諧波對繼電保護(hù)的影響與應(yīng)對策略

閆莉

摘 要：社會經(jīng)濟(jì)取得迅猛發(fā)展，涌現(xiàn)出大量的新型電氣裝置，這使得國家電網(wǎng)和經(jīng)濟(jì)增長有很大的影響。電網(wǎng)逐漸與人們的生產(chǎn)生活接軌，同時也增大了非線性負(fù)荷以及電網(wǎng)諧波量。電力系統(tǒng)由于產(chǎn)生如此多的諧波量，對電力設(shè)備造成了不同程度的影響，這點(diǎn)主要表現(xiàn)在繼電保護(hù)設(shè)備方面。本文針對諧波如何影響繼電保護(hù)裝置這一問題展開詳細(xì)分析，最后分析了具體的改進(jìn)策略。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)設(shè)備；諧波；應(yīng)對策略

電網(wǎng)需用到各種電力設(shè)備裝置，諧波是人們當(dāng)前最為關(guān)注的問題。電力系統(tǒng)如果出現(xiàn)了諧波，將直接影響繼電保護(hù)的運(yùn)行狀態(tài)，安全自動裝置也不能照常使用，電力系統(tǒng)將失去原有的穩(wěn)定性，甚至可能存在各種安全隱患。眾所周知，諧波容易造成污染問題，因此必須采取應(yīng)對措施，這樣才能使電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

一、諧波的概述

諧波由聲學(xué)演變而來，其簡稱為HW。從電工學(xué)角度來分析，諧波是指電氣量產(chǎn)生的正弦波分量，其頻率一般比基波大。諧波不一定是基波整數(shù)倍，研究學(xué)者稱其為分?jǐn)?shù)諧波，也叫做間諧波。如果間諧的頻率比工頻低，則稱之為次諧波。運(yùn)行中的電力系統(tǒng)，若產(chǎn)生諧波，最大因素便是非線性負(fù)載。非線性負(fù)載一旦介入，電力系統(tǒng)的電流、電壓將導(dǎo)致高次諧波的出現(xiàn)。電力系統(tǒng)如果產(chǎn)生了諧波，對供電質(zhì)量有很大影響，情況比較危急時，電網(wǎng)安全將得不到保障，這也是人們對諧波如此畏懼的原因之一。

二、電力系統(tǒng)諧波對繼電保護(hù)的影響

（一）諧波可影響距離保護(hù)，以及整流繼電設(shè)備

電力系統(tǒng)難免出現(xiàn)問題，包括諧波電流也很常見，這樣容易導(dǎo)致阻抗值不符合基波阻抗值。諧波分量最常出現(xiàn)在電流中，必須立即濾波處理，否則繼電設(shè)備容易出現(xiàn)誤操作。經(jīng)相關(guān)部門調(diào)查，發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)只有5%的諧波量時，諧波并不會影響到繼電保護(hù)設(shè)備。然而，實(shí)踐卻事與愿違，大部分電力系統(tǒng)都大于了5%的諧波含量。這樣一來，諧波將影響繼電保護(hù)。與此同時，諧波也會對整流繼電設(shè)備造成不同程度的影響，諧波如果出現(xiàn)在電力系統(tǒng)電流中，三相諧波不會一直保持對稱，負(fù)序?yàn)V波設(shè)備也可能出現(xiàn)諧波。對于裂相回路來說，諧波可以被放大，直流脈動同樣如此，致使繼電保護(hù)在操作過程中出現(xiàn)失誤。

（二）諧波對繼電器與自動裝置產(chǎn)生的影響

對電力系統(tǒng)而言，繼電設(shè)備一旦出現(xiàn)基波整定或諧波，繼電設(shè)備很容易被啟動。然而，諧波電壓只要進(jìn)入了繼電設(shè)備，正誤差最可能出現(xiàn)，此時低壓繼電設(shè)備很容易出現(xiàn)失誤。想要快速啟動電磁繼電設(shè)備的話，一定不能出現(xiàn)很大的定值誤差。諧波只要不超過10%的含量，很容易影響到繼電設(shè)備，且其影響力相當(dāng)大。值得注意一點(diǎn)，諧波超過一定含量，且次諧波逐漸衰減時，一旦電磁繼電設(shè)備發(fā)生誤操作，電力系統(tǒng)將無法正常運(yùn)行。諧波是故障錄波設(shè)備不能正常啟動的主要因素，它可影響頻率儀的最終測試值，降低其準(zhǔn)確度，同時還可導(dǎo)致設(shè)備合閘出現(xiàn)極大的誤差角。

（三）諧波會影響負(fù)序量元件，包括微機(jī)線路等

通常，電網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置更多以負(fù)序電流增量為主，其組成部分包括兩個：一個是線路保護(hù)，另一個為變壓設(shè)備保護(hù)。電力系統(tǒng)可由不同的方式組成，諧波干擾是一個重要問題，在濾波器的作用下，將出現(xiàn)電流以及電壓。保護(hù)回路出現(xiàn)了諧波，很難正確操作保護(hù)設(shè)備，甚至導(dǎo)致操作失誤。微機(jī)線路可經(jīng)常看到保護(hù)設(shè)備，它包含了不同的啟動元件，最常見的有負(fù)序以及突變量。這些元件都可當(dāng)作門檻電壓量，也可稱其為電流量，甚至是啟動量。經(jīng)大量實(shí)踐證實(shí)，諧波可影響這些啟動量，這樣就很難準(zhǔn)確判斷出保護(hù)回路、邏輯回路等，由此導(dǎo)致誤操作的發(fā)生。

三、諧波對繼電保護(hù)影響的應(yīng)對措施

慎重選擇繼電保護(hù)裝置，以防諧波對其產(chǎn)生影響，了解繼電器的運(yùn)用原理，包括相應(yīng)的電氣元件，最常見的有比相判斷，還有過零點(diǎn)檢測等。為了使變壓器實(shí)現(xiàn)差動保護(hù)，可采用二次諧波，飽和變流器應(yīng)用最多，它可以保護(hù)繼電器。當(dāng)然，容抗或是感抗也經(jīng)常出現(xiàn)在二次系統(tǒng)中，由此便有了諧振的出現(xiàn)。由此可見，系統(tǒng)固有頻率必須與頻率帶相距較遠(yuǎn)，只有諧振不再出現(xiàn)過電壓，繼電器才能變得更加可靠。

繼電保護(hù)主要包含兩種濾波器，其一為軟件濾波器；其二是硬件濾波器，其中有源濾波器最為常見，還有一種無源濾波器。它們主要用于處理濾波，以防諧波造成嚴(yán)重干擾，具體可采用以下方法：對于有源濾波器來說，它還有一個別稱（主動式濾波器），它產(chǎn)生的諧波電流，方向與諧波相反，但大小是相等的，這樣便可將系統(tǒng)的諧波徹底消除。這種濾波器的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣，只是需花費(fèi)較高的成本。無源濾波器的另一稱呼：被動式濾波器，它主要是將電容器串聯(lián)在濾波電抗器當(dāng)中，一旦出現(xiàn)諧波頻率，便可形成低阻抗回路，這樣就能吸收這種頻率所發(fā)出的諧波，使系統(tǒng)諧波下降。無源濾波器一般用于補(bǔ)償電容器，只是無源濾波器不能廣泛使用，但對于階次比較單一的諧波，它可以完成濾除。因此，應(yīng)用濾波器過程中，必須從實(shí)際情況出發(fā)，選擇合適的濾波器。

設(shè)備如果產(chǎn)生了諧波，必須合理調(diào)節(jié)其電源加裝功率，也就是說制造設(shè)備過程中，必須先考慮這點(diǎn)，這樣才能使諧波問題得以解決，以防諧波對控制電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染。

諧波分析很有必要，想要得到電流數(shù)據(jù)必須使用AD卡，各次諧波參數(shù)需用到傅立葉變換，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后可得到結(jié)果，這樣便可將諧波消除。不過計算電抗器，或測試現(xiàn)場諧波時，過程比較復(fù)雜，它只能用于固定負(fù)載，一旦負(fù)載發(fā)生波動，將影響到濾波效果。只有認(rèn)真分析參數(shù)，結(jié)合實(shí)際的運(yùn)行狀況，功率因素如果明顯下降的話，諧波是最大的誘發(fā)因素，通過以上途徑，有利于電網(wǎng)更快、更穩(wěn)定地運(yùn)行，因此該問題值得引起重視。

四、結(jié)語

廣泛應(yīng)用電力電子技術(shù)之后，諧波污染成為配電系統(tǒng)的主要問題，它使得繼電保護(hù)系統(tǒng)無法安全運(yùn)行。只有充分運(yùn)用當(dāng)前的技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化繼電保護(hù)的各種性能，正確區(qū)分諧波，才能避免繼電保護(hù)受到諧波的影響。

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