试析电力系统谐波对继电保护的影响

试析电力系统谐波对继电保护的影响

刘展宏

国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司224000

摘要;在电力系统中，随着其规模的不断扩大，导致其中谐波量的产生也在呈现不断加大的趋势。其中，鉴于谐波量在电力系统中的增加，当中电气设备也会因此而受到不同程度的影响，特别是对继电保护装置来讲，谐波的出现对其功能的发挥有着极大的负面作用。所以，深入了解电力系统谐波对继电保护的影响，对于制定相关应对策略有着重要的帮助作用。

关键词：电力系统；谐波；继电保护

伴随着配电网中非线性负载逐渐增加,配电网故障也愈来愈常见。在配电网的故障中有部分故障是由谐波所引发的。通过对电网运行中谐波的监测以及治理经验进行总结，对谐波产生的运用进行了分析。本文首先对配电网中谐波的危害进行了分析，然后对谐波检测中现场遇到的问题进行了分析，最后提出了一些处理谐波检测的建议和措施，旨在提升供电质量。

1谐波危害

（1）加快绝缘老化，缩短电容器及其他电气设备的使用寿命。在电网谐波电压的直接或间接作用下，电容器产生了一些原本不需要的功率，这些功率造成电气设备绝缘介质的损害，严重影响其使用寿命。此外，在谐波电压的不断作用下电容器的电流值逐渐增大，电容器温度也就随着增加，这种情况直接造成电容器短时间内使用过度，使用寿命大大缩短。

（2）影响电网设备运行，降低效率。谐波能够从多个方面影响电气设备的正常运转，如谐波会导致电容器局部放电，使电容器各种绝缘设备过早老化、使电气设备产生附加功率耗损等，这些现象直接影响到电网设备的正常运行。另外，谐波还直接导致电网元件出现一些无法避免的附加损耗，设备损耗造成的结果就是降低了整个电网运行的效率。

（3）干扰电气测量仪运转，危害电网安全。当谐波电流流经电网中的继电保护装置或其他二次设备时，这些设备就会受到干扰。干扰最直接结果就是电气测量仪表检测的数据无法准确表现实际数据，也就是出现测量误差，甚至会导致继电保护装置误动作从而危及电网安全影响生活及生产用电。若谐波持续累加却得不到治理消除，那么电网中运转的各个电气设备各项数值将越来越无法准确测定出来，电能质量的影响也会变得越来越大。

2电力系统谐波对继电保护的影响

对于谐波来讲，其在电力系统中的出现，会导致当中电气设备的工作性能受到极大的影响，甚至会引发短路故障。与此同时，电气设备的损耗也会因大量谐波的出现而呈现加速状态，同时会极大的缩短电气设备的使用年限。具体来讲，电力系统谐波对继电保护的影响有以下几方面。

1、谐波对距离保护与整流型继电设备的影晌

当故障问题在电力系统出现后，如谐波电流在系统中存在，则误差在基波阻抗值和谐波阻抗值之间会表现出较大的特征。与此同时，由于谐波在电流中的比重较大，所以为了避免继电保护装置出现误操作，需要采取有针对性的措施来对谐波予以处理。相关研究表面，以5为分界线，当电力系统中的谐波含量低于此值时，则机电保护设备不会因此受到太大的影响。然而，实际情况却以此情况存在出入，在对电力系统中的谐波含量进行检测后发现，很多情况下此值均大于5，所以表明继电保护设备会因此存在不同程度的影响。同时，谐波的出现，对整流型继电保护装置也会造成不同程度的影响，例如，当三相谐波在电力系统中呈现不相等与非对称情况时，则较大的谐波便会在负序滤波设备中出现，同时谐波经过裂相回路的放大处理后，会极大的增加直流脉动，从而导致误操作、无启动情况在继电保护设备中出现。

2、谐波对继电器与自动装置产生的影响

当一定量的谐波存在继电设备中的电流时，则在基波整定条件下，电磁继电设备可在谐波作用下进行启动，但是，当继电设备接入到谐波电压之后，便会导致正误差的出现，从而极易因此引发低压继电设备出现误动作。通常来讲，对于电磁继电设备来讲，其动作速度较为缓慢，并且对定制误差的要求也较为宽泛。其中，当谐波含量小于10时，电磁继电设备不会因谐波出现过大的影响。但是，需要注意的是，如谐波含量较大，并且谐波的衰减速度比较慢的情况下，电磁继电设备便会有较大概率出现误动作和无启动等问题，从而引发电力系统出现相应的故障，影响电力系统的正常工作。

3、谐波对负序量启动元件的影响

通常来讲，继电保护装置主要以电网中负序电流增量作为启动量，同时包括线路主保护与变压设备主保护。对于此种形式的继电保护装置，如果电力系统中存在谐波，则会对其工作状态有着较大程度的干扰，并且保护回路中一旦进入畸形电流或电压，则必然会导致误启动或误操作情况的出现。

3电力系统中的谐波应对策略

如前文所述，谐波对电力系统中继电保护设备有着极大的影响，所以需要采取以下对策来予以应对。

首先，要从两方面入手，来避免电压在谐波振动过程中出现。即：（1）为了防止谐振参数的形成，需要对电力系统对地容抗加以适当改变，或者将互感器本体的感抗性能加以改变。（2）同样为了避免谐振的出现，可将一定程度的阻尼施加在零序回路当中。因此，在实际操作过程中，设计方式可采用如下方式，即：（1）对电力系统本身的对地电容进行持续的增加；（2）有针对性的选择电压互感设备，或者采用技术相对完善的电磁电压互感设备；（3）将消谐构件或者阻尼电阻接在电磁互感器开口处的三角绕组端；（4）采取措施防止电压互感器设备的中性点与地进行接触；（5）在与地接触前，需将消弧线圈设置在电力系统的中性点位置。

另外，将消谐构件或元器件设置在电磁互感器的三角绕组端，并用瞬间断续的方式，来连接电压互感设备中的双向可控硅，确保断续可在短接的电压互感设备三角绕组端得到瞬间的实现。在实际操作中，由于使用零序电阻，使得阻尼电阻值在谐振电力系统回路中得到增加，并且有助于对零序电压予以控制。研究表明，当电压互感设备中的开口三角绕组与阻尼电阻连接时，阻尼电阻将于消谐的效果呈反比关系。阻尼电阻数值为零时，其消谐效果最好；当双向的控硅出现瞬间断续时，外接的阻尼电阻值为零，此时不会对其他的一些电磁继电设备及自动检测设备产生影响。

其次，继电设备保护过程中采取的可以有效抑制谐波形变措施。一般而言，评价继电保护的性能优劣通常有三个重要指标，即灵敏度、速动性以及选择性。实践中我们可以看到，导致这些指标恶化的重要原因就是输入电压和电流的波形会使之产生形变。对此，笔者建议从以下几个方面着手应对：第一，通过三次谐波电压的利用，构成一个百分之百的定子接地保护体系。在此过程中，还要充分地利用三次谐波电势，来构建定子接地保护系统，以有效防治因基波零序电压上的元件保护不到位而出现了死区问题；第二，要认真地检测谐波的形变波形，尤其要注意其正负极的非对称性特点；第三，变压设备的差动保护通常是利用二次谐波来实现的，变压设备的励涌流高次谐波的成分非常的大，且多以二次谐波的形式为主。基于此，应当研发具有可利用二次谐波来有效制动的电磁变压器误动的继电装置，以防止励磁涌流造成的误操作。

结语

由此可见，在电力系统中，当中所存在的谐波对继电保护设备有着较大的影响，并且容易引发误操作以及误动等情况的出现，对电力系统的安全运行造成极大的威胁，所以需要积极对影响予以分析，并以此来制定应对策略，对于保障电力系统的正常工作有着重要作用。

参考文献：

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