淺談電力系統諧波對繼電保護的影響

摘 要：近年來，隨著電力系統的快速發展，新型電力設備在繼電保護中得到廣泛的應用，電力系統中諧波問題受到人們的關注。要對電力系統諧波進行有效的監控，能夠根據電力系統實際運行狀況，強化繼電保護理論研究，增強現場試驗效果，能夠對電力系統中諧波影響繼電保護提出相應的建議，電力系統諧波將會影響到正常生產生活的安全性。

關鍵詞：電力系統諧波;繼電保護;影響

當前，隨著中國電力行業的整體發展速度不斷加快，很多新型的電氣設備大量投入到了電力系統工作當中，同時大量的非線性負荷存在于供電電網當中。供電系統在工作過程當中產生的諧波問題，會直接造成整個供電系統的穩定性下降，同時也影響人們的用電質量。在高壓直流供電過程中，如果電力系統內部出現不良的短路問題，則諧波對電力系統所產生的影響，會直接造成各種電力設備出現故障，同時也會使機械設備的使用壽命縮短。當電力系統內部的機電保護設備和相關工作裝置出現畸動的情況下，對整個電力供電安全性和穩定性會帶來嚴重的影響，甚至有可能會造成更加嚴重的電力癱瘓事故。因此，在電力系統的實際工作過程中，必須要依照繼電保護機器自動裝置的工作原理，有效地控制諧波所產生的不良影響，保證供電網絡的正常穩定工作和運行。

一、 電力系統中的諧波與繼電保護概述

所謂諧波主要是指在電流中含有的頻率為基波整數倍的電量，在非正弦周期性傅里葉級數分解后，基波頻率電流也會產生較大的電量。例如，在高壓直流電量傳輸的過程中，一旦電路系統出現短路故障，電力系統就會受到諧波帶來的影響，進而使電力設備受到損壞，同時很大程度上將減短絕緣設備的使用壽命;一旦繼電保護設備或是相關裝置發生拒動，會對整個電力系統造成安全影響，最終引發嚴重的電力事故。因此，在電力系統運行中，需嚴格依據繼電保護原理和自動裝置的原理，控制諧波對電力系統產生的影響，確保電力系統的穩定運行。

二、 電力系統諧波對繼電保護的影響分析

（一）靜態繼電器

靜態保護下的繼電器會進行無機械運行。繼電保護裝置能夠有效地將諧波進行分離去除。交流電路在微分比相器的應用上受到諧波分量的影響。同時根據比相器在正負極周性相比，相同的電量會導致不同的諧波分量。利用方波將電壓進行控制，再觸發器上造成拒動保護。電力系統中消除諧波的方法有很多。要限制震蕩電壓的產生。根據諧波參數，改善電網對互感器的感抗效果。采用零序回路的方法對諧波進行限制。電網對地電容效果也會在中性不接地的情況下制定限制條件。在中性點處經過消弧線圈處接地;在互感器高壓側中性點經電阻接地或者經大電容接地。在互感器上設置諧波消除裝置，并且要阻斷觸發器電壓雙向控制，這樣保證電壓互感器能夠在瞬間完成諧波消除。同時在雙向控制中諧振回路阻尼將會根據自身的零序電阻調整進行諧波振動的釋放。外接阻尼電阻為零的時候，不能夠影響到繼電器的運行，同時要時刻關注諧波分量的產生。繼電保護裝置能夠多元化進行諧波的控制解決。并且不會影響到電力系統的正常運行。及時地檢測諧波，消除諧波影響，對于提升電力系統運行效果具有重要的影響。

（二）電磁型機電設備

在運行中，整定值會受到諧波的影響，諧波含量就會在特定的范圍中，不會增加整定值誤差范圍。繼電保護裝置的基礎則是基波電壓以及電流整流，其動態作用之間的變化相對較小。而如果在繼電設備中存在諧波問題，并且出現動態問題，電壓機電設備中的動作值就會在大于基波的作整值，進而出現拒動的問題。而在實踐中，在空載變壓器的切頭中也會出現一些諧波問題，在這個時候諧波分量就會給繼電器帶來一定的影響，進而導致其出現誤動等問題，導致斷路器跳閘的問題。

（三）針對整流型繼電設備與距離保護的影響

在電力系統出現故障時才能激發系統的繼電保護功能，通過繼電器的保護有效地將故障排除在外，來保證電力系統的正常運行。當電力系統出現障礙時，基波的阻抗值以及誤動值比較大，諧波便會產生較大的電流分量，而出現過多的濾波阻礙電力系統中繼電器設備發揮其保護作用，若濾波處理不及時，不僅會導致繼電設備出現誤動，還可能產生誤操作的狀況。電力系統相關數據表明，當諧波在小于5%的情況下對繼電保護設備的影響較弱;因此，諧波含量低，才能確保繼電保護系統的正常運作。但在電力系統實際運行中，由于各種因素的影響，從而導致諧波的含量常高于5%，因此，諧波對繼電保護設備中的整流型系統與距離保護系統的影響往往較大，在電流內存在諧波的情況下，三相諧波有著不相同等特點以及不對稱特點，若在電力系統繼電保護設備附近設有并聯電容器，就會對諧波進行放大，進而使濾波裝置產生更大的諧波，使電流脈動巨大變化，導致繼電保護對電力系統產生錯誤的操作。

（四）在感應型繼電器中諧波造成的負面影響分析

就一般情況來講，感應型繼電器中的可動部分具有比較大的慣性，所以通常動作的速度都相對不快，因而受到的諧波轉矩影響也不太大。這一類的繼電器在受到磁場作用之后，其圓筒或者圓盤就會有感應電流產生，而這種感應電流在與另外一種磁場進行相互作用后就會產生能夠推動圓筒和圓盤轉動的電磁轉矩。通過對電流頻率的增加以及各次諧波電流產生轉矩的研究實驗表明，其產生的轉矩是可正可負的，在這樣的情況之下繼電器產生拒動或者誤動都是極有可能的，而這個后果會依據諧波分量的有效值和各同次頻率諧波間的相位差來決定。

三、 結語

電子系統諧波對繼電保護產生的負面影響是比較大的，相關部門及技術人員應予以高度重視并致力于采取措施解決這個問題。在電力系統未來的發展中，諧波問題將會成為一個比較明顯的障礙，只有不斷與時俱進，加強對這個問題的研究并發展相關技術措施，重點關注受諧波影響較大的繼電保護設備，才能促使電力系統的發展更加安全。

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作者簡介：

張智平，國網南京供電公司。