電力系統(tǒng)諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響

趙晨

摘要：當(dāng)前，隨著中國(guó)電力行業(yè)的整體發(fā)展速度不斷加快，很多新型的電氣設(shè)備大量投入到了電力系統(tǒng)工作當(dāng)中，同時(shí)大量的非線性負(fù)荷存在于供電電網(wǎng)當(dāng)中。供電系統(tǒng)在工作過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生的諧波問(wèn)題，會(huì)直接造成整個(gè)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，同時(shí)也影響人們的用電質(zhì)量。在高壓直流供電過(guò)程中，如果電力系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)不良的短路問(wèn)題，則諧波對(duì)電力系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響，會(huì)直接造成各種電力設(shè)備出現(xiàn)故障，同時(shí)也會(huì)使機(jī)械設(shè)備的使用壽命縮短。當(dāng)電力系統(tǒng)內(nèi)部的機(jī)電保護(hù)設(shè)備和相關(guān)工作裝置出現(xiàn)畸動(dòng)的情況下，對(duì)整個(gè)電力供電安全性和穩(wěn)定性會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的影響，甚至有可能會(huì)造成更加嚴(yán)重的電力癱瘓事故。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);諧波;繼電保護(hù)

1 諧波對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的影響

在電力系統(tǒng)的正常供電過(guò)程當(dāng)中，如果繼電器的工作性能降低，保護(hù)動(dòng)作出現(xiàn)異常，電力系統(tǒng)的防護(hù)裝置經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不良的互動(dòng)問(wèn)題，甚至無(wú)法正常工作。因?yàn)椴煌^電器的工作原理和設(shè)計(jì)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(tǒng)當(dāng)中，諧波對(duì)電力系統(tǒng)所產(chǎn)生的故障影響相對(duì)較大，因此在整個(gè)供電系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)對(duì)機(jī)電設(shè)備造成更加嚴(yán)重的影響，這是直接造成電氣設(shè)備無(wú)法正常穩(wěn)定工作運(yùn)行的主要原因，同時(shí)也加大了電力系統(tǒng)內(nèi)部的損耗，導(dǎo)致輸電線路產(chǎn)生了不良的老化問(wèn)題。由此可見，諧波對(duì)電磁型繼電器所產(chǎn)生的影響非常明顯。

對(duì)于電磁型繼電器來(lái)講，當(dāng)供電線路內(nèi)部的諧波含量相對(duì)較低時(shí)，整體的動(dòng)作誤差相對(duì)較小。但是，因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電器是依照整體電流和基波電壓來(lái)確定是否產(chǎn)生動(dòng)作，因此，基于這一工作狀態(tài)下諧波對(duì)繼電器工作的影響相對(duì)較大。針對(duì)電流繼電器諧波的存在，會(huì)直接造成繼電器的防護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)畸動(dòng)問(wèn)題，同時(shí)因?yàn)橹C波異常電壓的干擾，基波整體的工作數(shù)值大于實(shí)際動(dòng)作數(shù)值，會(huì)出現(xiàn)繼電器拒動(dòng)以及電壓繼電器出現(xiàn)誤動(dòng)等不良問(wèn)題。例如，在空載變壓器工作過(guò)程中內(nèi)部的諧波含量相對(duì)較高，會(huì)直接造成供電線路產(chǎn)生的電流分量過(guò)大，進(jìn)而產(chǎn)生非常明顯的繼電器誤動(dòng)問(wèn)題，這將直接造成線路斷路器跳閘。

2 諧波對(duì)整流型繼電系統(tǒng)以及距離保護(hù)系統(tǒng)的影響

由于機(jī)波阻抗值的誤差值相對(duì)較大，同時(shí)電力系統(tǒng)內(nèi)部的諧波電流分量相對(duì)較小，如果沒有對(duì)濾波進(jìn)行及時(shí)的處理，不但會(huì)直接造成電力系統(tǒng)繼電設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)問(wèn)題，同時(shí)還很有可能會(huì)造成誤操作問(wèn)題。通過(guò)電力系統(tǒng)工作人員的調(diào)查分析，可以看出電力系統(tǒng)的諧波含量較小的情況下，諧波對(duì)保護(hù)設(shè)備的影響相對(duì)較小，但是在實(shí)際的供電工作中，由于供電線路外部環(huán)境因素的影響，電力系統(tǒng)的諧波含量通常情況下會(huì)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，進(jìn)而會(huì)對(duì)機(jī)電保護(hù)器系統(tǒng)的保護(hù)功能產(chǎn)生一定的干擾。當(dāng)電力系統(tǒng)電流存在大量諧波的情況下，由于三相諧波不對(duì)稱或者是不相等的問(wèn)題，外加上機(jī)電防護(hù)裝置附近存在并聯(lián)電容，對(duì)諧波的放大作用會(huì)造成供電裝置產(chǎn)生更大的諧波問(wèn)題，整體的供電穩(wěn)定性受到了一定的影響，嚴(yán)重的情況下會(huì)直接造成電力系統(tǒng)的繼電防護(hù)出現(xiàn)誤操作問(wèn)題。

電力系統(tǒng)供電過(guò)程中，電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置主要由通過(guò)電力系統(tǒng)、電壓系統(tǒng)和線路主保護(hù)系統(tǒng)所構(gòu)成，供電電流增加的情況下諧波干擾問(wèn)題表現(xiàn)非常明顯，電力系統(tǒng)的諧波會(huì)直接造成供電電壓產(chǎn)生異常，同時(shí)會(huì)直接影響到電力系統(tǒng)的保護(hù)回路，造成設(shè)備出現(xiàn)誤操作問(wèn)題。除此之外，因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的線路防護(hù)系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生故障，內(nèi)部的工作原件啟動(dòng)受到了電力系統(tǒng)諧波問(wèn)題的干擾，整個(gè)電力系統(tǒng)的邏輯電路和防護(hù)電路出現(xiàn)中斷，進(jìn)而影響整個(gè)繼電保護(hù)工作的性能。

3 系統(tǒng)諧波問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施

為了有效提高供電系統(tǒng)運(yùn)行工作的安全性和穩(wěn)定性，有效降低諧波對(duì)電網(wǎng)供電所產(chǎn)生的不良影響，充分保證供電系統(tǒng)內(nèi)部電氣設(shè)備的工作安全性，相關(guān)供電單位制定出了相應(yīng)的問(wèn)題解決措施。

3.1 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。而雙向型可控瞬間連續(xù)短接，可以看成電阻阻力的數(shù)值為0，此時(shí)諧波不會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的檢測(cè)和機(jī)電防護(hù)設(shè)備產(chǎn)生不良的影響。因此，在實(shí)際的供電系統(tǒng)當(dāng)中，互感器三角區(qū)域范圍內(nèi)需要設(shè)置出相應(yīng)的諧波消除裝置，這樣不僅可以解決供電過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)的多頻率諧波共振問(wèn)題，而且還可以對(duì)電力系統(tǒng)的諧波共振基地和電力系統(tǒng)的區(qū)分提供良好的保障。

3.2 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)颍瑫r(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。從基礎(chǔ)上來(lái)防止系統(tǒng)永流產(chǎn)生的誤操作問(wèn)題。

在電力系統(tǒng)的諧波防護(hù)路中，變壓器插動(dòng)保護(hù)工作主要是運(yùn)用速保、變流器、二次諧波來(lái)進(jìn)行制動(dòng)。對(duì)于高頻保護(hù)工作過(guò)程來(lái)講，需要將諧波比進(jìn)行有效調(diào)整，保證高頻供電裝置的正常穩(wěn)定工作和運(yùn)行，在超高壓電網(wǎng)的高級(jí)防護(hù)過(guò)程中，通過(guò)輸入信號(hào)的方法來(lái)有效消除內(nèi)部所產(chǎn)生的不良諧波問(wèn)題，從而有效預(yù)防諧波對(duì)機(jī)電保護(hù)所產(chǎn)生的不良影響，進(jìn)而在110 k V負(fù)序震蕩閉鎖單元當(dāng)中，通過(guò)降低諧波互動(dòng)問(wèn)題來(lái)保證繼電保護(hù)裝置的順利穩(wěn)定工作和運(yùn)行。

4 結(jié)束語(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。

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