摘要:近几年来,现当今,随着我国科技不断进步,我国的电力行业也得到了很大程度的发展。而随着电气设备的大力推广,电力系统运行中出现了很多谐波,严重影响着电力系统继电保护的安全运行。因此,必须要了解电力系统谐波对继电保护的影响,这样才能保证电力系统继电保护的安全运行,保证人们的电力需求。
关键词:电力系统谐波;继电保护;影响?
引言
当前,随着中国电力行业的整体发展速度不断加快,很多新型的电气设备大量投入到了电力系统工作当中,同时大量的非线性负荷存在于供电电网当中。供电系统在工作过程当中产生的谐波问题,会直接造成整个供电系统的稳定性下降,同时也影响人们的用电质量。在高压直流供电过程中,如果电力系统内部出现不良的短路问题,则谐波对电力系统所产生的影响,会直接造成各种电力设备出现故障,同时也会使机械设备的使用寿命缩短。
1电力系统谐波
电力系统谐波是指一个周期电气量的正弦波分量,而基波频率的整数倍就是其频率,一般基波的频率会低于谐波的频率,所以又叫高次谐波。电力系统会受到谐波的影响,使得其电压正弦波质量降低,并影响电网的正常运作。电子设备和电力电子设备的推广应用,增加了变频调速设备、工业电炉和电气机车等非线性负荷,电力系统中的谐波也就越来越多。而高次谐波的产生会增加维修工作量和电网损耗,容易产生干扰使保护和自动装置误动,计量器件也也会产生误差,干扰无线电通讯系统,最终缩短电气设备的寿命。 通常电气化铁路、非线性负荷、风电、光伏发电、汽车充电站等设备中经常会产生谐波,而电气化铁路是一个特殊的电力系统用户,其负荷具有非线性、不对称性和波动性的特点。在机车运行中非线性特征明显,此时电力系统中就会出现大量的谐波电流,并成为最大的谐波源,3-13次的奇次谐波电压中的含有率会出现不同程度的超标,而且电力机车开停频繁,就会增大有功冲击,使得出现电力系统电压波动和闪变。在风电场中产生谐波产生是因为输入的风力发电能量具有不确定性,而且有大量的整流和逆变设备,所以就会出现谐波。通过光伏组件,太阳能就会转化为直流电力,并由直流监测配电汇集到并网型逆变器中,转化成电网同频率同相位的正弦波电流,而这一逆变过程就会增大谐波污染。在充电机装置中,在模拟充电机上运用Matlab进行谐波仿真计算,就会发现实测电流中有3次谐波,这与负荷不对称有关,它会使得中性点偏移,并与中性点对地形成回路,最后就产生了3次谐波电流。电力系统的谐波源主要是可控硅的整流设备,但是其实际运行情况比较差,换流电抗和换相角不等于零,平波电抗器的感抗不会趋近无穷大,所以输出直流就会有脉动,使得三相交流系统不具有对称性,此时就会产生谐波。
3电力系统谐波对继电保护的影响
3.1静态继电器
静态保护下的继电器会进行无机械运行。继电保护装置能够有效的将谐波进行分离去除。交流电路在微分比相器的应用上受到谐波分量的影响。同时根据比相器在正负极周性相比,相同的电量会导致不同的谐波分量。利用方波将电压进行控制,再触发器上造成拒动保护。电力系统中消除谐波的方法有很多。要限制震荡电压的产生。根据谐波参数,改善电网对互感器的感抗效果。采用零序回路的方法对谐波进行限制。电网对地电容效果也会在中性不接地的情况下制定限制条件。在中性点处经过消弧线圈处接地;第六,在互感器高压侧中性点经电阻接地或者经大电容接地。在互感器上设置谐波消除装置,并且要阻断触发器电压双向控制,这样保证电压互感器能够在瞬间完成谐波消除。同时在双向控制中谐振回路阻尼将会根据自身的零序电阻调整进行谐波振动的释放。外接阻尼电阻为零的时候,不能够影响到继电器的运行,同时要时刻关注谐波分量的产生。继电保护装置能够多元化进行谐波的控制解决。并且不会影响到电力系统的正常运行。及时的检测谐波,消除谐波影响,对于提升电力系统运行效果具有重要的影响。
3.2整流继电器
谐波的产生将会使整流继电器运行出现较多的交流量组合,不同组合在进行整流的同时,在输入交流量之后会将电流信号动作进行判断。这样继电器的动作也要在不同凸凹点上产生谐波分量。谐波动作特性效果将会越来越明显。电气量中形成的整流回路,在阻抗效果上会突出谐波分量,保证这种动作特性,根据不规则封闭曲线在发生接地短路故障的时候能够更好地突出谐波分量。整流中继电保护装置出现的拒动情况,也会通过电流回路产生的谐波分量进行交流输出,使继电器动作更为连贯,避免出现破损的情况。继电器在设计的时候,要充分的考虑到谐波的影响。
3.3电磁继电器
在运行中,整定值会受到谐波的影响,谐波含量就会在特定的范围中,不会增加整定值误差范围。继电保护装置的基础则就睡基波电压以及电流整流,其动态作用之间的变化相对较小。而如果在继电设备中存在谐波问题,并且出现动态问题,电压机电设备中的动作值就会在大于基波的作整值,进而出现拒动的问题。而在实践中,在空载变压器的切头中也会出现一些谐波问题,在这个时候谐波分量就会给继电器带来一定的影响,进而导致其出现误动等问题,导致断路器跳闸的问题。而在电磁性继电器中其对于定制误差的影响不高,如果谐波含量小于10,则机电设备受到谐波的影响则相对较小;而如果谐波含量相对较大,谐波衰减速度则就相对较慢,这样就会因为谐波影响导致电磁性继电器误动问题,进而导致较为严重的系统事故与问题。
3.4感应继电器
电力系统受到磁场的影响,继电器会出现感应电流。感应电流与磁场相互影响,出现电磁转矩。影响到继电器转动效果。感应继电器会在这种状态下出现较大的惯性。运行效果会降低,但是谐波转矩将会对电力系统的运行产生一定的影响。谐波畸变下的电流运行会在不同分量磁盘中产生较大的转矩。感应继电器灵敏度也会随着电流频率的调整逐渐的降低。不同成都的谐波分量造成的转矩,也将会使转矩与谐波分量出现正负关系。感应继电器误动出现拒动都是由谐波分量有效数值与间相位差影响的。
结语
随着我国经济的发展,人们对电力的需求量在逐渐增加,并提出了更高的要求。但是在电力系统运行中经常会出现谐波,影响着继电保护的正常运行,也降低了电压正弦波的质量,严重制约了电网的正常运作。因此,在电力系统实际运行中,要认识到中电力系统谐波对继电保护的负面影响,在这样的基础上采取有效的对策降低其对继电保护的干扰,为电力系统安全稳定的运行提供保障。同时也要采取有效的措施保证电力系统继电保护的正常运行,减少电力系统中的谐波,为电力系统的稳定运行和经济社会的发展提供保障。
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