電力系統諧波對繼電保護的影響

陳志恒　胡斐　康寧

摘 要：對于電力系統來說，諧波的產生有著一定的危害，對機電型繼電保護裝置、微機繼電保護等方面都有著一定的影響，有關人員需要從有源諧波治理、無源諧波治理等方面進行設計，從而減少諧波對電力系統的破壞，延長它們的使用壽命。

關鍵詞：電力系統;諧波;繼電保護

0引言

電力系統是指由發電廠、輸電線路以及用電客戶端等環節構成的一種電能循環系統，它是通過電能生產以及傳輸等形式，從而有效的將不同的電力分配給相關的用戶，這是一個非常復雜的過程，其中涉及到了多個線路和系統結構。

1諧波產生的原因和危害

1.1諧波產生的原因

諧波是指一種周期性的一種頻率變量，它是對電力系統中電流的一種改變，而且諧波中還可以分為分數諧波、間諧波以及次諧波等不同的類型。對于諧波產生的原因，它主要是由電源、輸配電設備以及電力系統中的非線性負載構成的。首先，對于電源端產生的諧波來說，它是由于在發電過程中，三相繞組在制作上有著一定的質量問題，很難達到各個參數上的平衡，在不同的影響因素下，會造成一定諧波的產生，但是電源端所產生的諧波是非常少的，一般不會有太大的影響。其次，對于輸配電過程產生的諧波來說，很多時候都是由于電力變壓器導致的，這是由于變壓器在設計過程中，可能會考慮到經濟性等方面，忽略掉鐵心磁化曲線的影響，使其處于非線性的狀態，產生一定的諧波，在這種背景下，諧波電流通常來說所占額度較高，對于電力系統的影響也是非常大的。

1.2諧波的危害

從諧波的運行來說，它的危害性是非常強的，對于電力系統中的各個設備都可能造成不良的影響。首先，對于發電過程中的發電機和電動機來說，由于諧波的產生，可能會引發機械共振，致使發電機在運行過程中存在一定的振蕩力矩，并且嚴重影響電力設備的使用壽命。其次，諧波電壓在電力運行中會造成大幅度的正弦波變化，增加電能的消耗，加速絕緣老化，危害不同設備的負載以及電力系統的安全運行。除此之外，電網諧波還會對計量裝置造成不同的影響，使它的系數達不到正常要求，造成電網中的短路情況，嚴重的還會引發爆炸現象。

2電力系統諧波對繼電保護的影響

2.1對機電型繼電保護的影響

機電型繼電保護裝置是對電力系統中的測量部分、邏輯部分以及執行部分進行保護的過程，它是由若干個不同的機電型繼電器組成，可以有效的反映出實時電壓和電流的運行狀態，在電力系統的運行中，諧波會對機電型繼電保護裝置造成一定的影響，這主要是由于這個類型的裝置是經過電磁、電力以及機械等方面的多次轉換而成，而諧波的產生可能會對電力造成一定的影響，從而導致保護裝置的準確度降低，速度變慢等現象，還會引發假性故障的產生，對機電型繼電保護裝置的工作原理造成一定的破壞。

2.2對微機繼電保護的影響

對于微機繼電保護裝置來說，諧波的大小不同也會對其造成不同的影響，它是對輸入信號的一種模擬量變化，但是在電力系統的運行中，還會存在不同程度的干擾諧波，如果在電流互感器的輸入過程中，沒有考慮到這方面的影響，高次諧波采樣頻率有效的轉化為相應的電信號，就會對轉換器中的數字量和模擬量的轉換產生一定的破壞，而且后續處理工作可能不會對程序進行有效的錄用。另一方面來說，在微機繼電保護裝置中，它的離散和量化的采樣過程也有著不同的算法，在假定信號輸入的過程中，可能會存在一定的誤差，并且與其他設備不能形成有效的感應。

2.3對整流型繼電保護裝置的影響

在電力系統中，電力網供電的理想波形是正弦波，而且由于繼電保護裝置中的單向導電作用，在系統參數、三相荷載以及接線方式等共同作用下，造成諧波的產生，對于繼電保護工作產生不同程度的影響。高次諧波是其中最主要的影響元素，當諧波電壓處于比較高的狀態時，繼電保護裝置可能會存在操作失靈或者誤動等情況，增加供電系統中電壓自動調節系統的誤差。而負序系統中的高次諧波電流也會對負序電流產生不同的影響，引發誤動現象，甚至會破壞繼電保護中的遠程聯動裝置，導致工作無法再繼續進行下去。

3電力系統中抑制諧波的具體措施

3.1加入濾波器

在電力系統中，有效抑制諧波產生和蔓延的主要方法就是在其中加入相應的濾波器。濾波器是由電容、電感以及電阻組成的濾波電路，它可以對電源線中的特定頻率以及線路進行有效的整合，從而對特殊波頻信號進行消除工作。從現階段來說，數字濾波器是比較有效的一種濾波裝置，它與模擬濾波器相對應，將電力系統中的運行線路當成一個變量，并且對外界的輸入信號進行有效的處理，將輸入信號的波形采取有效的倒置工作，從而實現頻譜修改的目的。

3.2無源諧波的治理

無源諧波的治理過程主要是將電抗器與電容器串聯到一起，并且形成一定的回路，在這個回路上，它的諧振頻率需要設定到不同的振動點上，從而達到濾除多次諧波的目的，在電力系統的運行過程中，這種工作的方法造價成本是非常低的，而且操作簡單，市場需求非常大，許多高次諧波采用的都是這種治理方式，但是在無源諧波的治理過程中，它的濾波效果并不是很突出，不能得到有效的消除，還會存在與系統諧振的可能，需要有關人員從綜合方面進行考慮和選擇。

3.3有源諧波的治理

有源諧波濾除裝置是在無源濾波的基礎上，對治理方式的有效改進，它的濾波效果相對來說比較完善，在額定功率的范圍內，由電力電子元件構成一個共同的回路，并且在這種情況下，產生一個系統的共同頻率，它的應用范圍比較廣，包括計算機控制系統以及供電系統等多個領域上，尤其是對于一些大型電力系統中產生的諧波來說，它的消除效果是非常好的，不會受到電子元件的影響，但是由于成本較高，對于一些用戶來說，并不是特別受歡迎和重視。

4結束語

在電力系統的運行過程中，還是會或多或少的出現不同的安全和質量隱患，造成對電力結構的影響，諧波就是其中的主要危害因素，需要對它進行全面的分析，找到有效的抑制方法。

參考文獻：

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