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目 录1

译者的话1

原序1

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

2.6.1纯电阻中的功率19

2.6无源元件中的功率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 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37

们的起因37

3.1引言37

3.2谐波源37

3.3变压器37

3.6静止无功补偿器38

3.4旋转电机38

3.5荧光灯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

3.9.1直流／交流逆变器55

.3.9.2 电池变流器55

3.9三相电力变流器55

3.9.3 6脉波变流器56

3.9.4 12脉波变流器58

3.9.5p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

4.2.1铜耗67

4.2谐波环境中的热损耗67

4.2.2铁耗67

第4章谐波畸变对电力系统的67

4.1引言67

影响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

4.6.1感应电动势76

4.6旋转电机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

5.2.1串联调谐滤波器87

5.2谐波滤波器87

第5章 电力系统谐波的抑制87

5.1引言87

方法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105

阻抗图105

5.7.3.3五支路690V滤波器的107

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

6.3.3 NORSOK的限制值121

6.3.2 IEEE的限制值121

第7章谐波分析计算——系统元件123

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

7.9负荷模型130

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

7.9.1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

等效139

7.11感应电动机模型——单相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

标准145

8.2.5关于△-Y与Y-△联结变145

压器的美国国家（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169

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

9.18实例——标称和等效π模型223

9.18.1一条300kV、300km的输223

电线路223

9.17网络短路容量的变化223

9.18.2一条6.6kV、30km的电225

缆225

9.19小结229

习题231

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

——一种简单方法236

10.1引言236

第10章电力系统谐波分析计算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

10.8.7谐波滤波器的额定值268

10.8.6增加无源负荷的影响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

10.9.7减小变压器阻抗的影响286

10.9.6变压器停运的影响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

10.12.1.3谐波注入319

10.12.1.2阻抗扫描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

导纳矩阵332

附录B三相变压器的相导纳和序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.8.1 Yy0联结变压器375

B.8 Y Y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

Z-△联结变压器407

C.2 Y Y、△-△、Z Z、△-Z和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410

器410

C.2.5 Yy8和Dd8、Dz8联结变压410

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