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

周麟 张倩男

内蒙古电力（集团）有限责任公司巴彦淖尔电业局乌拉特前旗供电分局 内蒙古巴彦淖尔市 015000

摘要：随着新型电力设备的广泛运用,给电力系统增加了大量的非线性负荷,电力系统长期在负荷作用下运行会产生谐波,电力系统谐波会影响电力传输,导致电力受损,质量下降.尤其是高压电力输送,电力系统谐波的负作用更加大,设备长期在不稳定的工作环境下运行,设备损毁严重,寿命下降.因此在电力系统的施工过程中,要重视电力谐波的影响,电力人员需要重视,提高继电保护功能,尽量消除谐波以免其影响电力系统功能性。

关键词：电力系统；谐波；继电保护

新型电力设备在电力系统中的应用造成非线性负荷的增加，电力系统在负荷压力下的运行会产生大量的谐波，谐波将会对电力系统的运行产生较为严重的影响。直接导致电力质量下降。特别是高压电力输送中，电力系统谐波破坏性更强。谐波会使电力系统运行出现异常。电力设备损坏严重，寿命和性能下降。谐波导致的不同程度电力系统事故，需要电力人员特别的对待，强化继电保护功能。找到消除谐波的方式成为电力系统完善的重点。

1 、谐波和继电保护概述

根据国际标准电工定义可知，谐波是正弦波分量并处于一个周期电气量中。通常情况下谐波的频率是基波的n倍（n为整数）。近年来学者对于谐波的研究越来越多，其中一些学者在分数谐波中纳入非基波整数倍的频率，却在次谐波中纳入工频以下的频率。实际当中主要是谐波影响继电保护，谐波产生于电力系统中，是在电力系统连接电气化汽车、办公电子设备、电弧设备、非线性负载等非线性负荷过程中产生的，进而影响了系统的正常电压、电流，最终形成较高的谐波。而在电力系统中产生谐波后就会威胁经济性运行、电力系统安全性、电能质量水平。所以，当前电力系统运行中亟待解决的一个问题就是谐波污染。

继电保护在电力系统运行中发挥着重要的作用，电力系统某一环节出现故障或者问题时，就需要运用继电保护装置迅速隔离故障，进而将事故影响范围控制在一定范围内，保证其他环节不受到影响，最终达到保证电力系统稳定运行、正常运行的目标。实际当中检验状态是继电保护装置的主要功能，并以设备中的状态检修参数为依据实现调整和试验功能，进而保证电力系统中的问题能够被及时的发现和解决。电力系统运行中要将电力系统故障损失控制在最低，就应当科学、合理的运用继电保护装置，进而使得供电效率负荷要求。这个过程中，应当充分考虑和排除因谐波而造成的影响，在熟练了解谐波继电器保护装置构建影响的情况下，采取有效的防护措施。

2.电力系统谐波对继电保护的影响

        2.1静态机电设备

        在电力系统中静态机电设备的运用比较广，因为静态继电器对于降低谐波的影响有一定的作用。静态保护装置包括固态继电器和静态继电器，两个交流电量的相位比较比较是微分比相器和积分比相器的比较，而在电器设备运行中谐波会对比相器的正常运行产生影响。因此，在比较两个电量时，如果其中一个具有谐波分量的条件就会切割方波，但是因为电压达不到预期电压值，电压就难以翻转。而两个交流带电已经转化成方波，在微分电路上形成脉冲，如果此时系统受到谐波的影响，微分脉冲就会增加。在增加交流电的情况下，就容易出现保护装置误动作，使得静态机电设备受到影响。

        2.2整流型机电设备

        以整流输入交流电或几个交流量最终整流而成的就是整流型机电设备，而其继电器的动作原理是电流信号和动作判断。如果某个电阻器拥有两个电气量的环形整流比相器，此时电流回路中出现谐波，其动作路径就会改变，出现一个规则的圆弧，而谐波量的增加也使得曲线上的凹凸点更加复杂。因此，在整流型机电设备中出现谐波，电流回路中含有谐波分量电流，就会增加整流比相器输出量的交流分量，并对继电器的工作路径产生影响。

        2.3电磁型机电设备

        虽然整定值会受到谐波的影响，但是如果谐波含量在一定的范围内，就不会增加整定值的误差。继电保护装置的基础就是基波电压或者电流整流，其动态作用的变化不会太大。但是如果继电设备中出现了谐波，并发生误动，在电压机电设备中其动作值就会因为高于基波的整值而产生拒动。当然，也有可能是空载变压器的切头中出现谐波，此时在谐波分量的影响下继电器也有可能产生误动，造成断路器跳闸的情形。因为电磁型继电器对定值误差的要求不高，所以如果谐波含量不超过10，其受到谐波的影响就比较小。但是如果谐波含量比较大，而且各次谐波衰减比较慢，出现电磁型继电器误动就会造成严重的系统事故。

        2.3.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.电力系统中抑制谐波的具体措施

        3..1加入滤波器的应用

        在电力系统中，有效抑制谐波产生和蔓延的主要方法就是在其中加入相应的滤波器。滤波器是由电容、电感以及电阻组成的滤波电路，它可以对电源线中的特定频率以及线路进行有效的整合，从而对特殊波频信号进行消除工作。从现阶段来说，数字滤波器是比较有效的一种滤波装置，它与模拟滤波器相对应，将电力系统中的运行线路当成一个变量，并且对外界的输入信号进行有效的处理，将输入信号的波形采取有效的倒置工作，从而实现频谱修改的目的。

        3..2无源谐波的治理

        无源谐波的治理过程主要是将电抗器与电容器串联到一起，并且形成一定的回路，在这个回路上，它的谐振频率需要设定到不同的振动点上，从而达到滤除多次谐波的目的，在电力系统的运行过程中，这种工作的方法造价成本是非常低的，而且操作简单，市场需求非常大，许多高次谐波采用的都是这种治理方式，但是在无源谐波的治理过程中，它的滤波效果并不是很突出，谐波不能得到有效的消除，还会存在与系统谐振的可能，需要有关人员从综合方面进行考虑和选择。

结束语

        近些年来，随着电力电子设备在电力系统中得到大规模运用，供配电系统日趋复杂，对保证电力系统正常运行的继电保护产生了极大的影响，谐波问题开始为人们重视。对于继电保护本身而言，应尽量减少外界干扰。因此，对出现的故障和设备的不正常运行应及时处理，保证电力系统中的继电保护能够正常工作。

参考文献

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