电力系统谐波对继电保护的影响

电力系统谐波对继电保护的影响

陈俊平

福建省福能新能源有限责任公司 , 福建省 莆田市 351100

摘要：电力需求是当代人生活的必要需求。然而稳定性则是电力系统运行过程中的极为重要的要求。电力系统是相当的复杂，既要满足人们的日常生活又要在使用过程对对电能进行保护和控制，最大程度降低损耗[1]。但是，在电路系统中，因其复杂性和附件的功能作用，有时候电力系统在一定程度上会受到不同程度的危害，所以为了保证安全，必须受到控制，同时起到保护作用。提出了消除间谐波干扰的措施，提高了保护动作的可靠性。

关键词：电力系统；谐波；继电保护；影响

1 谐波

谐波 (Harmonic Wave)，从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅立叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”“间谐波”“次谐波”。在电力系统中，谐波的产生严重危害电力系统的安全，所以说他是最大的公害。

2 谐波对继电保护装置的影响

2.1 对电磁型继电器的影响

从所查资料分析我们可以得知，谐波的含量不超过40％时候，它的整定误差小于10%，在电力系统中，谐波的设定是根据基波电流或者基波电压整定的，所以在非静止状态下的谐波毕然会对继电保护装置产生一定的影响。在电力系统中，谐波的存在毕然会对继电保护装置产生保护拒动。一旦在继电保护装置上的谐波存在基变电压，基波整定值比电压型继电保护装置动作值要低很多，这就造成继电保护装置出现延误，可能会导致继电保护装置误动，从而导致无法正常运行，特别是空载变压器投切时候，很容易引起跳闸行为。

2.2 对感应型继电保护装置的影响

在圆盘磁场的作用下，感应性继电保护装置肯定会产生感应电流，而感应电流在空间其他磁场的作用下，先出电磁转矩，进而促进圆盘转动。感性性继电保护装置动作较慢，可以活动的部分惯性较大，所以谐波对此影响相对较小。基于科学分析，可以了解到，受基变电流产生的谐波分量会在继电保护装置的磁盘上产生附加转矩，所以继电保护装置的触发时间可能会随此影响而产生一定的改变，对于3～5次谐波分量产生的转矩对此产生的影响更大。

2.3对整流型继电保护装置的影响

在电力网中，正弦波是理想波形，这是毋庸置疑的，造成谐波出现的原因就是装置的单向导电作用，接线方式以及系统参数等等原因之下产生的。此波的出现对于电力系统是相当的不利，对继电保护装置也造成一定程度的伤害，对继电保护工作也产生不同程度的影响，其中高次谐波是非常重要的因素，当谐波电压较高的时候，继电保护装备在一定程度上就会出现误动等一系列情况，增加系统的误差，从而增加困难性。在高而负序系统中的高次谐波电流会对负序电流产生不同的影响，从而引发误动现象，甚至会破坏联动装置，导致工作无法进行。

3在继电保护装置中应对谐波的方法

3.1改进电力系统中的谐波处理技术

目前国内的电力系统抑制谐波是通过增加整流的相数、安装交流滤波器、采用无功功率补偿装置以及使用有源滤波器等，对于以上用来抑制谐波的方式，它们都离不开减少谐波或者是对谐波进行补偿的两种方式，调谐滤波和无源滤波是被动应对电力系统中特定的谐波，具有很大的局限性，如果系统中的谐波分量是变化的，则需要根据实际情况来设计不同的滤波柜，而有源滤波技术是一种主动应对谐波的方式，它由功率器件组成，通过随时随地地监测电力系统运行的状态，主动产生与谐波电流相反的等量电流来达到消除谐波电流，实现电网的净化。

3.2改进继电保护装置

针对现有的继电保护装置，可以运用受谐波影响很小的装置（弱电继电器）和继电保护的动作原理（比相、零点检测）等，对装置进行改进。采用滤波器对继电保护装置实施保护，对电路中出现的谐波分量进行处理，同时加入减弱谐波的线路，达到避免谐波干扰的作用，针对变压器中的继电保护装置，采用能迅速饱和的变流器实现对继电器的替换，也可以使用有二次谐波制动能力的继电保护装置以及限时回路等方式。

3.3有源谐波的治理

有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上，对治理方式的有效改进，它的滤波效果相对来说比较完善，在额定功率的范围内，由电力电子元件构成一个共同的回路，并且在这种情况下，产生一个系统的共同频率，它的应用范围比较广，包括计算机控制系统以及供电系统等多个领域上，尤其是对于一些大型电力系统中产生的谐波来说，它的消除效果是非常好的，不会受到电子元件的影响，但是由于成本较高，对于一些用户来说，并不是特别受欢迎和重视。

3.4加入滤波器的应用

在电力系统中，有效抑制谐波产生和蔓延的主要方法就是在其中加入相应的滤波器。滤波器是由电容、电感以及电阻组成的滤波电路，它可以对电源线中的特定频率以及线路进行有效的整合，从而对特殊波频信号进行消除工作。从现阶段来说，数字滤波器是比较有效的一种滤波装置，它与模拟滤波器相对应，将电力系统中的运行线路当成一个变量，并且对外界的输入信号进行有效的处理，将输入信号的波形采取有效的倒置工作，从而实现频谱修改的目的。

3.5对谐波振荡过电压的形成的限制

正对此问题我们可以从以下着手，首先是在零序回路中增加阻尼，减少谐波的产生和扩大，再者是从途径来解决问题，增大电力系统的容抗和互感器的感抗，这样不会造成谐波震荡参数，也可以从设计思路来解决问题：（1）通过在互感口加设阻尼电阻以此来减少谐波干扰，或者加消除谐波装置。 （2）增加电力系统的对地电容，增加地容抗这样也可以很大一部分抵挡谐波影响。（3）在互感器高压侧中性点使用大电容接地。（4）在电力系统的中性点使用消弧线圈 接地。综上来看，在设计和思路上，我们可以多点出发，在考虑电力系统的可靠性，稳定性等方面，我们也可以从限制谐波产生，或者从设计途径来解决问题，以此来达到良好效果。

3.6系统的改进，限制消除谐波

在电力系统中，将将电抗器与电容器串联到一起，这样就形成了有效的回路，在这个回路里，需要将谐振频率设定不一样的震动点上，以此来达到消除多次谐波的目的，因为这样的方法，成本较低，并且操作相对简单，市场需求大，这种方式被广泛运用，许多高次谐波都是采用此方法。

结束语

在现阶段，电子产品广泛运用，大型工厂，商业大楼等的用户用电量巨大，电力系统更加复杂，这样随着经济的发展，在此基础上电力系统也带来了很大影响，这样电力系统的稳定性和可靠性需要更加得到保证，再这样的前提下，更需要消除谐波电力系统的影响，只有这样才能使得电力系统才能正常运行，对于继电保护装置，还要能够正确的区分电路的运行状态，以此来避免外界的干扰，保证电力系统的稳定运行，这样才是电力发展的主要趋势。

参考文献

[1]朱文慧.电力系统谐波对继电保护的影响分析及应对措施[J].无线互联科技,2018,15(20):7-8.

[2]白汗.探究电力系统谐波对继电保护的影响[J].电子测试,2018(19):107-108.

[3]封颖.电力系统谐波对继电保护的影响[J].山东工业技术,2018(10):169.

[4]程丽.电力系统谐波对继电保护的影响研究[J].中国新通信,2017,19(01):97.