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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UPS43

3.4.5 备用型UPS43

3.4.6 混合型UPS43

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—1992165

6.8.2 IEC谐波标准的综述166

6.8.3 TEC 61000-2-2167

6.8.4 IEC 61000-3-2和IEC 61000-3-4167

6.8.5 IEC 61000-3-6169

6.8.6 NRS 048-02171

6.8.7 EN 50160172

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SARFI199

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DG249

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