电力系统谐波——基本原理、分析方法和滤波器设计

作者：（奥地利）乔治（George,J.W.） 著，徐政泽 译 本书介绍了谐波的基本原理、电力系统谐波的起因，谐波畸变对电力系统的影响、电力系统谐波的方法、谐波畸变的限制值、电力系统元件的模型、变压器的模拟、输电线路和电缆的模拟以及电力系统谐波的分析计算。 本书对电力系统的谐波问题阐述了得较为系统和深入，重要概念反复提示，公式推导详尽细致，应用实例丰富，可操作性极强，很多实际工程问题可以仿照书中的实例得到解决。 本书适合从事电力系统谐波实际工作的工程师以及学习此专业的大学本科生和研究生阅读。 电力系统谐波是一个涉及多个方面的复杂问题，它不仅影响电力系统的正常运行，还可能对电力设备造成损害，并影响用户的电能质量。本书系统地介绍了电力系统谐波的成因、分析方法以及抑制谐波的方法。 书中提到了电力系统谐波的基本原理，即电力系统中电流和电压畸变的主要形式——谐波畸变。谐波是指频率为基波频率整数倍的波形，其产生通常与非线性负载有关，如电力电子装置的使用。谐波的存在会导致电流和电压波形变形，产生额外的热损耗，降低电力设备的效率和寿命，甚至可能引起电力系统的不稳定。 为了衡量谐波畸变的程度，书中介绍了多种度量方法。例如，电压和电流的有效值可以用来表示谐波的大小；畸变因数和峰值因数可以用来描述电压和电流波形的畸变程度；功率因数校正是减少谐波影响的一种方法，通过无功功率的补偿来调整电力系统的功率因数。 书中还详细讲解了无源元件（电阻、电感和电容）中的功率分析，因为它们对谐波的响应各不相同。例如，纯电阻元件会消耗有功功率，而纯电感和纯电容元件则分别储存和释放无功功率。谐波在这些元件中的传播和过滤是电力系统分析的关键内容。 接着，本书探讨了电力系统谐波的起因。包括但不限于电力系统的各种设备，比如单相和三相电力转换器、变频器以及变压器等。电力系统中的谐波源主要包括非线性负载，如整流器、逆变器和开关电源等。此外，本书还分析了谐波对电力系统设备的影响，包括热损耗、绝缘损耗等。 谐波畸变的限制值是谐波管理的重要方面。书中介绍了国际电气标准组织如IEEE、IEC、EN和NORSO等制定的电流和电压谐波畸变的限制标准。这些标准为电力系统的谐波治理提供了科学依据，指导工程师如何在设计和运行电力系统时控制谐波的产生和传播。 为了深入分析电力系统中的谐波问题，书中还讨论了电力系统元件的模拟方法，以及如何利用这些模型来分析和计算谐波问题。这些包括高压电力网络、发电机、电容器组、感应电动机、负载和变压器等的模拟。通过模拟可以预测谐波对电力系统的影响，并设计出有效的滤波器来抑制谐波。 滤波器设计是抑制谐波的关键技术之一。书中介绍了多种滤波器设计方法，包括无源滤波器和有源滤波器。无源滤波器通常由电感、电容和电阻组成，通过设计使滤波器的阻抗与特定频率的谐波电流发生谐振，从而过滤掉这些频率的谐波。有源滤波器则使用电力电子设备，可以动态地调节其滤波特性来适应系统条件的变化。 书中提供了一些实例分析，包括实际工程问题的解决方法。作者强调了实例分析的重要性和可操作性，鼓励工程师、本科生和研究生通过阅读本书能够更好地理解和掌握电力系统谐波问题的分析与解决方法。整本书为电力系统谐波的研究和应用提供了非常丰富的资源和实用的工具。 电力系统谐波问题涉及到电力系统的稳定运行和电能质量，是电力工程师需要重点关注的问题。通过阅读本书，读者可以系统地学习谐波的基本原理、分析方法，以及滤波器设计的策略，从而更有效地处理实际工作中的谐波问题。