电力系统谐波对继电保护的影响

【摘要】随着现代科学技术的不断革新，电力系统也日益完备，获得了更进一步的发展。相应地也暴露出电力系统中谐波的问题，这对继电保护产生了多个方面的严重影响。文章探讨了电力系统谐波对继电保护造成的具体影响以及相关的应对措施。

【关键词】电力系统；谐波；继电保护

引言

在科学技术和社会经济的发展带动下，电力行业也迅猛发展，电力系统较之以往更加发达完善。而在这之中存在的谐波问题具有很大的负面影响，不利于保证电力系统在运行过程中的安全有效性。应对这种谐波造成的影响，必须在详细分析的基础上采取适当措施进行解决。

一、谐波和继电保护概述

根据国际标准电工定义可知，谐波是正弦波分量并处于一个周期电气量中。通常情况下谐波的频率是基波的n 倍（n为整数）。近年来学者对于谐波的研究越来越多，其中一些学者在分数谐波中纳入非基波整数倍的频率，却在次谐波中纳入工频以下的频率。实际当中主要是谐波影响继电保护，谐波产生于电力系统中，是在电力系统连接电气化汽车、办公电子设备、电弧设备、非线性负载等非线性负荷过程中产生的，进而影响了系统的正常电压、电流，最终形成较高的谐波。而在电力系统中产生谐波后就会威胁经济性运行、电力系统安全性、电能质量水平。所以，当前电力系统运行中亟待解决的一个问题就是谐波污染。

二、谐波对继电保护的影响

实际当中继电保护装置的性能和效果会受到电力系统谐波的影响，进而出现降、拒动、误动等现象。但是不同继电保护装置受到谐波的影响会随着自身工作原理、运行性能的改变而改变。

2.1静态型机电设备受到的影响

在静态保护装置中继电器包括两种模式，分别为固态继电器和静态继电器。实际当中静态保护装置的抵抗谐波干扰效果好，所以受到关注更多。根据相位比较原理，微分比相器和积分比相器表现于两个交流电量的比较。实际当中谐波分量是客观存在的，所以会影响比相器的正常运行。两个电量进行比较，如果有一个满足具备谐波分量的要求，那么需要将方波进行切割，触发器此时由于电压不满足预期电压要求所以不会翻转。而两个电流在微分式比相器中分别转化成方波，通过微分电路变成脉冲，对比另一个交流量产生的方波和这个方波。但在存在谐波的情况下就会有若干个微分脉冲产生，保护装置也可能在加大交流量的过零点

现象作用下产生误动作。比如，在相差保护过程中有短路现象发生，那么就会产生直流电量并叠加与谐波分量，进而使得保护装置在半波比相器输出反应的作用下产生误动。

2.2整流型机电设备受到的影响

整流输入交流电是整流型机电设备的重要特征，还有一部分整流型设备先通过组合若干个输入的交流量实现整流过程。其继电器的动作原理是获得整流之后的电流信号和动作判断。例如，某电阻器具备两个电气量的环形整流比相器，如果在电流回路中存在谐波，其动作过程就由一个不规则的曲线代替了正常的圆弧，

并且曲线上存在随着谐波含量增加而日趋复杂的凹凸点。对其分析不难发现，一旦电流回路中存在谐波分量电流，那么就会增加交流分量在环形整流比相器中的输出量，进而影响继电器的动作。此外，当输电线路存在短路时，谐波分量就会增加，进而影响整流型保护装置并出现拒动。此时进行继电保护装饰的设计，就应当予以谐波问题充分的考虑。

2.3电磁型机电设备受到的影响

实际当中整定值的误差会随着谐波含量的改变而改变，通常来说在谐波含量不大于40%的情况下整定值的误差不会超过10%。但是基波电压或者电流整流是设置继电保护装置的基础，所以动态作用下的影响不会太大。电流继电设备在存在谐波时会发生误动，但是电压机电设备的动作值比基波发生时的整定值大，所以此时产生的是拒动。此外，若是空载变压器的切投过程中存在谐波，那么继电器就很可能在谐波分量的作用下发生误动，断路器就会因此跳闸。

2.4感应型机电设备受到的影响

感应型继电保护装置具有动作速度缓慢、惯性相对较大的动作部分，此时谐波转矩的作用机会被削弱，产生的影响可以不计。继电器中圆盘或者圆筒在磁场作用下产生的电流，受到另一个磁场的作用而产生电磁转矩，圆盘或圆筒在电磁转矩的作用下发生旋转。实际当中如果将频率为50～200Hz 输入到电力系统中，那么会严重的影响继电器的灵敏度，主要原因是继电设备的磁盘在畸变电流中谐波分量的作用下有附加转矩产生，并且等于电流中的谐波分量、基波分量等转矩总和，而谐波分量的值包括整数和负数。所以，误动和拒动现象就有可能出现在继电保护装置中，并且谐波分量的有效值或者同次频率之间的相位差决定引发后果

的大小。

三、防范继电器保护的策略

实际电力系统运行中继电保护装置误动作或拒动作现象发生的概率，随着谐波含量的增加而增加，一旦发生误动或者拒动那么电力系统运行的稳定性和经济性就会受到影响。所以，电力企业应当充分重视谐波问题，并且采取有效的防范措施降低装置误动和拒动造成的影响。在谐波污染治理方面，应当根据我国相关规定对电力系统中所有用电设备的谐波进行控制，有效避免设备拒动和误动的产生。如果有无功补偿器、无源滤波器、有源滤波器等设备，应当用于控制谐波量，使得谐波产生的影响能够降到最低。实际当中电力企业可以参照以下方法：①给予电力系统谐波控制充分的重视，在进行继电器的选择时应当充分考虑元器件受谐波的影响程度，根据动作原理尽量选择受到谐波影响小的元器件。比如可以选择弱电继电器、零点检测。②为了有效实现变压器差动保护作用，应当选择变流和速饱设备作为继电器，制动方法则应当选择二次谐波制动方法。③由于谐波容抗和感抗之间的相互作用，电力二次系统中极易产生谐振，所以应当将谐波含量较低的频率带从系统的频率中删除。最后，也可以通过硬件滤波器和软件滤波器的设备滤波处理继电保护设备中的信号，这也能够将谐波干扰控制在一定范围内。

四、结束语

综上所述，电子系统谐波对继电保护产生的负面影响是比较大的，相关部门及技术人员应予以高度重视并致力于采取措施解决这个问题。在电力系统未来的发展中，谐波问题将会成为一个比较明显的障碍，只有不断与时俱进，加强对这个问题的研究并发展相关技术措施，重点关注受谐波影响较大的继电保护设备，才能促使电力系统的发展更加安全。

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