电力系统谐波对继电保护的影响

陈志恒 胡斐 康宁

摘 要：对于电力系统来说，谐波的产生有着一定的危害，对机电型继电保护装置、微机继电保护等方面都有着一定的影响，有关人员需要从有源谐波治理、无源谐波治理等方面进行设计，从而减少谐波对电力系统的破坏，延长它们的使用寿命。

关键词：电力系统;谐波;继电保护

0引言

电力系统是指由发电厂、输电线路以及用电客户端等环节构成的一种电能循环系统，它是通过电能生产以及传输等形式，从而有效的将不同的电力分配给相关的用户，这是一个非常复杂的过程，其中涉及到了多个线路和系统结构。

1谐波产生的原因和危害

1.1谐波产生的原因

谐波是指一种周期性的一种频率变量，它是对电力系统中电流的一种改变，而且谐波中还可以分为分数谐波、间谐波以及次谐波等不同的类型。对于谐波产生的原因，它主要是由电源、输配电设备以及电力系统中的非线性负载构成的。首先，对于电源端产生的谐波来说，它是由于在发电过程中，三相绕组在制作上有着一定的质量问题，很难达到各个参数上的平衡，在不同的影响因素下，会造成一定谐波的产生，但是电源端所产生的谐波是非常少的，一般不会有太大的影响。其次，对于输配电过程产生的谐波来说，很多时候都是由于电力变压器导致的，这是由于变压器在设计过程中，可能会考虑到经济性等方面，忽略掉铁心磁化曲线的影响，使其处于非线性的状态，产生一定的谐波，在这种背景下，谐波电流通常来说所占额度较高，对于电力系统的影响也是非常大的。

1.2谐波的危害

从谐波的运行来说，它的危害性是非常强的，对于电力系统中的各个设备都可能造成不良的影响。首先，对于发电过程中的发电机和电动机来说，由于谐波的产生，可能会引发机械共振，致使发电机在运行过程中存在一定的振荡力矩，并且严重影响电力设备的使用寿命。其次，谐波电压在电力运行中会造成大幅度的正弦波變化，增加电能的消耗，加速绝缘老化，危害不同设备的负载以及电力系统的安全运行。除此之外，电网谐波还会对计量装置造成不同的影响，使它的系数达不到正常要求，造成电网中的短路情况，严重的还会引发爆炸现象。

2电力系统谐波对继电保护的影响

2.1对机电型继电保护的影响

机电型继电保护装置是对电力系统中的测量部分、逻辑部分以及执行部分进行保护的过程，它是由若干个不同的机电型继电器组成，可以有效的反映出实时电压和电流的运行状态，在电力系统的运行中，谐波会对机电型继电保护装置造成一定的影响，这主要是由于这个类型的装置是经过电磁、电力以及机械等方面的多次转换而成，而谐波的产生可能会对电力造成一定的影响，从而导致保护装置的准确度降低，速度变慢等现象，还会引发假性故障的产生，对机电型继电保护装置的工作原理造成一定的破坏。

2.2对微机继电保护的影响

对于微机继电保护装置来说，谐波的大小不同也会对其造成不同的影响，它是对输入信号的一种模拟量变化，但是在电力系统的运行中，还会存在不同程度的干扰谐波，如果在电流互感器的输入过程中，没有考虑到这方面的影响，高次谐波采样频率有效的转化为相应的电信号，就会对转换器中的数字量和模拟量的转换产生一定的破坏，而且后续处理工作可能不会对程序进行有效的录用。另一方面来说，在微机继电保护装置中，它的离散和量化的采样过程也有着不同的算法，在假定信号输入的过程中，可能会存在一定的误差，并且与其他设备不能形成有效的感应。

2.3对整流型继电保护装置的影响

在电力系统中，电力网供电的理想波形是正弦波，而且由于继电保护装置中的单向导电作用，在系统参数、三相荷载以及接线方式等共同作用下，造成谐波的产生，对于继电保护工作产生不同程度的影响。高次谐波是其中最主要的影响元素，当谐波电压处于比较高的状态时，继电保护装置可能会存在操作失灵或者误动等情况，增加供电系统中电压自动调节系统的误差。而负序系统中的高次谐波电流也会对负序电流产生不同的影响，引发误动现象，甚至会破坏继电保护中的远程联动装置，导致工作无法再继续进行下去。

3电力系统中抑制谐波的具体措施

3.1加入滤波器

在电力系统中，有效抑制谐波产生和蔓延的主要方法就是在其中加入相应的滤波器。滤波器是由电容、电感以及电阻组成的滤波电路，它可以对电源线中的特定频率以及线路进行有效的整合，从而对特殊波频信号进行消除工作。从现阶段来说，数字滤波器是比较有效的一种滤波装置，它与模拟滤波器相对应，将电力系统中的运行线路当成一个变量，并且对外界的输入信号进行有效的处理，将输入信号的波形采取有效的倒置工作，从而实现频谱修改的目的。

3.2无源谐波的治理

无源谐波的治理过程主要是将电抗器与电容器串联到一起，并且形成一定的回路，在这个回路上，它的谐振频率需要设定到不同的振动点上，从而达到滤除多次谐波的目的，在电力系统的运行过程中，这种工作的方法造价成本是非常低的，而且操作简单，市场需求非常大，许多高次谐波采用的都是这种治理方式，但是在无源谐波的治理过程中，它的滤波效果并不是很突出，不能得到有效的消除，还会存在与系统谐振的可能，需要有关人员从综合方面进行考虑和选择。

3.3有源谐波的治理

有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上，对治理方式的有效改进，它的滤波效果相对来说比较完善，在额定功率的范围内，由电力电子元件构成一个共同的回路，并且在这种情况下，产生一个系统的共同频率，它的应用范围比较广，包括计算机控制系统以及供电系统等多个领域上，尤其是对于一些大型电力系统中产生的谐波来说，它的消除效果是非常好的，不会受到电子元件的影响，但是由于成本较高，对于一些用户来说，并不是特别受欢迎和重视。

4结束语

在电力系统的运行过程中，还是会或多或少的出现不同的安全和质量隐患，造成对电力结构的影响，谐波就是其中的主要危害因素，需要对它进行全面的分析，找到有效的抑制方法。

参考文献：

[1]电力系统谐波对继电保护的影响[J].牛原.科技与创新.2020（04）

[2]电力系统谐波对继电保护的影响[J].杨艳燕，朱永珍，杨黎.科技视界.2019（24）

[3]电力系统谐波对继电保护的影响探究[J].孔海波，石庆喜，冯德品.山东工业技术.2019（20）

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