感应电动机模型——单相等效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

8.2.5　关于△-Y与Y-△联结变压器的美国国家标准（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Te177

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

9.17　网络短路容量的变化223

9.18　实例——标称和等效π模型223

9.18.1　一条300kV、300km的输电线路223

9.18.2　一条6.6kV、30km的电缆225

9.19　小结229

习题231

第10章　电力系统谐波分析计算——一种简单方法236

10.1　引言236

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

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

10.8.6　增加无源负荷的影响268

10.8.7　谐波滤波器的额定值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

10.9.6　变压器停运的影响286

10.9.7　减小变压器阻抗的影响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

10.12.1.2　阻抗扫描319

10.12.1.3　谐波注入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A328

A.2　对称分量329

附录B　三相变压器的相导纳和序导纳矩阵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　Y-Y联结变压器375

B.8.1　Yy0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

C.2　Y-Y、△-△、Z-Z、△-Z和z-△联结变压器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联结变压器410

C.2.5　Yy8和Dd8、Dz8联结变压器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Te413

习题解答415

第2章　习题解答415

第3章　习题解答420

第4章　习题解答433

第5章　习题解答439

第7章　习题解答444

第8章　习题解答451

第9章　习题解答458

第10章　习题解答467