電力系統(tǒng)諧波對繼電保護的影響

石濤 高婷 李研 辛明軒 張俊

摘要：目前我國電力產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展速度不斷加快，許多新型電氣設(shè)備大量投入到電力系統(tǒng)工作中，同時大量非線性負荷存在于電力網(wǎng)，供電系統(tǒng)在工作過程中產(chǎn)生的協(xié)諧波問題是整個電力行業(yè)的問題。在降低供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性的同時，還會影響人們的用電質(zhì)量。在高壓直流電力供應(yīng)過程中，如果電力系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)不良的短路問題，諧波對電力系統(tǒng)的影響會對各種電氣設(shè)備產(chǎn)生故障。同時可以縮短機器設(shè)備的使用壽命，在電力系統(tǒng)內(nèi)部電氣保護設(shè)備相關(guān)的工作設(shè)備出現(xiàn)畸動的情況下，嚴重影響整個電供的安全性和穩(wěn)定性，甚至可能造成更嚴重的電力癱瘓事故。

關(guān)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

一般情況下，電氣化線路、非線性負載、風力電、光伏發(fā)電和汽車充電站設(shè)備出現(xiàn)諧波等問題，電氣化鐵路是一個比較特殊的電力系統(tǒng)用戶，其所附的非線性和非對稱性，具有波動性的特點。在機動車運行中非線性特征比較明顯，但是電力系統(tǒng)中出現(xiàn)了大量的諧波電流，這也是一個比較重要的諧波源泉，電力系統(tǒng)受到諧波的影響，降低了電壓正弦波的質(zhì)量，降低了配電網(wǎng)影響正常運行，電子設(shè)備和電力電子設(shè)備的普及應(yīng)用增加了變頻速度調(diào)節(jié)設(shè)備、工業(yè)電爐和電氣機車等非線性載荷，電力系統(tǒng)中的諧波也越來越多。諧波的發(fā)生容易增加維修工作量和電網(wǎng)的損耗，妨礙保護和自動裝置的誤動。計量部件也產(chǎn)生誤差，擾亂無線通信系統(tǒng)，最后縮短電氣設(shè)備壽命。

2繼電保護技術(shù)中的諧波問題

一般電氣化線路、非線性負荷、風力電、光伏發(fā)電、汽車充電站等設(shè)備上經(jīng)常發(fā)生高頻，電氣化鐵路是一種特殊的電力系統(tǒng)使用者，它具有非線性、非對稱性和波動性的特點。這時，電力系統(tǒng)出現(xiàn)了大量的諧波電流，成為最大的諧波源。3-13次的奇次諧波電壓中的含有率根據(jù)程度超過標準值。另外，電力機車頭的開停頻繁，具有攻擊力，發(fā)生電系統(tǒng)的電壓變動和閃變，風電界發(fā)生諧振波，具有輸入的風力發(fā)電能量的不確定性，有大量的整流和逆變設(shè)備，諧波因此為發(fā)生，通過光伏組件，太陽能轉(zhuǎn)化為直流電力，直流監(jiān)視和配電結(jié)合道聚集在丙網(wǎng)狀轉(zhuǎn)換器上，電網(wǎng)和頻率相同的正弦波電流，這一逆變過程會增大諧波污染。

由于電力資源消費量的不斷增加，電力系統(tǒng)所承擔的輸電和電力供應(yīng)壓力也加大，電力資源仍然屬于難以替代的重要資源。因此受到過載供電業(yè)務(wù)的影響，新問題正在運行的前期逐漸出現(xiàn)在系統(tǒng)上。特別是一些新負荷情況，包括非線性負荷、沖擊負載等。當這種新型電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，電力系統(tǒng)能會出現(xiàn)諧波。如果長時間受到諧波波影響，只會造成局部電路，使用效率降低，纜繩的使用期限縮短，電流過零時，DI/DT的數(shù)值也會增加，從而降低繼電保護效果。

3在電力系統(tǒng)中的諧波對繼電器保護的影響

3.1靜態(tài)電氣設(shè)備

在電力系統(tǒng)中靜態(tài)電氣設(shè)備的應(yīng)用范圍廣泛。靜態(tài)接力在一定程度上減少了諧波的影響，而靜態(tài)保護裝置主要包括固體繼電器、靜態(tài)繼電器兩種類型。在兩個交往功率中的位相比較主要是微分對比裝置和積分比較，在電機運行中出現(xiàn)的協(xié)調(diào)會直接影響觀測器正常運行。對此，在前期比較過程中，如果諧波有分量條件，就會切斷電波。但是如果兩個電壓不能達到預(yù)期的電壓值，就會影響電壓的反轉(zhuǎn)，兩個交流帶電就會形成電波，在微型電路中形成脈沖，系統(tǒng)會受到高次波的影響，從而增加微分脈沖。在交流電的影響，出現(xiàn)保護裝置的誤動作，影響機電設(shè)備。

3.2電磁型電氣設(shè)備

在運行中，政治受到諧波的影響，諧波含量不會在一定范圍內(nèi)增加政治誤差范圍，繼電器保護裝置的基礎(chǔ)是基于睡眠基波電壓和電流電流電流額定，其動態(tài)作用之間的變化較小。但如果繼電器設(shè)備存在諧波問題，發(fā)生動態(tài)問題時，電壓機械設(shè)備的操作值將大于基波的整體值，從而發(fā)生不動的問題。但在實踐過程中，無負載變壓器的切頭也會有一些諧波問題發(fā)生。此時，諧波的分量對繼電器有一定的影響。因此會出現(xiàn)誤動等問題，導(dǎo)致斷路器的跳閘問題，但在電磁繼電器上，對定制型誤差的影響不大。如果諧波含量低于10，機電設(shè)備受到諧波影響相對較少。如果諧波含量相對較高，諧波衰減速度相對較慢。這樣一來，因諧波的影響會導(dǎo)致電磁繼電器錯位問題，造成嚴重的系統(tǒng)事故和問題。

3.3感知型電氣設(shè)備

感應(yīng)式繼電器保護裝置的動作速度相對較慢，進一步減少諧波的不良影響，可以降低諧波旋轉(zhuǎn)矩的作用力。但在實踐過程中受到磁場作用的影響，繼電器圓盤和圓筒出現(xiàn)電流。這樣的話，其他磁場會出現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩問題，電磁轉(zhuǎn)矩受到影響下，與圓盤及圓通的旋轉(zhuǎn)問題。如果輸入一定的頻率問題，受到畸形電流諧波的影響，機電設(shè)備本身的磁盤可能發(fā)生附加轉(zhuǎn)矩問題，在轉(zhuǎn)矩電流諧波的分量和基波分量轉(zhuǎn)矩數(shù)值相同時降低繼電器的靈敏性度。

3.4諧波對距離保護與整流繼電器設(shè)備的影響

當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，存在諧波電流時，電阻值和基波電阻值之間的誤差會較大，電流中諧波的分量相對較大，如果不采取有效的對應(yīng)措施，就會造成繼電器設(shè)備的誤動或誤操作。調(diào)查顯示，電力系統(tǒng)的諧波含量低于5時，高諧波對繼電器保護設(shè)備的影響不大，但在實踐中并不是這樣。在許多電力系統(tǒng)中，高次波含量超過5時，諧波會影響電力系統(tǒng)的繼電器保護設(shè)備，對整流型繼電器設(shè)備有一定程度的影響。例如，電系統(tǒng)的電流存在一定的諧波，三相諧波不同，對稱不一致時，負序濾波設(shè)備可能發(fā)生比較大的諧波，在裂相回路在放大諧波的作用下，直流脈動急速增大導(dǎo)致了高繼電保護設(shè)備的誤啟動或誤操作。

4結(jié)束語

電氣系統(tǒng)的諧波對繼電保護工作的開展產(chǎn)生重大影響，不斷完善配電系統(tǒng)的運行，諧波的應(yīng)用受到更多的關(guān)注。在電力系統(tǒng)的實際運行中，電系統(tǒng)的諧波對繼電器保護的負面影響，并在此基礎(chǔ)上采取有效的措施，降低對繼電保護的干擾，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行提供保障，并采取有效措施保證電系統(tǒng)繼電保護的正常運行，并減少電力系統(tǒng)中的諧波，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和經(jīng)濟社會的發(fā)展提供保障。

參考文獻：

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[2]?程麗.電力系統(tǒng)諧波對繼電保護的影響研究[J].中國新通信，2018，第19卷，第1期

（作者單位：國網(wǎng)昌吉供電公司）