電力系統(tǒng)諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響

肖子蓉

國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司水電分公司 湖南長(zhǎng)沙 410000

當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)日新月異，電力電子技術(shù)更是得到了迅猛發(fā)展，為人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步提供有力保障，各類(lèi)變流裝置在工業(yè)、供電系統(tǒng)等行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用范圍，在提高用電質(zhì)量的同時(shí)也帶來(lái)了許多新問(wèn)題。工業(yè)、供電系統(tǒng)中的輸電、用電設(shè)施不再是傳統(tǒng)的電壓器、變壓器、電機(jī)等設(shè)備，而是進(jìn)化為大量的調(diào)壓變頻設(shè)備等感性、非線性負(fù)載，還包括一些需要頻繁啟停的大功率設(shè)備。這些設(shè)備在正常使用過(guò)程中因其非線性特性會(huì)產(chǎn)生許多不同頻次的諧波電流，既會(huì)互相影響還會(huì)干擾其他的輸配電設(shè)施，造成電流和電壓波形的失真，一方面減少電能的使用效率，浪費(fèi)大量電能資源，另外還會(huì)干擾輸配電設(shè)施正常工作甚至影響其使用壽命。因此關(guān)于公用電網(wǎng)的電能使用情況得到了越來(lái)越多的關(guān)注，許多科研人員投身到該行業(yè)中，通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償、諧波抑制等方式提高電能質(zhì)量，減少資源浪費(fèi)，加強(qiáng)電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性。

1 電力系統(tǒng)諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響

1.1 電容器引起的諧波放大

電容器因其電容特性在諧波電壓中產(chǎn)生的容抗相對(duì)于基波電壓要小得多，因此在諧波電流中會(huì)產(chǎn)生較大波形畸變。該電路系統(tǒng)中的其他電子設(shè)備與電容器相互作用產(chǎn)生諧振會(huì)導(dǎo)致很大的諧波電流，電容器很可能會(huì)因?yàn)檫^(guò)流而損壞[1]。

1.2 提高輸電線路損耗

各種諧波電流在運(yùn)輸過(guò)程中不僅會(huì)引起諧波壓降還會(huì)提高輸電線路的有效電流，增加其輸電功率。用電纜進(jìn)行輸電時(shí)，除了上述變化外，在一定情況下還可能使電壓波形出現(xiàn)顯著改變，造成尖峰等嚴(yán)重問(wèn)題，大幅度提高電纜絕緣的老化速度，引起局部放電，增加介質(zhì)損耗，縮短其正常使用周期。

1.3 增加變壓器損耗

諧波電流通過(guò)變壓器時(shí)因其波形特性會(huì)造成變壓器額外的銅損耗，特別是高次諧波電壓下的相關(guān)效應(yīng)會(huì)更加明顯。輸送電流如果包括直流則會(huì)造成不對(duì)稱(chēng)負(fù)載變壓器的磁路飽和，增加諧波分量引起更嚴(yán)重的問(wèn)題。

1.4 繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作

因?yàn)槔^電保護(hù)裝置特殊的結(jié)構(gòu)和工作原理，電網(wǎng)中的諧波可能會(huì)改變過(guò)流、欠壓等繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作特性導(dǎo)致其誤動(dòng)作。比如數(shù)字繼電器很容易受電路系統(tǒng)中因諧波產(chǎn)生的畸變電壓或畸變電流影響而引發(fā)跳閘。

1.5 干擾通訊系統(tǒng)

平衡電流一般會(huì)通訊系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾比較有限，但是不平衡電流或諧波電流會(huì)嚴(yán)重影響通訊系統(tǒng)的工作質(zhì)量和工作效率，不僅產(chǎn)生噪聲干擾通話，還可能造成網(wǎng)絡(luò)信號(hào)丟失等問(wèn)題[2]。

2 系統(tǒng)諧波問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施

2.1 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(zhuǎn)變諧波互感器感抗性能以及電力系統(tǒng)內(nèi)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(wèn)題。除此之外，在預(yù)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(guān)電力工作人員在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，為了有效保證電力系統(tǒng)設(shè)備的正常穩(wěn)定供電和運(yùn)轉(zhuǎn)，需要對(duì)電壓互感器設(shè)備的工作性能加以確認(rèn)。通過(guò)改善電壓互感器體系，同時(shí)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(yù)防電力系統(tǒng)覆蓋設(shè)備中心點(diǎn)之間產(chǎn)生接觸，同時(shí)在電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)區(qū)域可以直接取消接地，進(jìn)而使用電阻和地面之間直接進(jìn)行銜接。

在電力系統(tǒng)互感器的三角區(qū)域范圍內(nèi)，通過(guò)設(shè)置對(duì)應(yīng)的元器件和消除諧波的元器件，同時(shí)電力系統(tǒng)內(nèi)部通過(guò)瞬間斷續(xù)的控制方法，將電力系統(tǒng)互感器設(shè)備和可控設(shè)備之間進(jìn)行有效的銜接，保證供電系統(tǒng)、電壓互感器設(shè)備的工作穩(wěn)定性，進(jìn)而產(chǎn)生瞬間斷續(xù)的良好工作效果。在實(shí)踐工作當(dāng)中，通過(guò)連續(xù)電阻的有效使用，提高了電力系統(tǒng)內(nèi)部諧振回路阻力的電阻值大小，進(jìn)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(shè)備以及開(kāi)關(guān)配置的諧波消除過(guò)程中，由于諧波消除的效果和阻值的大小成反比關(guān)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(dá)到最佳[3]。

2.2 應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)諧波變形

在電力系統(tǒng)的供電運(yùn)營(yíng)工作中需要對(duì)機(jī)電防護(hù)裝置進(jìn)行有效選擇，對(duì)機(jī)電防護(hù)裝置的速度性、反應(yīng)靈敏程度以及保護(hù)程度進(jìn)行有效評(píng)價(jià)。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(guò)程中電壓波形所產(chǎn)生的形變?cè)?，同時(shí)還需要使用電力系統(tǒng)的三次諧波來(lái)建立接地保護(hù)系統(tǒng)，防止電力系統(tǒng)由于機(jī)波檢測(cè)疏漏而形成不良的諧波變形問(wèn)題。除此之外，在有效使用變壓器設(shè)備時(shí)，需要對(duì)相關(guān)的差動(dòng)保護(hù)問(wèn)題加以考慮，同時(shí)有效運(yùn)用電力系統(tǒng)的高磁性波涌出的二次諧波成分。通過(guò)兩次諧波制動(dòng)的方法，對(duì)繼電器系統(tǒng)工作形成良好的防護(hù)作用，有效地避免電力系統(tǒng)繼電器產(chǎn)生錯(cuò)誤、保護(hù)動(dòng)作問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在電力系統(tǒng)的供電工作中，相關(guān)供電單位需要對(duì)系統(tǒng)諧波產(chǎn)生的影響加以充分的重視。重點(diǎn)針對(duì)諧波對(duì)繼電保護(hù)所產(chǎn)生的影響進(jìn)行合理的控制。除此之外，在電力系統(tǒng)的供電過(guò)程中，諧波問(wèn)題還會(huì)造成電壓、電流以及阻抗等方面的問(wèn)題。因此，針對(duì)繼電保護(hù)工作，必須要有效預(yù)防受到外部環(huán)境因素的影響，對(duì)繼電保護(hù)裝置存在的各種異常問(wèn)題有效解決，最大限度地提高供電工作的質(zhì)量和效率。