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第1章 并联电容器组的应用 1

1.1 并联电容器组 1

1.1.1 提高功率因数 1

1.1.2 支撑电压 1

1.1.3 提升有功功率支撑能力 4

1.1.4 电容器的应用 4

1.2 并联电容器的安装地点 4

1.3 电容器的额定值 5

1.3.1 测试 5

1.3.2 放电电阻 6

1.3.3 不平衡 6

1.3.4 短时过电压承受力 6

1.3.5 暂态过电流承受力 7

1.4 并联电容器组设计 9

1.4.1 500kV电容器组的组成 10

1.5 熔断器 11

1.5.1 外置式熔断器 12

1.5.2 冲出式熔断器 13

1.5.3 内置式熔断器 14

1.5.4 无熔断器 15

1.6 电容器组的联结方法 18

1.6.1 接地和不接地电容器组 19

1.6.2 接地电网设计 19

1.7 不平衡检测 19

1.7.1 熔断器故障导致的失谐 20

1.8 电容器组的失稳效应 22

1.9 电容器组的开关暂态 22

1.10 开关暂态的控制 24

1.10.1 电阻开关 25

1.10.2 同步切换或同步运行 26

1.11 带电动机的开关电容器组 26

1.12 开关设备 28

1.12.1 电流互感器二次侧的高电压 32

1.13 开关控制 33

参考文献 35

第2章 电力系统组件谐波分析的建模 37

2.1 输电线路 37

2.1.1 ABCD常数 37

2.1.2 根据线路长度建模 38

2.1.3 长线路模型 39

2.1.4 线路常数的计算 41

2.1.5 接地线的三相系统 44

2.1.6 导体组 45

2.1.7 卡森方程 46

2.1.8 卡森方程的近似 48

2.1.9 OH线路电容 49

2.1.10 OH线路的EMTP模型 53

2.1.11 谐波的影响 56

2.1.12 带谐波的输电线路方程 56

2.2 电缆 60

2.2.1 电缆常数 61

2.2.2 电缆电容 61

2.3 OH线路和电缆的零序阻抗 63

2.3.1 电缆屏蔽接地 63

2.4 滤波电抗器 64

2.5 变压器 64

2.5.1 频率相关模型 65

2.5.2 三绕组变压器 66

2.5.3 四绕组变压器 67

2.5.4 变压器序列网络 69

2.5.5 矩阵方程 69

2.6 感应电动机 74

2.7 同步发电机 76

2.8 负载模型 77

2.8.1 PQ和CIGRE负载模型的研究结果 78

2.9 系统阻抗 78

2.10 三相模型 80

2.11 非特征谐波 81

2.12 换流器 82

参考文献 83

第3章 系统的谐波建模 85

3.1 电力系统 85

3.1.1 谐波考量因素 86

3.1.2 电力系统的高效设计 86

3.2 网络建模范围 87

3.3 负载和发电设备的影响 88

3.4 短路、基频和负载潮流计算 91

3.5 工业系统 94

3.6 配电系统 95

3.6.1 辐射型系统 96

3.6.2 并联或环形系统 96

3.6.3 电网或电网系统 97

3.6.4 一次配电系统 98

3.6.5 配电系统谐波分析 99

3.7 输电系统 100

3.7.1 弗兰梯效应 101

3.7.2 线路自然功率 103

3.7.3 传输线路电压 103

3.8 传输线路补偿 103

3.8.1 Z0补偿 103

3.8.2 线路长度补偿 104

3.8.3 线路分段补偿 104

3.8.4 反射因数 106

3.9 商业建筑物 107

3.10 居民负载 107

3.11 HVDC输电 108

3.11.1 HVDC照明 108

3.11.2 HVDC结构和运行模式 108

3.11.3 直流滤波器 110

参考文献 113

第4章 谐波传播 114

4.1 谐波分析方法 114

4.2 频域分析 115

4.3 频域扫描 116

4.4 电压扫描 116

4.5 谐波分析方法 117

4.5.1 注入电流方法 117

4.5.2 前推回代方法 118

4.5.3 牛顿-拉夫逊迭代方法 119

4.5.4 三相谐波潮流方法 122

4.6 时域分析 122

4.7 敏感度方法 123

4.8 不平衡交流系统和高压直流输电线路 124

4.9 混合频率和时域概念 125

4.10 概率论 127

4.11 计算机程序 131

4.12 大型工业系统谐波分析 131

4.12.1 研究目标 131

4.12.2 谐波发射模型 136

4.12.3 谐波传播-案例1 138

4.12.4 谐波传播-案例2 140

4.12.5 谐波传播-案例3 144

4.13 长输电线路 150

4.14 34.5 kV UG电缆 158

4.15 5母线输电系统 160

参考文献 165

第5章 无源滤波器 167

5.1 滤波器种类 167

5.1.1 并联和串联滤波器 170

5.1.2 谐波滤波器的位置 170

5.2 单调谐滤波器 170

5.2.1 调谐频率 173

5.2.2 最小滤波器 173

5.2.3 转移谐振频率 173

5.2.4 滤波元件的偏差影响 175

5.2.5 迭代设计要求 175

5.2.6 并联滤波器中的一个运行中断 175

5.2.7 变化负载下的运行 175

5.2.8 并联滤波器组之间无功功率的分配 176

5.2.9 电容器损耗 176

5.3 谐波滤波器失谐和不平衡 176

5.4 单调谐滤波器之间的关系 176

5.5 因数Q的选择 178

5.6 双调谐滤波器 178

5.7 带通滤波器 180

5.8 阻尼滤波器 181

5.8.1 二阶高通滤波器 182

5.9 C类滤波器 185

5.10 零序陷波器 187

5.11 串联低通滤波器 188

5.12 滤波器的传递函数 189

5.13 滤波器设计优化技术 193

5.13.1 内点惩罚函数法 193

5.13.2 内点法和变量 194

5.13.3 Karmarker内点法 194

5.13.4 Barrier函数法 195

5.14 滤波器设计的遗传算法 196

5.14.1 粒子群优化（PSO）算法 197

5.15 HVDC-DC滤波器 199

5.16 无源滤波器的限制 201

5.17 滤波器的设计流程 201

5.18 滤波器元件 202

5.18.1 滤波电抗器 202

5.18.2 滤波电阻 204

5.19 谐波滤波器故障 205

参考文献 206

第6章 无源滤波器的设计实例 208

6.1 实例1：6脉波载荷的小型配电系统 208

6.2 实例2：针对电弧炉的滤波器设计 215

6.3 实例3：两个8000hp ID风机驱动装置的滤波器设计 225

6.4 实例4：双调谐滤波器在三绕组变压器上的应用 235

6.5 实例5：光伏太阳能发电装置 239

6.5.1 计及谐波分析的太阳能发电装置 241

6.6 实例6：远距离谐波的影响 248

6.7 实例7：风电场 253

6.7.1 谐波分析的模型 257

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