电力系统电能质量（第三版）

序 大约30年前——当时电视剧中的迪克神探才配有移动电话和寻呼机来工作——我碰到了第一个电能质量问题。一台小型计算机（也许你太年轻以至对此毫无印象，这种小型计算机有电冰箱那么大，但计算能力却只相当于现在的一个便宜的计算器，且其容量仅相当于几个软盘）在每天下午3时都发生死机情况。 每个人都确信那是由于电力问题造成的，但没有人知道该怎么办。

第1章简介

11什么是电能质量

12电能质量=电压质量

13我们最关心电能质量的哪些方面

14电能质量评估流程

15哪些人会使用本书

16内容简介

第2章指标和定义

21词汇一致的需要

22电能质量问题的一般分类

23瞬态现象

231冲击性瞬态现象

232振荡性瞬态现象

24长时电压变动

241过电压

242欠电压

243持续电压中断

25短时电压变动

251电压中断

252暂降

253暂升

26电压不平衡

27波形畸变

28电压波动

29电力系统频率偏差

210电能质量术语

211不明确的术语

212CBEMA和ITI曲线

213参考资料

第3章电压暂降和中断

31公用配电系统设计

311中性线多处接地的四线系统

312三角形三线系统

313欧洲式的配电系统

314辐射状配电网配置/结构

32电压暂降和中断的根源

33电压暂降特性评估

331脆弱区域

332设备电压暂降敏感度

333输电系统的暂降特性评估

334公用配电系统暂降特性评估

34保护的基本原理

35终端用户的解决方案

351铁磁谐振变压器

352磁合成器

353有源串联补偿器

354在线式UPS

355后备式UPS

356混合式UPS

357电动发电机组

358飞轮储能系统

359超导磁体储能（SMES）装置

3510静止转换开关和快速转换开关

36不间断运行方案之间的经济性评估

361电压暂降事件的成本评估

362不同解决方案的成本和效果分析

363经济性比较分析

37电动机启动引起的电压暂降

371电动机的启动方法

372全电压启动时的暂降严重性评估

38电网系统故障清除问题

381过电流协调保护原理

382熔断器

383重合闸

384节省熔断器

385带脉冲关闭技术的重合闸装置

386可靠性

387取消节省熔断器的影响

388增加分段

389中线或分接头重合闸装置

3810瞬时重合闸

3811单相脱扣

3812限流熔断器

3813自适应继电保护

3814忽略三次谐波电流

3815预防电网故障

3816故障定位

39利用电压和电流测量的故障定位

391基于阻抗的故障定位方法

392早期故障定位

393故障电流曲线

310参考资料

第4章瞬态过电压

41瞬态过电压的根源

411电容投切

412电容投切瞬态的放大

413电容释能过程中的再次放电

414雷击

415铁磁谐振

416其他开关切换瞬态

42过电压保护原理

43过电压保护设备

431避雷器和瞬态电压浪涌抑制器

432隔离变压器

433低通滤波器

434低阻抗功率调节器

435电网浪涌避雷器

44电网电容器投切的瞬变现象

441投切时间

442接入电阻

443同步合闸

444电容器位置

45供电系统雷击保护

451屏蔽

452线路避雷器

453低压侧浪涌

454电缆保护

455Scout避雷器策略

46铁磁谐振管理

47与负载相关的切换瞬态问题

471可调速驱动设备（ASD）的频繁跳闸

472负载切换的瞬态问题

473变压器励磁

48瞬态分析的计算机工具

49参考资料

第5章谐波的基本原理

51谐波畸变

52电压与电流畸变

53谐波与瞬态

54非正弦状态下的电力系统参数

541有功功率、无功功率和视在功率

542功率因数：相移功率因数和真实功率因数

543谐波相序

5443倍数次谐波

55谐波指标

551总谐波畸变率

552总需求畸变率

56商业负载中的谐波源

561单相供电电源

562荧光灯

563暖通空调和电梯系统中的变频调速设备

57工业负载中的谐波源

571三相电力变换装置

572电弧性设备

573铁磁饱和设备

58谐波源定位

59系统响应特性

591系统阻抗

592电容阻抗

593并联谐振

594串联谐振

595电阻和电阻性负载的影响

510谐波畸变的影响

5101对电容的影响

5102对变压器的影响

5103对电动机的影响

5104对通信的影响

5105对电能和需量计量的影响

511间谐波

512参考文献

513参考书目

第6章谐波应用技术

61谐波畸变评估

611公共连接点的概念

612供电系统的谐波评估

613终端用户设备的谐波评估

62谐波抑制原理

621减少负载的谐波电流

622滤波

623改变系统频率响应

63抑制谐波的位置

631在电力配网馈线

632在终端用户的设备

64谐波研究

641谐波研究的步骤

642搭建系统模型

643谐波源建模

644谐波分析的计算机工具

645基于计算机的谐波分析——历史回顾

65抑制谐波畸变的设备

651串联电抗器或扼流线圈

652Z形变压器

653无源滤波器

654有源滤波器

66谐波滤波器设计：一个实例分析

67实例分析

671计算中性线电流和变压器降容

672感应炉引起的间谐波

68谐波标准

681IEEE 5191992

682IEC的谐波标准概述

683IEC 6100022

684IEC 6100032和IEC 6100034

685IEC 6100036

686NRS 04802

687EN 50160

69参考文献

610参考书目

第7章长时电压变化

71电压调节原理

72用于电压调节的设备

721分级式电压调节器

722铁磁谐振变压器

723电子抽头挡位调节器

724磁合成器

725在线式UPS系统

726电动发电机组

727静止无功补偿器（SVC）

73电网电压调节的应用

731线路电压降补偿器

732串联型调节器

74用于电压调节的电容器

741并联电容器

742串联电容器

75终端用户的电容应用

751功率因数校正电容器的安装位置

752电压升高

753减少电力系统线损损失

754减少线路电流

755位移功率因数与真功率因数

756电容器数量的选择

76具有分布式能源的电网电压的调节

77电压闪变*

771电压闪变源

772抑制技术

773电压闪变定量分析

78参考文献

79参考书目

第8章电能质量基准

81简介

82基准管理程序

83电压有效值变动指标

831有效值变动事件特性分析

832有效值变化性能指标

833美国电科院DPQ项目的SARFI

834指标计算过程的例子

835供电企业的应用

84谐波指标

841采样技术

842三相谐波电压测量值的特性

843谐波指标的定义

844谐波基准数据

845季节性影响

85电能质量合同

851有效值波动的协议

852谐波协议

853合同示例

86电能质量保险

861电能质量保险概念概述

862保险政策设计

863电能质量投资成本的调整

87电能质量状态估计

871通用途径

872监测点的数量

873有效值波动估计

874对仿真器的需求

88考虑电能质量的配网规划

881规划过程

882风险与期望值

883系统仿真工具

884故障发生率

885过电流装置响应

886用户损失成本

89参考文献

810参考书目

第9章分布式电源（DG）与电能质量

91分布式电源的复兴

911分布式电源的利益的观点

912互联的观点

92分布式电源技术

921往复式发动机的发电机组

922燃气轮机

923燃料电池

924风力发电机

925小型光伏系统

93与供电企业的接口

931同步发电机

932非同步发电机（感应发电机）

933电力电子逆变器

94电能质量问题

941持续中断

942电压调节

943谐波

944电压暂降

95操作上的冲突

951电网故障排除的需求

952重合闸

953继电保护的干扰

954电压调节问题

955谐波

956孤岛运行

957铁磁谐振

958并联电容器的相互作用

959变压器接线方式

96低压配网中的分布式电源*

961配电网络运行的基本原理

962网络中相互影响的问题汇总

963配网中的分布式电源的集成技术

97分布式电源的选址

98互联标准

981主要的工业标准

982互联的需求

983一个简单的互联方案

984一个复杂的互联方案

99小结

910参考文献

911参考书目

第10章接线与接地

101相关标准

102定义

103接地的原因

104典型的接线与接地问题

1041导体与连接器的问题

1042安全接地的疏忽

1043多中性线的接地连接

1044不接地设备

1045附加的接地棒

1046接地回路

1047不合适的中性线

105接线与接地问题的对策

1051正确的接地习惯

1052接地电极（棒）

1053进线口连接

1054配电盘屏

1055隔离地

1056独立的分支系统

1057信号接地技术

1058更多关于敏感设备的接地

1059接线与接地对策汇总

106参考书目

第11章电能质量监测

111监测的注意事项

1111监测是对用电设施进行现场调查的一部分

1112确定监测内容

1113选择安装点

1114永久性电能质量监测装置的选项

1115监测装置接线的干扰

1116监测装置限值设置

1117监测量与持续时间

1118干扰源查找

112电能质量测量装置的发展史

113电能质量测量装置

1131设备类型

1132接线与接地检测仪

1133万用表

1134数字照相机

1135示波器

1136干扰分析仪

1137频谱与谐波分析仪

1138干扰与谐波综合分析仪

1139闪变测量仪

11310智能电能质量监测仪

11311传感器的要求

114电能质量测量数据的评估

1141电能质量数据离线评估

1142电能质量数据在线评估

115智能系统的应用

1151专家系统在监测应用中的基本设计

1152专家系统应用案例

1153将来的应用

1154电能质量监测和因特网

1155小结与将来的方向

116电能质量监测标准

1161IEEE 1159：电能质量监测指南

1162IEC 61000430：测试与测量技术——电能质量测量方法

117参考文献

118参考书目

索引 2100433B

本书是一本全面介绍电能系统质量问题的最新专著，其主要内容是电能质量问题的识别以及如何避免问题的产生。本书涵盖的内容包括：电能质量的相关术语和定义、电压凹陷和中断的保护方法、谐波和谐波畸变的解决方法、瞬态过电压、长期电压波动、IEC和IEEE标准、分布式发电系统的电能质量、电能质量的监测等。与同类书籍相比，本书的内容更加全面、深入和详细，可以说是一本电能质量问题的百科全书。

本书通过众多的实例讨论电力系统电能质量问题。全书共14章，主要内容包括电能质量标准、电压畸变、谐波与间谐波、电力滤波器、开关电源、不间断电源、动态电压补偿、电动机驱动设备、备用电源系统、电能质量的测量等。通过学习本书，读者能够定位并校正电能质量问题、理解IEEE标准、掌握向所有用户提供优质电力所需的*工程技术。

本书既可供对电力系统电能质量感兴趣的电气工程师和管理者阅读，也可供高等院校相关专业的师生学习参考。

本书的读者对象是对新兴的电力系统电能质量问题感兴趣的现场电气工程师和管理者。本书取材于相关的文献和作者的工程实际经验，汇集众多实例，从现实世界的角度讨论问题。

本书中的仿真计算采用Microsim公司的PSPICE 8.0评估版。

感谢IEEE允许我们引用IEEE标准中的图表。2100433B

• 配套教材

《工程制图（第三版）》拥有配套教材《工程制图习题集（第三版）》。

• 课程资源

《工程制图（第三版）》配有立体模型动画演示、二维码课堂教学等课程资源。