电力系统谐波对继电保护的影响

电力系统谐波对继电保护的影响

高亮

四川美姑河水电开发有限公司 四川 成都 610041

摘要：电力需求是当代人生活的必要需求。然而稳定性则是电力系统运行过程中的极为重要的要求。电力系统是相当的复杂，既要满足人们的日常生活又要在使用过程对对电能进行保护和控制，最大程度降低损耗。但是，在电路系统中，因其复杂性和附件的功能作用，有时候电力系统在一定程度上会受到不同程度的危害，所以为了保证安全，必须受到控制，同时起到保护作用。

关键词：电力系统；谐波；继电保护；影响

1导言

随着分离系统在配电网络中的负载逐渐增加，配电网中的常见故障变得越来越普遍，而部分常见故障是由谐波电流引起的。根据电网运行中谐波电流的检测和整流工作经验，分析了谐波电流的应用。本文首先分析了配电网中谐波的危害，然后分析了现场谐波检测中遇到的问题，最后明确提出了解决谐波检测的建议和对策，以提高供电系统的供电质量。

2电力系统谐波对继电保护的影响

出现在供电系统中的谐波电流会严重损害电气设备，甚至会引起电路短路故障。另外，大量的谐波电流，会加速电气设备的消耗，缩短电气设备的使用寿命。具体来说，供电系统的谐波电流对继电保护装置的影响主要具有以下几个方面。

2.1谐波对距离保护与整流型继电设备的影响

当供电系统中出现常见故障问题(例如系统中的谐波)时，误差值将主要表现出基本阻抗值和谐波阻抗值之间的较大特性。另外，由于谐波电流在电流量中所占的比例较大，为了更好地防止继电保护装置出现错误操作，有必要采取针对性的对策来解决谐波电流。科研上，以5为分界线，当供电系统中的谐波电流分量小于该值时，供电保护装置不会受到很大影响。检查供电系统中的谐波电流分量后，发现在许多情况下该值都超过了5，这表明继电保护设备会受不同程度的影响。另外，谐波电流的出现也会对整流器型继电保护装置造成不同程度的危害。例如，当三相谐波电流在供电系统中表现出不同且不对称的加密条件时，则较大的谐波电流会出现在负序滤波设备中。此外，通过增加分相控制回路来解决谐波电流后，将增加交流脉动，这将导致操作错误和继电保护装备中的无启动现象。

2.2谐波对继电器与自动装置产生的影响

当继电器设备中有一定量的谐波电流时，在基波设定标准下，电磁感应继电器设备可以在谐波电流的作用下启动。但是，当继电器设备连接到谐波电流后，会引起出现正误差值，这很容易引起底部电压继电器设备的错误操作。一般来说，电磁感应继电器设备，运作速度相对较慢，对定制误差值的要求也相对广泛。其中，当谐波电流分量小于10时，磁感应继电器设备不易因谐波电流而造成过度损害。但是，必须注意的是，如果谐波电流分量较大而谐波电流的衰减系数速率较慢，则磁感应继电器设备将出现错误操作且无法启动的可能，这将引发供电系统中的电路故障，危及供电系统的正常运行。

2.3谐波对负序量启动元件的影响

一般来说，继电保护设备的启动量主要以电网负序电流的增加为基础，这还包括线路和直流变压器设备的主保护。对于这种继电保护设备，如果供电系统中存在谐波电流，将会对其工作状态产生很大的影响，一旦在维护控制回路中输入了异常电流或工作电压，则不可避免地会引起错误启动或操作错误。

3电力系统谐波产生的危害

3.1绝缘层的脆化速度加快，从而缩短了功率电容器和其他电气设备的使用寿命

在电网谐波电压的直接或间接影响下，功率电容器产生了一些未使用的输出功率。此输出功率会损坏电气设备的绝缘层，并严重损害其使用寿命。另外，在谐波电压的连续作用下，功率电容器的电流逐渐膨胀，功率电容器的温度也升高。这种情况会直接导致功率电容器在短时间内应用过度，大大缩短使用寿命。

3.2危害电网设备运行，降低效率

谐波电流会从多个层面危及电气设备的正常运行。例如，谐波电流将引起功率电容器的局部放电，这将使功率电容器设备的各个绝缘层过早脆化导致电气设备产生额外的输出功率耗损，这种情况直接危及电网设备的所有正常运行工作。此外，谐波电流还会导致一些无法避免的电力组件额外损失，降低了所有电网运营的高效率。

3.3电气设备检测器的操作受到影响，从而损害了电网的安全性

当谐波流经继电保护设备或电网中的其他二次设备时，这些设备将受到影响，导致电气设备测试仪器检查到的数据信息不准确，特定的数据信息出现数据误差的现象，甚至会导致继电保护设备发生错误操作，严重危害电网的安全性，影响日常生活生产用电。如果谐波电流没有及时消除，继续积累，则电网中运行的每个电气设备的各种标准值会变得越来越无法准确测量，严重影响电能质量。

4电力系统中的谐波应对策略

谐波电流对供电系统的继电保护设备具有极大的危害。因此，必须采取以下预防措施。

4.1为了更好地避免串联谐振的主要参数，必须适当改变供电系统对地的容抗，改变变压器本身的感抗特性。为了更好地防止串联谐振的发生，可以在零序控制回路中释放一定程度的减振。因此，在整个运行过程中，设计方案方法可以选择以下方法，即:①持续改进供电系统本身的接地电容器。②有目的地选择电压互感器，或选择技术精湛的磁感应电压互感器。③将消谐预制件或阻尼电阻连接到磁感应电压互感器接口的三角形绕组端,我公司电站13.8kV母线及发电机出口母线上的微机消谐装置和流域厂用系统10kV母线上的微机消谐装置均是采用这种原理。④采取有效措施避免仪表变压器设备中性线接地。⑤在接地之前，必须将消弧线圈设置在供电系统的中性线处。

另外，将消谐预制组件或元器件放置在磁感应电压互感器的三角绕组电阻端，并采用瞬时间歇方法将三端双向可控硅开关连接到电压互感器的设备中，以确保可以在接线的电压互感器设备的三角绕组末端瞬间完成。在工作过程中，零序电阻的应用促进了串联谐振供电系统控制回路中阻尼电阻值的增加，有利于零序电压的操纵。

4.2继电设备采取对策，可以合理地抑制设备整个维护过程中谐波电流的形变。一般来说，有3个关键指标值可用于评估继电保护装置的特性，即灵敏度，速动性和选择性。在实践中，可以看到索引值发生恶性变化的主要原因是工作电压和电流的输入波形会导致其变形。为此，需要从以下多个方面进行解决:①根据三次谐波工作电压的应用，形成一个100%的电动机定子保护接地管理系统。在此整个过程中，应充分利用三次谐波电势差来构建电动机定子保护接地系统，合理地防止由于零序基本电压上的组件维护不及时而引起的过电流保护问题。②要仔细检查谐波电流的变形波形，特别是其正负的不对称特性。直流变压器设备的差动保护一般由二次谐波完成，变压器设备的浪涌电压的高次谐波的成分非常大，并且主要由二次谐波控制。基于此，有必要开发一种继电器设备，该继电器设备可以使用二次谐波合理的制动系统的磁感应变压器，以免发生故障，从而避免由励磁电流引起的操作错误。

5结语

供电系统中的谐波电流对继电保护装置存在较大的影响，容易引起操作错误和误操作现象的出现，危害供电系统的安全，对供电系统的安全运行产生极大的危害，因此有必要主动分析影响并为此制定对策，以确保供电系统安全运行。

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