電力系統諧波對繼電保護的影響

陳澤明

【摘 要】在當前經濟社會發展的過程中，電力是不可或缺的一部分，電能的需求量隨著人們生活水平的提升也呈現出不斷增長的勢態。這就對電力生產提出了更高的要求，一旦發生停電的現象，就會影響到人們的工作與正常的生活。其安全性也成為潛在的危險。因此本文主要對電力系統中諧波對繼電保護的相關影響進行了分析，目的是為了促進我國電網更加安全與穩定的運行。希望對今后的研究工作帶來一定的幫助。

【關鍵詞】電力系統；諧波；繼電保護；危害

當前我國的電力系統正在朝著更快更好的方向發展著，新型電氣設備的應用讓電力系統呈現出嶄新的發展局面。在當前的社會生活中，電網也與非線性負荷相互接軌。但是問題也隨之出現，也就是說在電網運行的過程中，受到負荷的影響而造成諧波的出現，影響到電網的正常工作。電氣設備也就會隨之出現非正常運轉，電力系統造成短路的現象十分常見。輕則造成電力設備受到損害，重則引發安全事故的發生，設備的使用壽命也就因此不能得到保障。本文主要針對這一影響性的因素進行分析，希望相關人士予以采納。

1、電力系統中供電諧波對繼電保護的影響

1.1影響電磁型繼電器

如果諧波的含量低于百分之四十時，那么諧波的整定值出現的誤差就將低于百分之十，然而，由于繼電保護裝置的整定是根據基波電壓或者電流進行的，因此在分靜態狀況下必然會對諧波造成一定的影響。諧波存在的時候，就會造成電流繼電器出現保護拒動現象，如果繼電器被含有諧波的電壓作用時，那么電壓繼電器整定值要比其動作值低很多，所以就會引起電壓器的拒動。對空載變壓器投切時，往往會出現含量非常高的諧波勵磁通流，高次諧波分量會造成繼電器的誤動，一旦出現誤動，斷路器就會立刻跳閘。

1.2影響感應型繼電器

受磁場作用的影響，在感應型繼電器的圓盤或者圓筒內會出現感應電流，感應電流會與設備中的磁場產生相互會見的作用，進而出現電磁轉矩，造成圓盤或者圓筒轉動。感應型繼電器的可動部分由于具有較大的慣性，動作速遞相對比較慢，諧波轉矩對其造成的影響不是很大。根據電力莊家的測算，由于諧波產生的畸變電流中諧波分量會在繼電器磁盤內產生一定的轉矩影響，而繼電器的靈敏度隨著電流頻率的增加逐漸見降低，特別是在三次諧波和五次諧波電流造成的轉矩，很大程度上對繼電器的靈敏度產生影響，主要原因在于畸變電流在繼電器磁盤上造成的轉矩值與電流中各次諧波分量產生的轉矩與基波分量之和是相等的。因為諧波電流分量造成的轉矩值有正有負，所以繼電器有可能產生誤動，也有可能產生拒動，主要還是由諧波分量的有效值與諧波間相位差所決定的。

1.3影響整流型繼電器

諧波對整流型繼電器也會產生較大的影響，整流型繼電器的特點主要有：把輸入的幾個交流量進行組合，對組合進行整流，或者對一個輸入交流量進行整流，把所得的電流信號或電壓信號及其動作作為判斷的依據，決定繼電器的動作。通常相隔兩個∏/n時有凸點或凹點出現，如果諧波含量越大，那么凹凸的情況就越明顯。例如：假設兩個電氣量的環形整流比相器回路構成的方向阻抗繼電器，回路中如果含有諧波分量時，就會造成其動作特性的改變，由規則的圓形變為不規則的封閉曲線，并且在曲線中存在很多歌凹凸不平的點。如果輸電線路出現接地短路的故障，那么電流中的諧波含量也會增大，此時整流型繼電保護裝置會出現拒動。導致這一現象出現的主要原因是由于電流回路中含有諧波分量，環形整流比相器以輸出交流分量為主，導致繼電器動作特性不規則、不光滑，出現破損現象。所以，在繼電器的設計時，就要將諧波的影響考慮進去。

1.4影響靜態性繼電器

諧波對靜態性繼電器會產生一定的影響。靜態保護中主要運用的是兩種繼電器，一種是靜態繼電器，另外一種是固態繼電器。上述兩種繼電器的組成都是由無機械運動的相應器件構成的，這一裝置的重要作用就是將諧波消除掉。因此這也是人們比較關注的一個保護裝置。其原理是相位比較，在構成這一繼電器以后，相互之間的交流電量要想得到比較，就需要通過微積分比相器以及積分比相器來實現。上述的兩種比相器都處在諧波分量比相器的影響。以微分比相器為例，在交流電量的影響下，會轉化為方波，緊接著在微分電路的作用下出現脈沖，將其與其中的一個方波加以對比就會發現，諧波的存在會造成多個微分脈沖的產生，交流電量過零的概率也就會因此而產生，造成保護誤動的出現。

2、消除諧波的措施

通過上文的論述可知，諧波對電力系統的影響是很大的，因此需要采取有效的措施對諧波問題予以消除。要想消除諧波，有很多的方法，但是所有的方法并不是盡善盡美的，其中還不乏存在一些弊端。如果從整體性上來看，消除諧波的有效方法就是要對振蕩過電壓進行消除。具體的方法是將電網對互感器的感抗予以消除，緊接著，為了防止諧波共振的進一步發展，還要加以進一步的限制，主要采取的措施是零序回路或者將阻尼增加。筆者由此提出了以下幾點解決措施。一是要對電磁式電壓互感器予以慎重的選擇，重點以良好的性能為選擇重點。對電網的對地電容予以進一步的提高是第二個方法。三是要確保電壓互感器中的中性點與地面具有一定的距離，不能直接進行接觸。四是在互感器的三角繞組口的位置上安裝阻尼電阻以及消諧裝置，這樣也能在一定程度上起到消除諧波的作用。此外，還可以將中性點通過電阻進行接地處理，大容量接地也是可以的。

在互感器開口處的三角繞組端，設置消除諧裝置，可以通過瞬間斷續觸發接在電壓互感器開口的雙向可控硅，這樣就可以保證短接電壓互感器瞬間斷續，使得諧振回路阻尼以及系統自身的零序電壓在零序電阻的作用下增加，從而釋放出諧波振能量。如果阻尼電阻是接在電壓互感器開口三角繞組端進行消諧時，那么消諧的作用和外接阻尼電阻大小有直接關系，電阻越小，效果越好。電阻為零時，效果最好。在雙控硅瞬間斷續短接時，與外接阻尼電阻為零是一樣的，不會影響其他繼電器及自動裝置的運行。

3、影響感應型繼電器

受磁場作用的影響，在感應型繼電器的圓盤或者圓筒內會出現感應電流，感應電流會與設備中的磁場產生相互會見的作用，進而出現電磁轉矩，造成圓盤或者圓筒轉動。感應型繼電器的可動部分由于具有較大的慣性，動作速遞相對比較慢，諧波轉矩對其造成的影響不是很大。

結語

在當前社會發展的過程中，電力系統中電子電力設備的應用越來越大，因此配電系統能否正常工作就顯得愈發重要了。繼電保護在這一過程中受到的影響可以說是最大的，并且諧波對其產生的負面影響也極大的傷害了電力系統的正常運行。當前的人們已經愈發關注起了這方面的問題。本文主要對其中存在的幾個重點影響以及解決措施進行了合理的分析，希望對今后的工作能夠提供有效的幫助。

參考文獻：

[1]蔣娟.電力系統中諧波對繼電保護的影響[J].城市建設理論研究.2011（31）.

[2]趙安臨.電力諧波對電力系統的危害分析[J].山西煤炭管理干部學院學報.2011（4）.

[3]梁鐵兵.淺談諧波對繼電保護的影響及抑制措施[J].科技創業家.2011（12）.

（作者單位：國網山西省電力公司檢修分公司）