電力系統(tǒng)諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響分析

王洪潔

摘 要：近年來，隨著電力行業(yè)的發(fā)展，新型電氣設(shè)備裝置在其中的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，對(duì)于人們的日常生產(chǎn)生活起到了積極的作用。但是，由于電網(wǎng)系統(tǒng)中諧波不斷增加，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生了影響?；诖?，本文就電力系統(tǒng)諧波對(duì)繼電保護(hù)影響展開研究，首先介紹了諧波，其次就其對(duì)繼電保護(hù)影響進(jìn)行了分析，最后提出了繼電保護(hù)中控制諧波影響的措施。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);諧波;繼電保護(hù)

電氣系統(tǒng)中應(yīng)用了一些新型電氣設(shè)備，非線性負(fù)荷與電網(wǎng)逐漸接軌，這些負(fù)荷會(huì)產(chǎn)生很多諧波，而諧波會(huì)影響電力系統(tǒng)和電網(wǎng)設(shè)備，導(dǎo)致電能質(zhì)量降低。在高壓直流輸電時(shí)，由于諧波影響導(dǎo)致電氣設(shè)備運(yùn)行異常，電力系統(tǒng)短路，進(jìn)而使電力設(shè)備和絕緣設(shè)備受影響，縮短了使用壽命。

一、電力系統(tǒng)諧波簡(jiǎn)介

就電氣工程而言，諧波是從電量中產(chǎn)生了正弦波分量，其頻率通常超過了基頻，但是不全是基波數(shù)倍，一般稱為間諧波或是部分諧波[1]。如果間諧波頻率和電源頻率相比要小被稱為次諧波。非線性負(fù)載是諧波出現(xiàn)最重要因素，若是在電氣系統(tǒng)中出現(xiàn)了諧波，會(huì)對(duì)電能質(zhì)量產(chǎn)生影響，威脅了電網(wǎng)安全性。

二、電力系統(tǒng)諧波對(duì)繼電保護(hù)影響

（一）對(duì)繼電器影響

電力系統(tǒng)中，諧波對(duì)機(jī)電設(shè)備會(huì)產(chǎn)生影響的結(jié)果不同，諧波對(duì)其中的繼電保護(hù)功能功能主要體現(xiàn)在繼電器上，因?yàn)槔^電器不同，設(shè)計(jì)和使用功能不同，諧波對(duì)其影響也不同。電磁型繼電器中的諧波不超過40%，電力系統(tǒng)中的誤差低于10%，但是動(dòng)態(tài)電流情況下，諧波對(duì)繼電器會(huì)有較大影響，導(dǎo)致電磁型繼電器出現(xiàn)拒動(dòng)現(xiàn)象，形成原因是諧波會(huì)導(dǎo)致電壓畸變，使基波數(shù)值數(shù)據(jù)變形，導(dǎo)致電壓繼電器在拒絕保護(hù)電力系統(tǒng)時(shí)將無法將自動(dòng)裝置作用發(fā)揮出來[2]。

（二）對(duì)微機(jī)路線影響

對(duì)于繼電保護(hù)而言，電力系統(tǒng)諧波對(duì)其影響不僅體現(xiàn)在繼電器方面，也體現(xiàn)在微機(jī)路線以及負(fù)序啟動(dòng)元件方面。作為微機(jī)路線組成元件，負(fù)序啟動(dòng)元件以及突變量具有重要作用，其中負(fù)序啟動(dòng)元件被諧波影響會(huì)使保護(hù)裝置和邏輯路線運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生失誤操作，進(jìn)而使微機(jī)路線無法有效發(fā)揮作用。與此同時(shí)，在繼電保護(hù)配置中，變壓保護(hù)和線路主保護(hù)是重要組成部分，諧波在對(duì)電量干擾時(shí)，若是負(fù)序電流量增加會(huì)導(dǎo)致電壓出現(xiàn)畸變，也會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)保護(hù)設(shè)備發(fā)生重大誤操作故障。

（三）對(duì)整流繼電設(shè)備影響

電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，需要將其繼電保護(hù)功能充分發(fā)揮出來，利用繼電器保護(hù)功能排除故障，確保電力系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。電力系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)，基波阻抗值和誤動(dòng)值較大，諧波產(chǎn)生的電流分量較大，其中的濾波會(huì)使電力系統(tǒng)繼電器阻礙作用發(fā)揮保護(hù)效用，如果不及時(shí)處理濾波不僅會(huì)使繼電設(shè)備誤動(dòng)，也會(huì)導(dǎo)致誤操作[3]。

根據(jù)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，濾波低于5%時(shí)不會(huì)對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生較大影響，諧波含量比較低，這樣才能夠保證繼電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)揮正常作用。但是，電力系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，因?yàn)槭艿胶芏嘁蛩赜绊憣?dǎo)致諧波含量一般超過5%。諧波對(duì)整流型系統(tǒng)和距離保護(hù)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生較大影響，電流在存在諧波情況下，三相諧波特點(diǎn)不同，如果繼電保護(hù)設(shè)備周邊設(shè)置了并聯(lián)電容器，會(huì)放大諧波，導(dǎo)致諧波裝置會(huì)出現(xiàn)更多諧波，電流脈動(dòng)也會(huì)出現(xiàn)變化，使繼電保護(hù)出現(xiàn)誤操作現(xiàn)象。

（四）對(duì)靜態(tài)繼電器影響

靜態(tài)繼電器會(huì)受到諧波影響，靜態(tài)保護(hù)采用了靜態(tài)繼電器、固態(tài)繼電器兩種類型，都是由不具有機(jī)械于東的設(shè)備構(gòu)成的，此類設(shè)備主要是抑制諧波。因此，人們?cè)桨l(fā)重視保護(hù)設(shè)備，原理采用相位對(duì)比，搭配繼電器之后若是對(duì)比交流電源需要采用微積分相量、積分相量，上述兩種相位比較器被諧波影響，以微分相量為例，受到交流電量影響其將轉(zhuǎn)換成方波，之后在差分電路操作下產(chǎn)生脈沖，在與方波對(duì)比后可以發(fā)現(xiàn)諧波會(huì)有不同微分脈沖，也會(huì)導(dǎo)致交流電源過零概率產(chǎn)生，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致保護(hù)功能障礙被觸發(fā)[4]。

三、繼電保護(hù)中控制諧波影響的措施

（一）預(yù)防諧波出現(xiàn)振蕩電壓

電力系統(tǒng)中，為了降低諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響，需要改造諧波，預(yù)防其出現(xiàn)振蕩電壓，并對(duì)其進(jìn)行合理控制，需要從以下兩方面進(jìn)行：一方面，根據(jù)諧波匹配振參數(shù)，對(duì)電力系統(tǒng)抗容量以及交感器感抗性作出改變，避免諧波產(chǎn)生振蕩電壓。另一方面，通過增加阻尼避免諧波產(chǎn)生振動(dòng)電壓，具體實(shí)施時(shí)，合理應(yīng)用電力系統(tǒng)對(duì)地電容、交感器設(shè)備，并在交感器三角組合部位防止電力電力阻尼，對(duì)電壓互感體系進(jìn)行改善。與此同時(shí)，需要注意電阻交感器中性點(diǎn)不接觸地面，需要將一些滑諧器件或是元部構(gòu)件放在交感器上，確保其可以位于互感器三角繞組部位，才能夠使交感器和雙向可控硅彼此接觸，使電壓在短接時(shí)實(shí)現(xiàn)瞬間斷續(xù)目的[5]。另外，通過提高電力系統(tǒng)回路值，預(yù)防諧波出現(xiàn)振蕩電壓，利用阻尼電阻和互感器起到諧波消除作用，進(jìn)而應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的多頻率諧波振蕩電壓現(xiàn)象。電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，在互感器三角處安裝消諧裝置，其不僅可以有效解決多頻率諧振問題，也能夠區(qū)分電力系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)諧振接地。

（二）抑制諧波波形變化

電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，諧波可以通過繼電保護(hù)對(duì)波形變化起到抑制作用。一方面，需要根據(jù)諧波指標(biāo)，例如電壓波形、電流和電量畸變?cè)?，基于此采用三次諧波形式構(gòu)建定子接地系統(tǒng)，避免由于基波檢測(cè)疏忽導(dǎo)致諧波波形畸變。另一方面，通過變壓設(shè)備相差動(dòng)保護(hù)，采用高次諧波流，利用變壓設(shè)備保護(hù)，根據(jù)2次諧波對(duì)差動(dòng)繼電器進(jìn)行帶動(dòng)，避免繼電保護(hù)誤操作。

結(jié)束語：

電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，諧波會(huì)影響自動(dòng)保護(hù)、繼電裝置，使系統(tǒng)出現(xiàn)誤動(dòng)、拒動(dòng)現(xiàn)象。因此，需要深入分析諧波對(duì)繼電保護(hù)影響，明確誤動(dòng)和誤操作原因，并采取有效措施解決。

參考文獻(xiàn)：

[1]李新潔，王冬輝，劉春明.地磁暴對(duì)電力系統(tǒng)的影響及防治策略[J].強(qiáng)激光與粒子束，2019，31（007）：114-120.

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[4]鐘國(guó)青.電流互感器飽和對(duì)繼電保護(hù)的影響與對(duì)策分析[J].集成電路應(yīng)用，2019，v.36;No.315（12）：62-63.

[5]張永芳.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障分析與處理措施探討[J].新商務(wù)周刊，2020，000（004）：295.