電力系統諧波對繼電保護的影響

牛原

（國網天津市電力公司寧河供電分公司，天津301500）

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。

1 諧波對繼電保護系統的影響

在電力系統的正常供電過程當中，如果繼電器的工作性能降低，保護動作出現異常，電力系統的防護裝置經常會出現不良的互動問題，甚至無法正常工作。因為不同繼電器的工作原理和設計性能存在一定的差異性，因此諧波的影響程度也各有不同。

在高壓直流系統當中，諧波對電力系統所產生的故障影響相對較大，因此在整個供電系統內部會對機電設備造成更加嚴重的影響，這是直接造成電氣設備無法正常穩定工作運行的主要原因，同時也加大了電力系統內部的損耗，導致輸電線路產生了不良的老化問題。由此可見，諧波對電磁型繼電器所產生的影響非常明顯[1]。

對于電磁型繼電器來講，當供電線路內部的諧波含量相對較低時，整體的動作誤差相對較小。但是，因為電力系統繼電器是依照整體電流和基波電壓來確定是否產生動作，因此，基于這一工作狀態下諧波對繼電器工作的影響相對較大。針對電流繼電器諧波的存在，會直接造成繼電器的防護系統出現畸動問題，同時因為諧波異常電壓的干擾，基波整體的工作數值大于實際動作數值，會出現繼電器拒動以及電壓繼電器出現誤動等不良問題。例如，在空載變壓器工作過程中內部的諧波含量相對較高，會直接造成供電線路產生的電流分量過大，進而產生非常明顯的繼電器誤動問題，這將直接造成線路斷路器跳閘。

2 諧波對整流型繼電系統以及距離保護系統的影響

由于機波阻抗值的誤差值相對較大，同時電力系統內部的諧波電流分量相對較小，如果沒有對濾波進行及時的處理，不但會直接造成電力系統繼電設備產生誤動問題，同時還很有可能會造成誤操作問題。通過電力系統工作人員的調查分析，可以看出電力系統的諧波含量較小的情況下，諧波對保護設備的影響相對較小，但是在實際的供電工作中，由于供電線路外部環境因素的影響，電力系統的諧波含量通常情況下會超過標準數值，進而會對機電保護器系統的保護功能產生一定的干擾。當電力系統電流存在大量諧波的情況下，由于三相諧波不對稱或者是不相等的問題，外加上機電防護裝置附近存在并聯電容，對諧波的放大作用會造成供電裝置產生更大的諧波問題，整體的供電穩定性受到了一定的影響，嚴重的情況下會直接造成電力系統的繼電防護出現誤操作問題[2]。

電力系統供電過程中，電網繼電保護裝置主要由通過電力系統、電壓系統和線路主保護系統所構成，供電電流增加的情況下諧波干擾問題表現非常明顯，電力系統的諧波會直接造成供電電壓產生異常，同時會直接影響到電力系統的保護回路，造成設備出現誤操作問題。除此之外，因為電力系統的線路防護系統設備產生故障，內部的工作原件啟動受到了電力系統諧波問題的干擾，整個電力系統的邏輯電路和防護電路出現中斷，進而影響整個繼電保護工作的性能。

3 系統諧波問題的應對措施

為了有效提高供電系統運行工作的安全性和穩定性，有效降低諧波對電網供電所產生的不良影響，充分保證供電系統內部電氣設備的工作安全性，相關供電單位制定出了相應的問題解決措施。

3.1 杜絕電力系統諧波振蕩電壓

為了保證電力系統供電安全性和穩定性，需要有效轉變諧波互感器感抗性能以及電力系統內部的容抗大小，防止電力系統的諧波之間形成參數匹配問題。除此之外，在預防諧波產生共振的情況下，還需要有效提高電力系統的連續回路阻尼大小。因此，相關電力工作人員在進行系統設計時，為了有效保證電力系統設備的正常穩定供電和運轉，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，同時增加電力系統的電容大小，在電力系統的三角位置接入電阻，可以有效預防電力系統覆蓋設備中心點之間產生接觸，同時在電力系統的中性點區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[3]。

在電力系統互感器的三角區域范圍內，通過設置對應的元器件和消除諧波的元器件，同時電力系統內部通過瞬間斷續的控制方法，將電力系統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、電壓互感器設備的工作穩定性，進而產生瞬間斷續的良好工作效果。在實踐工作當中，通過連續電阻的有效使用，提高了電力系統內部諧振回路阻力的電阻值大小，進而保證電力系統控制工作的有效性。在電力系統電壓互感器、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，因此在電力系統的阻力數值大小為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短接，可以看成電阻阻力的數值為0，此時諧波不會對電力系統的檢測和機電防護設備產生不良的影響。因此，在實際的供電系統當中，互感器三角區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的多頻率諧波共振問題，而且還可以對電力系統的諧波共振基地和電力系統的區分提供良好的保障。

3.2 應對電力系統諧波變形

在電力系統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生的形變原因，同時還需要使用電力系統的三次諧波來建立接地保護系統，防止電力系統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，對繼電器系統工作形成良好的防護作用，有效地避免電力系統繼電器產生錯誤、保護動作問題。從基礎上來防止系統永流產生的誤操作問題。

在電力系統的諧波防護路中，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定工作和運行，在超高壓電網的高級防護過程中，通過輸入信號的方法來有效消除內部所產生的不良諧波問題，從而有效預防諧波對機電保護所產生的不良影響，進而在110 kV 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定工作和運行[4]。

4 結束語

綜上所述，在電力系統的供電工作中，相關供電單位需要對系統諧波產生的影響加以充分的重視。重點針對諧波對繼電保護所產生的影響進行合理的控制。除此之外，在電力系統的供電過程中，諧波問題還會造成電壓、電流以及阻抗等方面的問題。因此，針對繼電保護工作，必須要有效預防受到外部環境因素的影響，對繼電保護裝置存在的各種異常問題有效解決，最大限度地提高供電工作的質量和效率。