电能质量的提高与谐波治理
电力系统中谐波分析与治理

电力系统中谐波分析与治理在当今高度依赖电力的社会中,电力系统的稳定和高效运行至关重要。
然而,谐波问题却成为了影响电力系统质量的一个不容忽视的因素。
谐波不仅会导致电力设备的损坏,还会增加电能损耗,降低电力系统的可靠性。
因此,对电力系统中的谐波进行深入分析,并采取有效的治理措施,具有十分重要的意义。
一、谐波的产生要理解谐波,首先需要了解它的产生原因。
谐波主要来源于电力系统中的非线性负载。
常见的非线性负载包括各种电力电子设备,如变频器、整流器、逆变器等,以及电弧炉、荧光灯等。
以变频器为例,它通过对电源进行快速的通断控制来实现对电机转速的调节。
在这个过程中,电流和电压的波形不再是标准的正弦波,而是包含了各种频率的谐波成分。
整流器在将交流电转换为直流电的过程中,由于其工作特性,也会产生谐波。
同样,电弧炉在工作时,电弧的不稳定燃烧会导致电流的剧烈变化,从而产生谐波。
二、谐波的危害谐波的存在给电力系统带来了诸多危害。
对电力设备而言,谐波会使变压器、电动机等设备产生额外的损耗,导致设备发热增加,缩短使用寿命。
对于电容器来说,谐波电流可能会使其过载甚至损坏。
在电能质量方面,谐波会导致电压和电流波形的畸变,使电能质量下降,影响用电设备的正常运行。
例如,对于计算机等精密电子设备,谐波可能会引起数据丢失、误操作等问题。
此外,谐波还会增加电力系统的无功功率,降低功率因数,从而增加线路损耗和电能浪费。
三、谐波的分析方法为了有效地治理谐波,首先需要对其进行准确的分析。
目前,常用的谐波分析方法主要有傅里叶变换、小波变换和瞬时无功功率理论等。
傅里叶变换是谐波分析中最常用的方法之一。
它可以将一个复杂的周期性信号分解为不同频率的正弦波分量,从而得到各次谐波的幅值和相位信息。
然而,傅里叶变换在处理非平稳信号时存在一定的局限性。
小波变换则能够很好地处理非平稳信号,它通过对信号进行多尺度分析,可以更准确地捕捉到信号在不同时间和频率上的特征。
电力系统谐波治理的四种方法

谐波,这个新鲜的电力系统名词,在当今的电力行业中,已广为“传播”,几乎在电力行业工作,以及与电力行业有直接关系的人,都对这个名词不陌生,尤其是用电大户单位,谈之色变,一是“谐波”直接影响了工厂的正常工作,由于谐波的存在,工厂的负荷上不去,即便上去了,无功也特高,而传统的“无功补偿”又不能凑效。
而是即便无功补偿达到了要求,但谐波含量超标,管理部门不答应,自身的电费多交了不说,还讨不了好。
那么,是否拿“谐波”的肆虐就没有办法了,不!“办法总比问题多”,上海坤友电气有限公司集多年治理“谐波”的经验,针对不同的工况,总结了几种解决问题的方法,公布如下,与各位同仁共勉。
首先,我们讨论谐波的产生原因:近年来,电力网中非线性负载的逐渐增加是全世界共同的趋势,如变频驱动或晶闸管整流直流驱动设备、计算机、重要负载所用的不间断电源(UPS)、节能荧光灯系统等,这些非线性负载导致电网污染,电力品质下降,引起供、用电设备故障,甚至引发严重火灾事故等。
电力污染及电力品质恶化主要表现在以下方面:电压波动、浪涌冲击、谐波、三相不平衡等。
其次,我们讨论谐波的危害:电源污染会对用电设备造成严重危害,主要有:增加输、供和用电设备的额外附加损耗,使设备的温度过热,降低设备的利用率和经济效益:谐波电流使输电线路的电能损耗增加。
当注入电网的谐波频率位于在网络谐振点附近的谐振区内时,对输电线路和电力电缆线路会造成绝缘击穿。
干扰通讯设备、计算机系统等电子设备的正常工作,造成数据丢失或死机。
影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能,造成噪声干扰和图像紊乱。
引起电气自动装置误动作,甚至发生严重事故。
使电气设备过热,振动和噪声加大,加速绝缘老化,使用寿命缩短,甚至发生故障或烧毁。
造成灯光亮度的波动(闪变),影响工作效益。
导致供电系统功率损耗增加。
谐波与电力系统中基波叠加,造成波形的畸变,畸变的程度取决于谐波电流的频率和幅值。
非线性负载产生陡峭的脉冲型电流,而不是平滑的正弦波电流,这种脉冲中的谐波电流引起电网电压畸变,形成谐波分量,进而导致与电网相联的其它负载产生更多的谐波电流。
治理电力谐波 提高电能质量——访李建明教授

调 、晶 闸 管调 光设 备 、电 子节 能灯 等 。 而且 ,随 着 工 业技 术
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介绍。
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外断电 ;
李 :电力 谐 波 问题 一 直 是 一种 主 要 的 电 能质 量 问题 。 电 网 中的 电力 谐波 主 要 由 非 线 性 负 荷产 生 。非 线 性负 荷 吸 收的 电 流 与端 电压 不 成线 性 关 系 ,结 果 电流 发 生 波 形畸 变 且 导 致 端 电压 波 形 畸 变 。这 种 周 期 性 的 畸 变 波 形 可 按 基 频 ( 0 ) 开 成 傅 里 叶级 数 形 式 ,其 大 于 基 频 的 分 量 即 为 谐 5 Hz 展
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谐波治理的基本方法和措施_概述及解释说明

谐波治理的基本方法和措施概述及解释说明1. 引言1.1 概述谐波是指在电力系统或其他电气设备中频率为基波频率的整数倍的波动。
谐波问题已经成为现代电力系统和工业生产中普遍存在的一个难题,它会导致电能质量下降、设备寿命缩短、甚至引发系统故障等负面影响。
因此,探索谐波治理的基本方法和措施对于确保电网稳定运行和提高供电可靠性至关重要。
1.2 文章结构本文旨在对谐波治理的基本方法和措施进行概述并进行解释说明。
首先,在第2节中,我们将介绍谐波治理的概念及其基本方法。
然后,在第3节中,将详细讨论谐波治理方法的具体实施步骤,以帮助读者全面了解如何进行谐波治理。
接下来,在第4节中,我们将通过分析实例和进行案例研究来进一步加深对谐波治理的认识。
最后,在第5节中,我们将总结文章并展望未来谐波治理发展的趋势与挑战。
1.3 目的文章旨在向读者介绍谐波治理的基本方法和措施,并详细说明实施这些方法和措施的具体步骤。
通过对谐波问题的深入解析和案例研究,希望能提供给读者一些实用的指导和经验,以便在实际工程中有效地解决谐波问题。
此外,文章还将展望未来谐波治理发展的趋势,并指出可能面临的挑战,旨在激发学术界和工程界进一步研究与探索谐波治理领域。
2. 谐波治理的基本方法和措施2.1 谐波治理概述谐波是指电力系统中频率为基波频率整数倍的非线性电流或电压成分。
过多的谐波对电力设备和系统会造成损坏,因此需要采取一系列方法来进行谐波治理。
本节将介绍谐波治理的基本方法和措施。
2.2 方法一:滤波器应用滤波器是最常见也是最有效的谐波治理方法之一。
滤波器可以选择性地通过或阻挡特定频率的谐波成分,从而达到谐波抑制的效果。
常见的滤波器包括被动滤波器和主动滤波器。
被动滤波器是一种简单且经济实用的滤除谐波单元的方法。
它通常由电感、电容和电阻组成,并与系统并联或串联连接。
被动滤波器具有固定衰减特性,在设计时需要根据不同情况选择合适的参数。
主动滤波器则利用控制技术实现对特定频率的反相干扰信号,以达到抵消谐振效应的目标。
通过谐波治理提高电能质量的措施探讨

通过谐波治理提高电能质量的措施探讨摘要:近年来社会各界不仅对电力资源的需求量逐渐提升,对电力质量的要求也不断提高,这也极大的促进了电力企业电网建设的完善。
谐波是污染电网的重要因素,也是影响电能质量的关键,为了最大限度降低谐波对电能质量的影响,必须全面意识到谐波的危害,掌握其检查方法,并结合实际,采用合理的谐波治理手段,全面提升电能质量,满足社会发展需求,下面对此进行分析。
关键词:谐波;治理;电能质量;提高前言对于谐波,是电力系统中周期性电气量正弦波分量,谐波的频率是基波频率的整数倍。
电网系统中,谐波的产生原因在于整流器、变频器、电弧炉等非线性负载,由于谐波电流、谐波电压会对用电设备、电网、电能质量带来极大危害,所以在日常工作中,必须加强对谐波的治理,减少谐波干扰,保证电网系统的正常工作。
1.谐波治理的意义进入新世纪以后,随着国家对电力这一基础性民生行业重视力度的提升,电网、电源建设获得了显著成效,电能供需矛盾持续缓解,极大的促进了我国国民经济建设。
近年来,随着社会各界需求的提升,电能质量逐渐成为新的电力供需双方矛盾。
对企业而言,电能质量不达标,就会极大的影响到其正常生产,造成巨大损失;对居民而言,电能质量不达标,则会对其日常生活带来诸多不便。
谐波是影响电能质量的重要因素之一,谐波的产生会引起电力设备使用寿命缩短、电子元件误动作、电网设备功率损失加重、继电保护功能下降等,所以在实际中,注重谐波治理,降低谐波污染,不仅能极大的促进电能质量提升,同时还可以有效的提升电网运行安全、稳定,保证电网系统的持续运行。
2.谐波的危害及检测方法2.1谐波的危害谐波的危害主要表现在以下几个方面:(1)谐波电流的不稳定性会导致工业生产、电机旋转磁场相互作用,从而造成电机震动,对电机设备造成破坏,甚至会危害到他人生命安全。
同时谐波电流会造成电子线路设备不稳定,影响到正常使用。
(2)谐波电流会影响到继电保护装置的正常使用,引起继电保护装置误动作。
电力系统中电流谐波的分析与治理

电力系统中电流谐波的分析与治理在当今的电力系统中,电流谐波问题日益凸显,对电力设备的正常运行、电能质量以及整个电力系统的稳定性都产生了不可忽视的影响。
因此,深入分析电流谐波的产生原因、特性,并采取有效的治理措施显得尤为重要。
一、电流谐波的产生电流谐波的产生源头较为多样。
电力电子设备的广泛应用是其中的主要因素之一。
例如,变频器、整流器、逆变器等在工作时,会将交流电源转换为直流电源或对交流电源进行变频控制,由于其开关动作的非线性特性,导致电流发生畸变,从而产生谐波。
非线性负载也是谐波的重要来源。
像电弧炉、电焊机等设备,其工作电流随时间变化呈现出非线性特征,使得输入的正弦电流发生扭曲,进而产生谐波电流。
此外,变压器的铁芯饱和也会引起电流谐波。
当变压器铁芯中的磁通密度超过饱和点时,励磁电流会出现明显的非线性增长,产生谐波分量。
二、电流谐波的特性电流谐波具有一些显著的特性。
首先是频率特性,谐波的频率通常是基波频率的整数倍。
例如,5 次谐波的频率是基波频率的 5 倍。
其次是幅值特性。
不同次数的谐波幅值大小不尽相同,一般来说,低次谐波的幅值相对较大,对电力系统的影响也更为显著。
电流谐波还具有相位特性。
各次谐波的相位关系较为复杂,会对电力系统中的功率传输和电能质量产生影响。
三、电流谐波的危害电流谐波给电力系统带来了诸多危害。
它会增加电力设备的损耗,如变压器、电动机等,导致设备发热加剧,降低其使用寿命。
对输电线路来说,谐波电流会引起线路的额外损耗,降低输电效率,同时可能引发谐振,导致过电压,威胁线路的安全运行。
在电能质量方面,谐波会导致电压波形畸变,影响供电的稳定性和可靠性,可能引起电气设备误动作,影响精密仪器和电子设备的正常工作。
四、电流谐波的分析方法为了有效地治理电流谐波,首先需要对其进行准确的分析。
常见的分析方法包括傅里叶变换、快速傅里叶变换(FFT)等。
傅里叶变换能够将时域中的电流信号转换为频域信号,从而清晰地展示出各次谐波的频率和幅值。
电力系统中谐波分析与治理

电力系统中谐波分析与治理在当今高度依赖电力的社会中,电力系统的稳定和高效运行至关重要。
然而,谐波问题却成为了影响电力系统性能的一个重要因素。
谐波的存在不仅会降低电能质量,还可能对电力设备造成损害,增加能耗,甚至影响整个电力系统的安全稳定运行。
因此,对电力系统中的谐波进行深入分析,并采取有效的治理措施,具有极其重要的意义。
一、谐波的产生谐波是指频率为基波频率整数倍的正弦波分量。
在电力系统中,谐波的产生主要源于以下几个方面:1、非线性负载电力系统中的许多负载,如电力电子设备(如变频器、整流器、逆变器等)、电弧炉、荧光灯等,其电流与电压之间不是线性关系,从而导致电流发生畸变,产生谐波。
2、电力变压器变压器的铁芯饱和特性会导致磁化电流出现尖顶波形,进而产生谐波。
3、发电机由于发电机的三相绕组在制作上很难做到绝对对称,以及铁芯的不均匀等因素,也会产生少量的谐波。
二、谐波的危害谐波对电力系统的危害是多方面的,主要包括以下几点:1、增加电能损耗谐波电流在电力线路中流动时,会增加线路的电阻损耗和涡流损耗,导致电能的浪费。
2、影响电力设备的正常运行谐波会使电机产生额外的转矩脉动和发热,降低电机的效率和使用寿命;对电容器来说,谐波可能导致其过电流和过电压,甚至损坏;对于变压器,谐波会增加铁芯损耗和绕组的发热。
3、干扰通信系统谐波会产生电磁干扰,影响通信设备的正常工作,导致信号失真、误码率增加等问题。
4、降低电能质量谐波会使电压和电流波形发生畸变,导致电压波动、闪变等问题,影响供电的可靠性和稳定性。
三、谐波的分析方法为了有效地治理谐波,首先需要对其进行准确的分析和测量。
常见的谐波分析方法主要有以下几种:1、傅里叶变换这是谐波分析中最常用的方法之一。
通过对周期性信号进行傅里叶级数展开,可以得到各次谐波的幅值和相位。
2、快速傅里叶变换(FFT)FFT 是一种快速计算傅里叶变换的算法,大大提高了计算效率,适用于对大量数据的实时分析。
谐波治理方案7篇

谐波治理方案7篇(经典版)编制人:__________________审核人:__________________审批人:__________________编制单位:__________________编制时间:____年____月____日序言下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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在高压电网中,一般
,则 X L远大于RL
Qi d 100% Sk
在无功功率的变化量为主要成分时(例如大容量电动机起动) Si d 100% Sk
三、电压波动和闪变的降低
1.采用合理的接线方式 如对波动负荷采用专线供电ห้องสมุดไป่ตู้ 与其它负荷共用配电线路时,降低配电线路阻抗;
GB/T15945-2008《电能质量 电力系统频率偏差》规定: 电力系统正常运行条件下频率偏差限值为±0.2Hz。当系统容量 较小时,偏差限值可以放宽到±0.5Hz。 电力系统频率的变化主要是由有功负荷变化引起的。 根据负荷的变动进行电力系统的频率调整,分为一次、二 次、三次调整。 如果电力系统发生短路故障,或用电负荷突然大幅度增加 时,电网频率将显著降低,致使电力系统不能正常运行,这时 候也可以通过设置低频减载装置来使电力系统的频率得到有效 的恢复。
δ U D%
指定地点E的电压偏差可由下式计算: UE % U % U %
四、电压偏差限值及调节
(一)电压偏差限值
GB12325-2008《电能质量 供电电压允许偏差》中规定, 供电部门与用户的产权分界处或供用电协议规定的电能计量点 的供电电压偏差限值为: 35kV及以上供电电压:电压正、负偏差绝对值之和为10%; 20kV及以下三相供电电压偏差:±7%; 220V单相供电电压偏差:+7%,-10%。
U 20U1n ( 1) 100 U T % U tU 2n
U t % UT %
三、电压偏差的计算
δ U A% Δ U W1% δ U T% Δ U W2% δ U D%
G A 6
δ U%
δ U A%
Δ U W1%
B
C
D
4 2 0 -2 -4 -6
δ U T%
Δ U W2%
用电设备端子电压偏差限值表 名 称 电动机: 正常情况下 电压偏差限值 (%) +5~-5 名 称 照明: 一般工作场所 远离变电所的小面积一般工作场所 应急照明、安全特低电压供电的照明 道路照明 电压偏差允许值 (%) +5~-5 +5~-10 +5~-10 +5~-10
(二)电压调节的方式
对中枢点的电压 进行监视和调节。 调压方式: 常调压:不管中枢点 的负荷怎样变动,都要 保持中枢点的电压偏差 为恒定值; 逆调压:在最大负荷 时,升高母线电压,在 最小负荷时,降低母线 电压。
电压波动是由波动负荷所引起的。 波动负荷——指生产(或运行)过程中周期性或非周期性 地从供电网中取用变动功率的负荷。例如:炼钢电弧炉、轧钢 机、电弧焊机等。 波动负荷在系统阻抗上引起电压降的波动,导致系统公共 连接点的电压出现波动现象。当负荷波动时,系统阻抗越大 (或短路容量越小),则其所导致的电压波动越大,这决定于 供电系统的容量,供电电压,用户负荷位置、类型、大功率用 电设备的起动频度等。 电压波动的危害表现在:
照明灯光闪烁引起人的视觉不适和疲劳,影响工效; 可使电子设备和电子计算机无法正常工作; 电动机转速不均匀,影响电机寿命和产品质量; 影响对电压波动较敏感的工艺或试验结果。
(二)闪变
闪变——指电压波动引起灯光照度不稳定造成的视(觉) 感(受)。
短时间闪变值 长时间闪变值 基本记录周期为10min 基本记录周期为2h
对照明灯:影响光源寿命或发光效率 对电动机:导致铁芯或绕组发热 对其他电气设备:使其运行性能发生变化 对电子设备:使电子元件特性改变
二、变压器对电压偏差的影响
我国现行的有载调压变压器分接头,110kV为±8×1.25% (17个分接位置),35kV为±3×2.5%(7个分接位置),10 (6)kV为±4×2.5%(9个分接位置)。 普通无励磁调压变压器分接头为±2×2.5%(5个分接位置) 或±5%(3个分接位置),在投入运行前选择一个合适的分接 头。 由于变压器分接头选择而引入的电压偏差量可按下式进行 计算: 变压器二次侧的空载电压
U 20U1n U 2n U 20U1n Ut 1) 100 U t % 100 ( U tU 2n U 2n 一次侧分接头所对应
变压器一次侧分接头电压 Ut=(1+t)U1n
的电压增减量
变压器中的电压损失按式计算: U T %
变压器负载时二次侧电压为:
PRT QX T 2 10U n
TSC-TCR的 原理接线图
自饱和电抗器型的 原理接线图
3.采用动态电压调节装置 动态电压调节装置(DVR),也称作动态电压恢复装置,是 一种基于柔性交流输电技术(FACTS)原理的新型电能质量调 节装置,主要用于补偿供电电网产生的电压跌落,闪变和谐波 等,有效抑制电网电压波动对敏感负载的影响,从而保证电网 的供电质量。 串联型动态电压调节器是配电网络电能质量控制调节设备中 的代表。DVR装置串联在系统与敏感负荷之间,当供电电压波 形发生畸变时,DVR装置迅速输出补偿电压,使合成的电压动 态维持恒定,保证敏感负荷感受不到系统电压波动,确保对敏 感负荷的供电质量。
电压质量——实际电压与标称电压间在幅值、波形和相 位上的偏差,反应供电企业向用户供给的电力是否合格。 电流质量——对用户取用电流提出恒定频率、正弦波形 要求,并使电流波形与供电电压同相位,保证系统高功率因 数运行,有助于降低电能损耗。
一般地,电能质量可以定义为:导致用电设备故障或不能正 常工作的电压、电流或频率的偏差,其内容包括频率偏差、电 压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、 波形畸变(谐波)、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。 在现代电力系统中,电压暂降和中断已成为最重要的电能质量 问题。 现行七项电能质量国家标准: GB/T12325-2008《电能质量 供电电压偏差》 GB/T12326-2008《电能质量 电压波动和闪变》 GB/T14549-1993《电能质量 公用电网谐波》 GB/T 24337-2009《电能质量 公用电网间谐波》 GB/T15543-2008《电能质量 三相电压不平衡》 GB/T15945-2008《电能质量 电力系统频率偏差》 GB/T18481-2001《电能质量 暂时过电压和瞬态过电压》。
二、电力系统的频率调整
电力系统频率偏差——电力系统频率的实际值与标称值之 差。 电力系统频率偏差主要反映发电有功功率和消耗的有功功 率(包括负荷、厂用电以及电网中有功功率损耗)之间平衡关 系。同时也反映频率控制的技术水平。电网容量越大,负荷相 对变化越小,则频率控制越容易。 电力系统中的发电与用电设备只有在额定频率附近运行时, 才能发挥最好的功能。系统频率过大的变动,对用户和发电厂的 运行都将产生不利的影响。 系统频率变化对用户的不利影响主要有三个方面:①引起电 动机转速的变化。②使电动机功率降低,传动机械出力降低;③ 影响电子设备的准确性和工作性能。
近年来,电力系统中主要应用的静止补偿器有自饱和电抗 器型(SR)和可控硅控制电抗器型(TCR)两种。其中,可 控硅控制的并联静止补偿器,又分为两种类型:固定联接电 容器(FC)加可控硅控制的电抗器(FC-TCR)和可控硅开关 操作的电容器(TSC)加可控硅控制的电抗器(TSC-TCR)。
FC-TCR补偿器的 原理接线图
-6
-7
10 8 +7 6
δ U%
b)
最小负荷
最大负荷
4 2 0 0 -2 -4 -6 -8 c)
+3.5 +9 0 +1.5
-5.5 -7
+7 -6
(三)电压调节的方法 对于电力用户的供配电系统,电压偏差调节主要以下两方 面入手。 1. 减小线路电压损失 进行供配电系统设计时,应降低系统的阻抗(如增大导线或电 缆的截面积;尽量使高压线路深入负荷中心,减少低压配电距 离;采用多回路并联供电等) 采取无功功率补偿等措施减少线路电压损失,缩小电压偏差 的范围。 宜使系统三相负荷平衡,减少中性点电位偏移产生的电压偏 差。 2. 合理选择变压器的分接头 合理选择无励磁调压变压器的电压分接头或采用有载调压 变压器可将供配电系统的电压调整在合理的水平上,但这只能 改变电压水平而不能缩小偏差范围。
U 20 U T % U 2 U1n U 2n Ut 100
当变压器一次侧分接头所加电压为额定电压时,由变压器本 身所产生的总电压偏差量为
U 2 U 2n UT % U 2n
U U T % U1n 20 U 2n Ut 100 100 1 100 U 2n
第二节 供电电压偏差及其调节
一、电压偏差的含义
电压偏差是系统某点的实际运行电压相对于系统标称电压的 偏差相对值,以百分数表示,即
U re U n U % 100 Un
产生电压偏差的主要原因是正常的负荷电流或故障电流在系 统各元件上流过时所产生的电压损失所引起的。 实际电压偏高或偏低,对运行中的电气设备会造成不良的影 响。
一般采用闪变仪(一种测量闪变的专用仪器)进行测量。 (三)电压变动和闪变的限值 任何一个波动负荷用户在电力系统公共连接点产生的电压 变动,其限值和电压变动频度、电压等级有关。 按GB/T12326-2008《电能质量 电压波动和闪变》规定
二、电压波动的测量和估算
当电压变动频度较低且具有周期性时,可通过电压方均根值 曲线U(t)的测量,对电压波动进行评估。单次电压变动可通过 系统和负荷参数进行估算。 当已知三相负荷的有功功率和无功功率的变化量时
电能质量的提高
第一节 电能质量标准与频率调整 第二节 供电电压偏差及其调节 第三节 电压波动和闪变及其降低 第四节 公用电网谐波及其抑制 第五节 三相电压不平衡及其补偿 本章小结
第一节 电能质量标准与频率调整
一、电能质量标准
供电质量
电能质量 电压质量及供电可靠性 服务质量 电流质量 用户义务
用电质量
四、电动机起动时的电压下降