電力系統(tǒng)諧波對繼電保護的影響(1)

魏海平

摘要：電力系統(tǒng)中諧波的出現(xiàn)不僅降低了電壓正弦波的質量，而且影響了電網(wǎng)的正常運行。因此，在實際運行中，應采取多種措施解決電力系統(tǒng)諧波的負面影響。諧波和功率因數(shù)降低、電磁干擾被稱為電力系統(tǒng)的三大危害，因此研究電力系統(tǒng)諧波對繼電保護的影響及對策具有重要意義。

關鍵詞：電力系統(tǒng);諧波;繼電保護;影響

1電力系統(tǒng)諧波概述

1.1諧波的內涵

根據(jù)流行的定義，諧波是指周期性電量的正弦波分量，其頻率是基波頻率的整數(shù)倍。一般來說，諧波的頻率往往比基波高，因此它被稱為高諧波。諧波對電力系統(tǒng)的影響很大，不僅降低了電壓正弦波的質量，而且影響了電網(wǎng)的正常運行。隨著電子設備的廣泛應用，電力電子設備的普及應用，變頻調速設備、工業(yè)電爐和電力機車等非線性負荷的增加，電力系統(tǒng)的諧波問題越來越嚴重。

1.2諧波的負面影響

1.2.1繼電保護和自動裝置的影響

諧波對繼電保護和自動裝置的影響會使主變壓器和母線復合過流保護復合電壓閉鎖元件開始出現(xiàn)故障，容易引起跳閘事故。如果錄像機出現(xiàn)故障，實際記錄會出現(xiàn)錯誤，通訊會干擾諧波電磁和靜電感應。諧波的干擾強度與諧波的電壓、距離、電流和頻率成正比。

1.2.2電源影響

研究發(fā)現(xiàn)，大約70%的電容器諧波故障，調和函數(shù)，如果電源線損壞，諧波將會改善，更高的諧波產(chǎn)生旋轉磁場產(chǎn)生的渦流旋轉電機鐵損增加，阻尼同步電動機過熱或感應電動機定子和轉子線圈產(chǎn)生附加銅損失。此外，還可引起振動力矩的諧波電流，使電機轉速有規(guī)律地變化。

2電力系統(tǒng)諧波對繼電保護的影響

2.1諧波可影響距離保護，以及整流繼電設備

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，否則繼電設備容易出現(xiàn)誤操作。經(jīng)相關部門調查，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設備。然而，實踐卻事與愿違，大部分電力系統(tǒng)都大于5%的諧波含量。這樣一來，諧波將影響繼電保護。與此同時，諧波也會對整流繼電設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，負序濾波設備也可能出現(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，致使繼電保護在操作過程中出現(xiàn)失誤。

2.2諧波對繼電器與自動裝置產(chǎn)生的影響

當一定量的諧波存在繼電設備中的電流時，則在基波整定條件下，電磁繼電設備可在諧波作用下進行啟動，但是，當繼電設備接入到諧波電壓之后，便會導致正誤差的出現(xiàn)，從而極易因此引發(fā)低壓繼電設備出現(xiàn)誤動作。通常來講，對于電磁繼電設備來講，其動作速度較為緩慢，并且對定制誤差的要求也較為寬泛。其中，當諧波含量小于10時，電磁繼電設備不會因諧波出現(xiàn)過大的影響。但是，需要注意的是，如諧波含量較大，并且諧波的衰減速度比較慢的情況下，電磁繼電設備便會有較大概率出現(xiàn)誤動作和無啟動等問題，從而引發(fā)電力系統(tǒng)出現(xiàn)相應的故障，影響電力系統(tǒng)的正常工作。

2.3諧波對微機保護產(chǎn)生影響

微機電源系統(tǒng)和微機的模擬量輸入回路是導致諧波對微機保護產(chǎn)生影響的兩個主要因素。微機保護工作出現(xiàn)異常時，很可能是微機模擬量的輸入回路含有諧波，所以，為了使諧波不會影響有用信號與干擾信號之比，在測量和控制用的微機系統(tǒng)中都會在A/D轉換器前裝設模擬式低通濾波器。

3系統(tǒng)諧波問題的應對措施

3.1杜絕電力系統(tǒng)諧波振蕩電壓

為了保證電力系統(tǒng)供電安全性和穩(wěn)定性，需要有效轉變諧波互感器感抗性能以及電力系統(tǒng)內部的容抗大小，防止電力系統(tǒng)的諧波之間形成參數(shù)匹配問題。除此之外，在預防諧波產(chǎn)生共振的情況下，還需要有效提高電力系統(tǒng)的連續(xù)回路阻尼大小。因此，相關電力工作人員在進行系統(tǒng)設計時，為了有效保證電力系統(tǒng)設備的正常穩(wěn)定供電和運轉，需要對電壓互感器設備的工作性能加以確認。通過改善電壓互感器體系，同時增加電力系統(tǒng)的電容大小，在電力系統(tǒng)的三角位置接入電阻，可以有效預防電力系統(tǒng)覆蓋設備中心點之間產(chǎn)生接觸，同時在電力系統(tǒng)的中性點區(qū)域可以直接取消接地，進而使用電阻和地面之間直接進行銜接。在電力系統(tǒng)互感器的三角區(qū)域范圍內，通過設置對應的元器件和消除諧波的元器件，同時電力系統(tǒng)內部通過瞬間斷續(xù)的控制方法，將電力系統(tǒng)互感器設備和可控設備之間進行有效的銜接，保證供電系統(tǒng)、電壓互感器設備的工作穩(wěn)定性，進而產(chǎn)生瞬間斷續(xù)的良好工作效果。在實踐工作當中，通過連續(xù)電阻的有效使用，提高了電力系統(tǒng)內部諧振回路阻力的電阻值大小，進而保證電力系統(tǒng)控制工作的有效性。在電力系統(tǒng)電壓互感器、阻力設備以及開關配置的諧波消除過程中，由于諧波消除的效果和阻值的大小成反比關系，因此在電力系統(tǒng)的阻力數(shù)值大小為0的情況下，整體的消除效果達到最佳。而雙向型可控瞬間連續(xù)短接，可以看成電阻阻力的數(shù)值為0，此時諧波不會對電力系統(tǒng)的檢測和機電防護設備產(chǎn)生不良的影響。因此，在實際的供電系統(tǒng)當中，互感器三角區(qū)域范圍內需要設置出相應的諧波消除裝置，這樣不僅可以解決供電過程當中出現(xiàn)的多頻率諧波共振問題，而且還可以對電力系統(tǒng)的諧波共振基地和電力系統(tǒng)的區(qū)分提供良好的保障。

3.2應對電力系統(tǒng)諧波變形

在電力系統(tǒng)的供電運營工作中需要對機電防護裝置進行有效選擇，對機電防護裝置的速度性、反應靈敏程度以及保護程度進行有效評價。在充分了解電力系統(tǒng)諧波惡化的情況下，要有效明確電流輸入過程中電壓波形所產(chǎn)生的形變原因，同時還需要使用電力系統(tǒng)的三次諧波來建立接地保護系統(tǒng)，防止電力系統(tǒng)由于機波檢測疏漏而形成不良的諧波變形問題。除此之外，在有效使用變壓器設備時，需要對相關的差動保護問題加以考慮，同時有效運用電力系統(tǒng)的高磁性波涌出的二次諧波成分。通過兩次諧波制動的方法，對繼電器系統(tǒng)工作形成良好的防護作用，有效地避免電力系統(tǒng)繼電器產(chǎn)生錯誤、保護動作問題。從基礎上來防止系統(tǒng)永流產(chǎn)生的誤操作問題。在電力系統(tǒng)的諧波防護路中，變壓器插動保護工作主要是運用速保、變流器、二次諧波來進行制動。對于高頻保護工作過程來講，需要將諧波比進行有效調整，保證高頻供電裝置的正常穩(wěn)定工作和運行，在超高壓電網(wǎng)的高級防護過程中，通過輸入信號的方法來有效消除內部所產(chǎn)生的不良諧波問題，從而有效預防諧波對機電保護所產(chǎn)生的不良影響，進而在110kV負序震蕩閉鎖單元當中，通過降低諧波互動問題來保證繼電保護裝置的順利穩(wěn)定工作和運行。

4結束語

諧波對電力系統(tǒng)繼電保護有很大的影響，諧波在電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，不僅降低了電壓正弦波的質量，而且還影響了電網(wǎng)的正常運行，因此，為了更好地促進電力系統(tǒng)繼電保護的運行，有必要采取各種有利措施，減少諧波對繼電保護的負面影響。

參考文獻

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