电力系统谐波对继电保护的影响分析及应对措施晁妮

电力系统谐波对继电保护的影响分析及应对措施晁妮

晁妮

（大唐新疆发电有限公司吉木萨尔分公司新疆维吾尔自治区831700）

摘要：电网需用到各种电力设备装置,谐波是人们当前最为关注的问题。电力系统如果出现了谐波,将直接影响继电保护的运行状态,安全自动装置也不能照常使用,电力系统将失去原有的稳定性,甚至可能存在各种安全隐患。众所周知,谐波容易造成污染问题,因此必须采取应对措施,这样才能使电力系统呈现出稳定的运行状态。

关键词：电力系统；谐波；继电保护；影响；应对措施

当下,我国电力行业发展一日千里,电力系统中不断有新型的电气设备被加以采纳,尤其是使用非线性负荷的电气装置,但是大量电气设备在电力系统中运行时会产生较多的谐波,对电力系统造成直接的影响,导致降低其供电的质量。

1谐波的概述

谐波由声学演变而来,其简称为HW。从电工学角度来分析,谐波是指电气量产生的正弦波分量,其频率一般比基波大。谐波不一定是基波整数倍,研究学者称其为分数谐波,也叫做间谐波。如果间谐的频率比工频低,则称之为次谐波。运行中的电力系统,若产生谐波,最大因素便是非线性负载。非线性负载一旦介入,电力系统的电流、电压将导致高次谐波的出现。电力系统如果产生了谐波,对供电质量有很大影响,情况比较危急时,电网安全将得不到保障,这也是人们对谐波如此畏惧的原因之一。

2电力系统谐波对继电保护的影响

2.1针对继电器与自动装置的影响

在电力系统中,不同的继电设备受到谐影响产生的结果存在差异化,谐波对电力系统中继电保护功能产生的影响主要是表现在继电器设备上,由于不同继电器在设计与使用功能上的不同,导致谐波对其的影响也不同。在电磁型继电器中,谐波在低于40%的情况下,电力系统所产生的误差将小于10%,但在动态电流的背景下,谐波对继电器影响较大,造成电磁型继电器发生拒动行为,而形成的原因是由于谐波的存在会将电压发生畸变,致使基波值数据变形,促使电压继电器拒绝保护电力系统同时,未能发挥自动装置的作用。

2.2针对整流型继电设备与距离保护的影响

在电力系统出现故障时才能激发系统的继电保护功能,通过继电器的保护有效地将故障排除在外,来保证电力系统的正常运行。当电力系统出现障碍时,基波的阻抗值以及误动值比较大,谐波便会产生较大的电流分量,而出现过多的滤波阻碍电力系统中继电器设备发挥其保护作用,若滤波处理不及时,不仅会导致继电设备出现误动,还可能产生误操作的状况。

电力系统相关数据表明,当谐波在小于5%的情况下对继电保护设备的影响较弱;因此,谐波含量低,才能确保继电保护系统的正常运作。但在电力系统实际运行中,由于各种因素的影响,从而导致谐波的含量常高于5%,因此,谐波对继电保护设备中的整流型系统与距离保护系统的影响往往较大,在电流内存在谐波的情况下,三相谐波有着不相同等特点以及不对称特点,若在电力系统继电保护设备附近设有并联电容器,就会对谐波进行放大,进而使滤波装置产生更大的谐波,使电流脉动巨大变化,导致继电保护对电力系统产生错误的操作。

2.3谐波会影响负序量元件,包括微机线路等

通常,电网的继电保护装置更多以负序电流增量为主,其组成部分包括两个:一个是线路保护,另一个为变压设备保护。电力系统可由不同的方式组成,谐波干扰是一个重要问题,在滤波器的作用下,将出现电流以及电压。保护回路出现了谐波,很难正确操作保护设备,甚至导致操作失误。微机线路可经常看到保护设备,它包含了不同的启动元件,最常见的有负序以及突变量。这些元件都可当作门槛电压量,也可称其为电流量,甚至是启动量。经大量实践证实,谐波可影响这些启动量,这样就很难准确判断出保护回路、逻辑回路等,由此导致误操作的发生。

2.4感应型机电设备

在感应型继电保护装置中，其动作速度慢、惯性大，这样就削弱了谐波的影响，使得谐波转矩的作用变小，对感应型机电设备的影响小。但是如果因为磁场作用继电器圆盘或圆筒中产生了电流，而另一个磁场的作用产生了电磁转矩，此时在电磁转矩的影响下圆盘或圆筒就会发生旋转。如果此时输入一定频率，在畸变电流谐波分量的影响下继电设备中的磁盘会出现附加转矩，当转矩与电流谐波分量和基波分量等转矩的和相等时，继电器的灵敏度就会降低。而且谐波分量包括整数和负数，继电保护装置中就可能出现误动或拒动的情形。如果电力系统出现了谐波，三相谐波不相等也不对称，负序滤波器就会加大谐波输出，放大裂相回路对谐波的作用，增加整流出的直流脉动，出现保护误启动。

3谐波对继电保护影响的应对措施

3.1防止谐波产生振荡电压

在电力系统内要降低谐波对继电保护设备产生的影响,可从谐波本身出发进行改造,来预防谐波产生出振荡电压,并得到合理的控制,应从下列两个关键点开展工作。(1)考虑谐波匹配振参数的因素,从改变电力系统的抗容量或交感器的感抗性出发,来降低谐波的匹配参数。(2)采用增加阻尼的方式,来防止谐波振荡电压的出现。

在实际操作中,通过对电力系统中的对地电容、交感器设备进行合理的应用,并将电力阻尼放置在电力交感器的三角组合处,以改善电压互感体系。同时,需注意电阻上交感器的中性点不能与地面接触,且需在电力交感器设备上加入某些滑谐器件或元部构件,并保证这些元件都处于互感器的三角绕组处,才能将电力交感器与双向可控硅相接触,实现电压在短接连接的同时达到瞬间断续的效果。此外,依靠增加电力系统的回路值来改变谐波出现振荡电压的现象,通过采用阻尼的电阻与电力互感器进行消谐,从而可应对电力系统内出现多频率谐波振荡电压的问题。因此,在电力系统实际运行中,将消协装置安装互感器的三角部位,此举不但可以将多频率谐振现象有效解决,同时十分利于电力系统的区分以及斜振接地。

3.2对谐波波形的改变有效抑制

电力系统输电、供电运行过程中,可对谐波利用继电保护装置抑制其波形出现改变的状态,此种方式的原理是利用继电保护装置自身具备的灵动性、快速性,自己选择性开展可观的评判,为了抑制电力系统内谐波波形发生变化,主要从以下两方面出发。

(1)详细了解谐波的指标情况。例如电压的实际波形、电流、电量出现畸变的原因,同时在这一基础上对定子接地系统使用三次谐波的形式进行搭建,进一步防止因基波检测疏忽而造成的谐波波形畸变现象。

(2)在充分利用变压设备相关差动保护的同时,使用高次谐波流中2次谐波,在充分应用变压设备保护的基础上,由2次谐波来带动差动继电器,从而降低继电保护设备出现失误性操作的概率,避免机电设备受到涌流误操作而带来的损坏。与此同时,采用增量型的元件,可以适当避免及改善负序谐波和稳态谐波带来的影响。

结论

在电力系统对用户提供输电供电的过程中,谐波会对自动保护系统、继电装置造成极大的影响,常会导致系统产生误动或拒动的情况。因此,在实际运行中,需要围绕谐波对继电保护所造成的影响开展深入分析,找出误动、误操作的具体发生原因,同时针对问题尽快制定出有效的应对、完善措施,让继电保护系统能正常投入使用,确保整个区域电网的供电稳定性。

参考文献

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[2]韩继行,殷福兴.浅谈电力系统谐波对继电保护的影响[J].工程技术(全文版),2016(12):155.

[3]刘洵宇,白玉洁.电力系统谐波对继电保护的影响[J].城市建设理论研究,2016(17):246.