国家建筑标准设计图集（11CD403）：低压配电系统谐波抑制及治理国家建筑标准设计参考图 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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中国建筑标准设计研究院 编

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• 低压配电
• 谐波抑制
• 谐波治理
• 电力系统
• 设计图集
• 建筑标准
• 电气工程
• 电力设计
• CD403
• 国家标准

出版社： 中国计划出版社

ISBN：9787802427099

版次：1

商品编码：10949926

包装：平装

开本：16开

出版时间：2011-12-01

用纸：胶版纸

页数：28

字数：7000

正文语种：中文

内容简介

《国家建筑标准设计图集（11CD403）：低压配电系统谐波抑制及治理国家建筑标准设计参考图》主要针对低压配电系统中的谐波问题，以产生谐波的谐波源为对象，针对性地给出谐波抑制及治理解决方案。图集的主要内容包括：低压配电系统谐波监测系统图，变电所低压配电系统谐波抑制及治理方案，舞台、医疗、变频等具体场合谐波抑制及治理示例，滤波器选择和容量计算示例，谐波抑制及治理设备的选型和技术参数等。电气设计人员可根据实际设备的应用以及谐波情况，参照本图集的设计方案或示例，选用合适的谐波抑制或谐波治理方法。

内页插图

目录

编制说明
谐波产生源及典型电流波形
谐波抑制及治理的设计方法
谐波抑制及治理的容量设计
低压配电系统谐波监测系统图
低压配电系统谐波监测接线图
变电所谐波抑制方案
综合演播区集中治理示意图
公共建筑谐波治理示意图
医疗场所谐波治理示意图
变频调速系统谐波治理示意图
低压配电系统谐波治理实例
相关技术资料
谐波介绍
带谐波显示的多功能电能表及多功能谐波表设计选型
多功能电能表及多功能谐波表典型接线图
无功补偿控制器设计选型
消谐式无功补偿模块设计选型
有源滤波器及谐波综合保护装置设计选型
有源滤波器安装技术要求
滤波方案选择框图
有源滤波器及谐波保护器设计选型
滤波装置模块规格尺寸

低压配电系统谐波的成因、危害与治理策略 引言 随着现代工业和电子技术飞速发展，非线性负荷在低压配电系统中大量涌现，如变频器、开关电源、整流器、节能灯、感应加热设备等。这些非线性负荷会产生大量的谐波电流，注入到电网中，导致电网电压波形畸变，即产生谐波电压。低压配电系统中的谐波问题已成为影响电能质量、设备安全稳定运行以及电网效率的关键因素之一。本专著深入剖析低压配电系统谐波的产生机理，详细阐述其潜在危害，并系统性地介绍当前主流的谐波治理技术及其应用策略，旨在为工程技术人员、设计人员及相关研究者提供全面、实用的参考。 第一章 低压配电系统谐波的产生机理 1.1 谐波的概念与定义 谐波是基波频率（如50Hz或60Hz）的整数倍的周期性交流分量。在低压配电系统中，非线性负荷产生的电流和电压波形不再是标准的正弦波，而是由基波和一系列谐波叠加而成。 1.2 主要的谐波源分析 电力电子设备： 变频调速器（VFD）、不间断电源（UPS）、开关电源（SMPS）、直流牵引整流器、电弧炉、感应加热炉等。这些设备中大量使用的晶闸管、IGBT等电力电子器件在换相过程中会产生非线性的电流，进而产生丰富的谐波。 荧光灯和LED照明： 电子镇流器和LED驱动器内置的开关电源，其工作原理同样会产生谐波。 电机负荷： 尤其是饱和运行的电机，其励磁电流是非线性的，也会产生一定的谐波。 其他非线性负荷： 如电焊机、熔炼炉、电磁阀等。 1.3 谐波的产生过程 当电流流过非线性元件时，其电流波形会偏离电压波形，不再是简单的正弦关系。通过傅里叶级数分解，可以将这种畸变的电流或电压分解为一系列频率为基波整数倍的正弦分量，即基波和各次谐波。 1.4 谐波的传播与叠加 产生的谐波电流通过配电网络中的线路、变压器等阻抗传播，与系统中的其他谐波源产生的谐波电流相互叠加。如果系统存在谐振现象，谐波电流和电压的幅值会急剧增大，问题会更加严重。 第二章 低压配电系统谐波的危害 2.1 对电力设备的影响 变压器： 谐波会增加变压器铁芯的涡流损耗和磁滞损耗，导致过热，缩短寿命，甚至烧毁。三相变压器中，三次谐波还会造成中性线电流过大。 电动机： 谐波会引起电动机定子和转子绕组的附加损耗，导致温度升高，转矩波动，产生附加振动和噪声，降低效率，甚至损坏绝缘。 电缆： 谐波会增加电缆的集肤效应和邻近效应，导致导体损耗增大，发热加剧，影响载流量，甚至引发绝缘击穿。 电容器： 谐波会增加电容器的损耗，使其过热，容量下降，缩短寿命，严重时会发生爆炸。 断路器、接触器等开关设备： 谐波会影响触点的开断能力，增加电弧燃烧时间，加速触点烧蚀。 2.2 对测量仪表和控制系统的影响 测量仪表： 传统电磁式和部分电子式测量仪表在谐波环境下会产生读数误差，影响精确测量。 继电保护和自动化装置： 谐波会干扰其正常工作，可能导致误动作或拒动作，影响电网的安全稳定运行。 通信设备： 谐波会产生电磁干扰（EMI），影响通信系统的信号质量和传输速率。 2.3 对电能质量的影响 电压畸变： 谐波电压的存在导致电网电压波形畸变，影响用电设备的正常工作。 电能计量误差： 谐波会干扰电能表的计量准确性，导致用户多支付或少支付电费。 功率因数下降： 谐波会降低系统的功率因数，增加线路的无功负荷。 2.4 其他危害 电磁辐射： 谐波产生的电磁场可能对人体健康产生潜在影响。 系统不稳定： 严重谐波可能会导致系统振荡甚至崩溃。 第三章 低压配电系统谐波的检测与分析 3.1 谐波的表征参数 总谐波畸变率（THD）： Voltage Total Harmonic Distortion (VTHD) 和 Current Total Harmonic Distortion (CTHD) 是衡量谐波畸变程度的重要指标，通常用百分比表示。 各次谐波含有率： 分别计算各次谐波分量与基波分量的比值。 谐波电压/电流的幅值和相位。 3.2 谐波测量仪器 谐波分析仪： 能够实时测量、记录和分析电网中的谐波含量。 电能质量分析仪： 除了谐波分析外，还能测量电压、电流、功率、功率因数等多种电能质量参数。 示波器： 可用于直观观察波形畸变。 3.3 谐波分析方法 傅里叶变换（FFT）： 将时域信号分解为不同频率的正弦分量，是分析谐波最基本的方法。 数据库分析： 长期监测和记录谐波数据，建立谐波数据库，用于趋势分析和预测。 仿真分析： 利用专门的仿真软件（如ETAP, PSS/E, PSCAD/EMTDC等）对系统进行建模和仿真，预测谐波传播和影响。 第四章 低压配电系统谐波的治理技术 4.1 被动滤波技术 被动滤波器的基本原理是利用电感（L）、电容（C）和电阻（R）的组合，在特定频率上形成低阻抗或高阻抗通路，从而吸收或旁路谐波电流。 单调谐滤波器（Tuned Filter）： 由电感和电容串联而成，用于滤除某一特定频率的谐波。 高通滤波器（High-Pass Filter）： 用于滤除特定频率以上的谐波。 带通滤波器（Band-Pass Filter）： 用于滤除特定频率范围内的谐波。 低通滤波器（Low-Pass Filter）： 用于滤除特定频率以下的谐波。 被动滤波器的优缺点： 结构简单，成本较低，可靠性高。但滤波效果受电网阻抗变化影响大，可能引起系统谐振，且滤波容量固定。 4.1.1 单调谐滤波器的设计与应用 调谐频率的选择： 根据谐波源的谐波次数和系统阻抗选择合适的调谐频率，避免与系统阻抗形成谐振。 滤波容量的计算： 根据需要滤除的谐波电流大小和系统电压确定滤波器的容量。 安装位置： 通常安装在谐波源附近或电网的关键节点。 4.1.2 其他被动滤波器类型及其适用场景 高通滤波器的应用： 当存在多种高次谐波时，可以使用不同调谐频率的高通滤波器组合。 低通滤波器的应用： 在某些特定场合，可以考虑使用低通滤波器。 4.1.3 被动滤波器的局限性 静态补偿： 只能补偿固定频率的谐波，无法适应负荷的动态变化。 谐振风险： 易与系统阻抗形成谐振，可能放大某些频率的谐波。 电感和电容的损耗： 增加系统的功率损耗。 4.2 有源滤波技术（APF） 有源滤波器通过实时检测系统中的谐波电流，然后产生大小相等、方向相反的补偿电流，注入电网，从而抵消谐波。 并联型有源滤波器（Shunt Active Power Filter, SAPF）： 工作原理： 主要用于补偿谐波电流。通过检测负荷产生的谐波电流，SAPF产生等量反向的补偿电流注入电网。 拓扑结构： 基于电压源型逆变器（VSI）的结构最为常见，包括两电平、三电平、多电平逆变器等。 控制策略： 主要包括基于瞬时无功功率理论（PQ理论）、基于同步坐标系（dq）变换的方法、基于比例积分（PI）控制的方法等，用于提取基波和谐波分量，并控制逆变器产生所需的补偿电流。 优点： 能够补偿各种频率的谐波，补偿效果好，动态响应快，不产生谐振，同时可以补偿无功功率。 缺点： 成本较高，需要复杂的控制系统，功率容量受限于逆变器的额定功率。 串联型有源滤波器（Series Active Power Filter, SAPF）： 工作原理： 主要用于补偿谐波电压。通过检测电网的谐波电压，SAPF产生等量反向的补偿电压注入线路，从而抵消电网的谐波电压。 拓扑结构： 通常也基于电压源型逆变器，但串联在电路中。 优点： 补偿电压效果好，对电网电压畸变有很强的抑制能力。 缺点： 存在串联压降，增加系统损耗，成本高，安全性要求高。 混合型有源滤波器（Hybrid Active Power Filter）： 工作原理： 将有源滤波器和无源滤波器结合，利用无源滤波器吸收主要的低次谐波，有源滤波器补偿剩余的谐波和快速变化的谐波。 优点： 兼具两者的优点，可以降低有源滤波器的容量，减小成本，同时提高滤波效果。 缺点： 系统结构相对复杂。 4.2.1 有源滤波器的控制算法 瞬时无功功率理论（PQ理论）： 是一种经典的基于电压和电流瞬时值的谐波补偿算法，能同时补偿谐波和无功。 同步坐标系（dq）变换： 将三相电流变换到同步旋转坐标系下，易于提取基波和谐波分量，是常用的控制方法。 其他控制方法： 如滑模控制、模糊控制、自适应控制等，用于提高滤波器的鲁棒性和动态响应速度。 4.2.2 有源滤波器在不同场景的应用 工业企业： 变频器、整流器等大量使用的场所。 数据中心： UPS、开关电源等设备集中。 新能源发电： 风力发电机、太阳能逆变器等。 4.3 混合型谐波治理技术 混合型谐波治理技术将有源滤波器和无源滤波器结合，旨在充分利用各自的优点，实现更优的谐波治理效果和成本效益。 基本原理： 通过合理配置无源滤波器（通常是高通滤波器或低通滤波器）来吸收主要低次谐波，然后利用有源滤波器补偿剩余的高次谐波、动态变化的谐波以及无功功率。 典型配置： 并联无源滤波器 + 并联有源滤波器： 无源滤波器负责补偿固定的、主要的谐波，有源滤波器负责补偿剩余的、动态变化的谐波。 串联无源滤波器 + 并联有源滤波器： 串联无源滤波器用于抑制线路上的谐波电压，并联有源滤波器用于补偿负荷产生的谐波电流。 优势： 降低成本： 相较于纯有源滤波器，可以减小有源滤波器的额定容量，从而降低成本。 提高滤波效果： 结合了无源滤波器的低成本大容量谐波吸收能力和有源滤波器的动态响应能力，能更全面地解决谐波问题。 抑制谐振： 通过合理设计，可以有效避免或减弱谐振现象。 应用场景： 适用于谐波源复杂、负荷变化大、对电能质量要求高的场所，如大型制造企业、数据中心、医院等。 4.4 负荷侧治理技术 优化设备选型： 选用低谐波产生的设备，如采用低谐波的变频器、高效的开关电源等。 改善电网结构： 采用合适的变压器联结方式，如△-Y变压器，可以一定程度上抑制三次谐波。 增加中性线容量： 对于存在大量三次谐波的系统，增加中性线截面积或采用星形接地变压器。 多脉波整流器： 采用6脉波、12脉波甚至更高脉波的整流器，可以显著降低谐波次数。 第五章 谐波治理方案的设计与实施 5.1 谐波治理方案的总体设计原则 明确治理目标： 根据国家和行业标准，确定谐波电压和电流的允许限值。 深入现场勘测： 详细了解系统的谐波源、负荷特性、电网结构等信息。 综合分析评估： 结合谐波测量数据和系统仿真结果，确定谐波治理方案。 经济性与可靠性： 在满足治理要求的前提下，选择成本效益最优的方案，并确保系统的长期稳定运行。 模块化与可扩展性： 考虑未来负荷增长和技术发展，设计具有一定可扩展性的方案。 5.2 谐波治理方案的选择与计算 针对性选择： 根据谐波的类型（电流谐波还是电压谐波）、主要的谐波源、谐波次数等，选择最合适的治理技术（被动滤波、有源滤波或混合治理）。 滤波器容量计算： 精确计算滤波器的额定功率、电感和电容值，确保其能够有效吸收或补偿谐波。 有源滤波器容量和类型选择： 根据需要补偿的谐波电流/电压大小、动态响应速度要求，选择合适的有源滤波器类型和容量。 5.3 谐波治理方案的实施与调试 设备选型与采购： 选择信誉良好的制造商，确保设备质量。 安装与接线： 按照设计图纸和技术规范进行规范安装，确保接线正确。 调试与优化： 投入运行后，进行详细的调试，监测滤波效果，并根据实际情况进行参数调整，直至达到设计要求。 定期维护与监测： 建立完善的维护保养制度，定期对滤波器进行检查和维护，并持续监测电网的电能质量。 5.4 典型工程案例分析 案例一： 某大型制造企业车间的谐波治理。 案例二： 某数据中心机房的电能质量改善。 案例三： 某医院供配电系统的谐波治理。 通过对具体案例的深入分析，详细阐述设计思路、技术选型、计算过程、实施细节以及最终效果，为读者提供实践指导。 结论 低压配电系统中的谐波问题不容忽视，它直接关系到电网的安全、稳定、经济运行以及设备的正常寿命。随着电力电子技术的不断进步，谐波源将持续增加，谐波治理的重要性愈发凸显。本专著从谐波的产生机理出发，深入剖析了其潜在危害，并系统性地介绍了被动滤波、有源滤波以及混合型谐波治理技术，同时阐述了方案设计与实施的关键环节。希望通过本文的阐述，能够为相关从业人员提供有力的技术支持，共同为构建高质量、高效率的电力系统贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格是极其务实和直接的，没有任何花哨的辞藻修饰，完全是工程师之间的“硬碰硬”交流。我发现它在阐述复杂的电气原理时，习惯性地采用了“问题—分析—对策—标准依据”的逻辑链条。例如，在讨论到并联谐波滤波器与串联谐波滤波器对系统阻抗的影响时，图集不仅给出了数学模型，还配上了清晰的接线图和保护隔离措施的示意图。这种全方位的考量，体现了编纂者对工程实践中潜在风险的深刻洞察。我个人尤其关注图集对于“共振点分析”的处理。在低压系统中，当滤波器的容抗与系统感抗在某一特定频率上发生谐振时，后果不堪设想。这本书详尽地列出了在不同系统短路容量下，应如何计算和调整电容值以规避共振区间的具体操作指南，这远比单纯查阅设计规范要直观和易于操作。它不仅仅是一本设计参考，更像是一份事故预防手册，用最直白的方式告诉我们“哪里可能会出问题，以及如何提前规避”。对于初入电力设计领域的新人来说，这本书无疑是跨越理论到实践鸿沟的一座坚实桥梁。

评分☆☆☆☆☆

当我翻阅这本厚重的设计图集时，最直观的感受是其对细节的执着，简直到了吹毛求疵的地步，但这种“吹毛求疵”在电气安全领域恰恰是最高级的赞美。特别是其中关于设备选型和安装详图的部分，涉及到了防火等级、电缆的最小弯曲半径、以及不同防护等级（如IPXX）的箱体安装细节。这些看似微不足道的小节，往往是工程验收时最容易被忽视，却也是最容易引发长期隐患的地方。例如，图集对低压开关柜内母线的防氧化处理给出了明确的推荐材料和工艺流程，这对于保障系统长期稳定运行，避免接触电阻增加导致的局部过热，具有不可替代的作用。我曾参与过一个大型化工园区的扩建项目，其中对设备接地和等电位连接的要求极高。这本书中关于多点接地系统如何协同工作，以及如何避免地线回路电流的专门章节，为我们解决了跨厂区统一接地设计中的协调难题。它不是在教你怎么画图，而是在教你怎么设计一个“活得久、用得稳”的电气系统，这种深度远超普通的设计规范汇编。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计充满了严谨的工业美感，深蓝色的底色搭配清晰的白色和黄色字体，给人一种专业、权威的印象。打开扉页，映入眼帘的是一系列复杂的电气符号和标准化的图示，这立刻让我想起在项目现场调试设备时的情景，那时，一份可靠的设计参考资料是多么重要。我特别欣赏图集在结构上的编排，它不像枯燥的理论教科书，而是更像一本实用手册，几乎每一页都承载着可以直接应用到工程实践中的信息。例如，关于如何精确计算并选择滤波器的章节，作者似乎倾注了大量心血，不仅提供了详细的计算步骤，还结合了不同负载场景下的实际案例进行对比分析。这对于我们这些常年在电气设计一线摸爬滚打的人来说，简直是如虎添翼。我记得有一次，为一个大型数据中心设计低压配电系统时，电能质量问题成了最大的拦路虎，高次谐波使得保护装置频繁误动。如果当时手边有这样一本集成了最新国家标准的参考图集，我们或许能少走很多弯路，避免了后期的临时补救措施。这本书的价值不仅仅在于图纸本身，更在于其背后蕴含的标准化思维和对工程细节的极致把控，它真正体现了“设计为先”的理念。

评分☆☆☆☆☆

作为一名常年与老旧建筑改造打交道的工程师，我对于任何涉及能效提升和电气系统优化的资料都抱有极大的热情。这本图集在处理“谐波抑制”这个核心主题时，展现了一种前瞻性的视角，它没有仅仅停留在理论层面的描述，而是深入到了具体实施层面，这才是最打动我的地方。我惊喜地发现，其中关于动态无功补偿装置（SVG）与有源滤波器（APF）在不同工业环境下的应用对比分析做得极其透彻。图例中清晰地展示了不同拓扑结构滤波器的安装空间要求和维护便利性差异，这在老旧厂房的改造项目中至关重要，因为我们经常受限于狭小的设备间。更让我感到欣慰的是，图集对不同等级的电能质量标准进行了清晰的划分和对应，这意味着我可以根据客户的具体需求——比如是仅需满足国家基本标准，还是追求更严格的行业要求——快速定位到最适宜的解决方案。这种模块化的设计思路，极大地提高了我的工作效率，减少了在海量资料中筛选可行方案的时间成本。读完后，我立刻将其中关于“谐波源识别与就地治理”的几个关键图表打印出来，贴在了我的工位旁，成了我近期项目设计的“秘密武器”。

评分☆☆☆☆☆

这套图集在我看来，是过去几十年国内低压配电系统设计经验的一次系统性、标准化的大总结。它的编纂团队显然汇集了国内在电力质量治理领域的一流专家。除了技术层面的详尽阐述外，我非常欣赏它在引用标准时的严谨性。每一条设计建议后面，都清晰地标注了其所依据的国家标准编号（如GB/T系列或DL/T系列），这为我们在进行设计会审或向业主方解释设计合理性时，提供了无可辩驳的权威支撑。这种“有据可查”的特性，极大地增强了图集的可信度和实用价值。特别是在涉及环保和节能要求日益提高的今天，图集对如何通过优化谐波治理方案来间接降低系统损耗的探讨，也展现了其与时俱进的精神。它不仅仅是解决眼前问题的工具书，更是一份引导行业向更高效、更绿色方向发展的路线图。对于每一个追求专业卓越的电气设计师而言，这本图集无疑是工作台上最值得信赖的“定海神针”之一，它的存在，让复杂的设计工作变得更加有章可循，也更具掌控感。

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不错的书，比书店便宜。

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还可以，纸张有点薄。

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国家标准 专业

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速度很快这是最满意的地方

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二

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正版书，送货快，稍微包装不够庄重 哈哈 好小的一本书

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一套快买全了 很值得书籍

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特惠买的书还算便宜了