电力系统谐波对继电保护的影响

陈泽明

【摘 要】在当前经济社会发展的过程中，电力是不可或缺的一部分，电能的需求量随着人们生活水平的提升也呈现出不断增长的势态。这就对电力生产提出了更高的要求，一旦发生停电的现象，就会影响到人们的工作与正常的生活。其安全性也成为潜在的危险。因此本文主要对电力系统中谐波对继电保护的相关影响进行了分析，目的是为了促进我国电网更加安全与稳定的运行。希望对今后的研究工作带来一定的帮助。

【关键词】电力系统；谐波；继电保护；危害

当前我国的电力系统正在朝着更快更好的方向发展着，新型电气设备的应用让电力系统呈现出崭新的发展局面。在当前的社会生活中，电网也与非线性负荷相互接轨。但是问题也随之出现，也就是说在电网运行的过程中，受到负荷的影响而造成谐波的出现，影响到电网的正常工作。电气设备也就会随之出现非正常运转，电力系统造成短路的现象十分常见。轻则造成电力设备受到损害，重则引发安全事故的发生，设备的使用寿命也就因此不能得到保障。本文主要针对这一影响性的因素进行分析，希望相关人士予以采纳。

1、电力系统中供电谐波对继电保护的影响

1.1影响电磁型继电器

如果谐波的含量低于百分之四十时，那么谐波的整定值出现的误差就将低于百分之十，然而，由于继电保护装置的整定是根据基波电压或者电流进行的，因此在分静态状况下必然会对谐波造成一定的影响。谐波存在的时候，就会造成电流继电器出现保护拒动现象，如果继电器被含有谐波的电压作用时，那么电压继电器整定值要比其动作值低很多，所以就会引起电压器的拒动。对空载变压器投切时，往往会出现含量非常高的谐波励磁通流，高次谐波分量会造成继电器的误动，一旦出现误动，断路器就会立刻跳闸。

1.2影响感应型继电器

受磁场作用的影响，在感应型继电器的圆盘或者圆筒内会出现感应电流，感应电流会与设备中的磁场产生相互会见的作用，进而出现电磁转矩，造成圆盘或者圆筒转动。感应型继电器的可动部分由于具有较大的惯性，动作速递相对比较慢，谐波转矩对其造成的影响不是很大。根据电力庄家的测算，由于谐波产生的畸变电流中谐波分量会在继电器磁盘内产生一定的转矩影响，而继电器的灵敏度随着电流频率的增加逐渐见降低，特别是在三次谐波和五次谐波电流造成的转矩，很大程度上对继电器的灵敏度产生影响，主要原因在于畸变电流在继电器磁盘上造成的转矩值与电流中各次谐波分量产生的转矩与基波分量之和是相等的。因为谐波电流分量造成的转矩值有正有负，所以继电器有可能产生误动，也有可能产生拒动，主要还是由谐波分量的有效值与谐波间相位差所决定的。

1.3影响整流型继电器

谐波对整流型继电器也会产生较大的影响，整流型继电器的特点主要有：把输入的几个交流量进行组合，对组合进行整流，或者对一个输入交流量进行整流，把所得的电流信号或电压信号及其动作作为判断的依据，决定继电器的动作。通常相隔两个∏/n时有凸点或凹点出现，如果谐波含量越大，那么凹凸的情况就越明显。例如：假设两个电气量的环形整流比相器回路构成的方向阻抗继电器，回路中如果含有谐波分量时，就会造成其动作特性的改变，由规则的圆形变为不规则的封闭曲线，并且在曲线中存在很多歌凹凸不平的点。如果输电线路出现接地短路的故障，那么电流中的谐波含量也会增大，此时整流型继电保护装置会出现拒动。导致这一现象出现的主要原因是由于电流回路中含有谐波分量，环形整流比相器以输出交流分量为主，导致继电器动作特性不规则、不光滑，出现破损现象。所以，在继电器的设计时，就要将谐波的影响考虑进去。

1.4影响静态性继电器

谐波对静态性继电器会产生一定的影响。静态保护中主要运用的是两种继电器，一种是静态继电器，另外一种是固态继电器。上述两种继电器的组成都是由无机械运动的相应器件构成的，这一装置的重要作用就是将谐波消除掉。因此这也是人们比较关注的一个保护装置。其原理是相位比较，在构成这一继电器以后，相互之间的交流電量要想得到比较，就需要通过微积分比相器以及积分比相器来实现。上述的两种比相器都处在谐波分量比相器的影响。以微分比相器为例，在交流电量的影响下，会转化为方波，紧接着在微分电路的作用下出现脉冲，将其与其中的一个方波加以对比就会发现，谐波的存在会造成多个微分脉冲的产生，交流电量过零的概率也就会因此而产生，造成保护误动的出现。

2、消除谐波的措施

通过上文的论述可知，谐波对电力系统的影响是很大的，因此需要采取有效的措施对谐波问题予以消除。要想消除谐波，有很多的方法，但是所有的方法并不是尽善尽美的，其中还不乏存在一些弊端。如果从整体性上来看，消除谐波的有效方法就是要对振荡过电压进行消除。具体的方法是将电网对互感器的感抗予以消除，紧接着，为了防止谐波共振的进一步发展，还要加以进一步的限制，主要采取的措施是零序回路或者将阻尼增加。笔者由此提出了以下几点解决措施。一是要对电磁式电压互感器予以慎重的选择，重点以良好的性能为选择重点。对电网的对地电容予以进一步的提高是第二个方法。三是要确保电压互感器中的中性点与地面具有一定的距离，不能直接进行接触。四是在互感器的三角绕组口的位置上安装阻尼电阻以及消谐装置，这样也能在一定程度上起到消除谐波的作用。此外，还可以将中性点通过电阻进行接地处理，大容量接地也是可以的。

在互感器开口处的三角绕组端，设置消除谐装置，可以通过瞬间断续触发接在电压互感器开口的双向可控硅，这样就可以保证短接电压互感器瞬间断续，使得谐振回路阻尼以及系统自身的零序电压在零序电阻的作用下增加，从而释放出谐波振能量。如果阻尼电阻是接在电压互感器开口三角绕组端进行消谐时，那么消谐的作用和外接阻尼电阻大小有直接关系，电阻越小，效果越好。电阻为零时，效果最好。在双控硅瞬间断续短接时，与外接阻尼电阻为零是一样的，不会影响其他继电器及自动装置的运行。

3、影响感应型继电器

受磁场作用的影响，在感应型继电器的圆盘或者圆筒内会出现感应电流，感应电流会与设备中的磁场产生相互会见的作用，进而出现电磁转矩，造成圆盘或者圆筒转动。感应型继电器的可动部分由于具有较大的惯性，动作速递相对比较慢，谐波转矩对其造成的影响不是很大。

结语

在当前社会发展的过程中，电力系统中电子电力设备的应用越来越大，因此配电系统能否正常工作就显得愈发重要了。继电保护在这一过程中受到的影响可以说是最大的，并且谐波对其产生的负面影响也极大的伤害了电力系统的正常运行。当前的人们已经愈发关注起了这方面的问题。本文主要对其中存在的几个重点影响以及解决措施进行了合理的分析，希望对今后的工作能够提供有效的帮助。

参考文献：

[1]蒋娟.电力系统中谐波对继电保护的影响[J].城市建设理论研究.2011（31）.

[2]赵安临.电力谐波对电力系统的危害分析[J].山西煤炭管理干部学院学报.2011（4）.

[3]梁铁兵.浅谈谐波对继电保护的影响及抑制措施[J].科技创业家.2011（12）.

（作者单位：国网山西省电力公司检修分公司）