邬林春 闫东 甘永祥 杨金梅
内蒙古伊泰煤制油有限责任公司 内蒙古 鄂尔多斯 010300
摘要：近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。电力系统中谐波的存在，不仅降低了电力系统中的正弦波电压质量，干扰电网的正常运行，而且给继电保护的平稳工作带来了很大的麻烦。在以往的电力系统建设中，由于所使用的设备比较单一，且线路结构相对简单，因此电力系统中的谐波并没有为人们所重视。近些年来，快速发展的电力电子技术，使得许多新的电气设备得到推广和应用，电力系统中的非线性负荷明显增加，谐波问题也日益严重。本文就电力系统谐波对继电保护的影响展开探讨。
关键词：电力系统；谐波；继电保护；应对措施
引言
在电力系统当中，谐波主要指的是电流当中含有频率为基波整数倍的电量。在近几年的发展过程中，随着中国电力行业的发展速度不断加快，各种新型的电器装置以及设备不断出现，非线性负荷在国民经济和人们生产工作中应用越来越广泛。因此，电网内部的谐波量不断上涨，对电力系统所产生的影响非常明显。
1 谐波的危害
谐波的危害主要集中体现在：（1）会使电力系统中的设备产生损耗，降低效率，严重的会使线路过热引发灾害。（2）与电力网发生谐振，构成重大威胁，不安全的稳定系数增加。（3）引起继电保护设施的误动作，引发电网事故的发生。（4）使测量仪器计量产生误差。（5）对无线系统、雷达系统等造成干扰或使其发生紊乱。
2 电力系统谐波对继电保护的影响
2.1电力系统中的谐波对继电保护的影响
众所周知，电力系统的一次设备和二次设备的正常工作会受系统中的谐波干扰，而且继电保护装置的工作特性也会因系统中谐波的存在而改变。此外，谐波对材料及设计原理截然不同各种继电器的影响程度会有所不同。因此，在分析谐波对继电保护的影响时，需要进行分别研究，这样才能得到准确的结果。电磁型继电器不易受谐波的影响，在谐波含量低于40%的情况下，继电器的整定误差值不会超过10%。然而，根据基波电压或者电流进行整定的继电保护装置，谐波必然会在分静态状况下对其造成一定的影响。如果在电流继电器工作时出现谐波，保护拒动现象就极可能出现。在空载变压器进行投切时，谐波励磁通流含量往往会非常高，进而造成继电器的误动，而误动一旦出现，断路器就会立刻跳闸。谐波转矩对于可动部分惯性较大，动作较慢的感应型继电器的影响也并不严重。在电力系统中畸变电流随谐波的出现而产生，并会对继电器磁盘产生一定的转矩影响，而且，继电器的灵敏度随着电流频率的增加逐渐下降。在三次谐波和五次谐波电流情况下造成的影响尤为明显，进而影响继电器的灵敏度。由于有正有负的转矩值随谐波电流分量而产生，所以继电器有可能产生误动作。然而，应用积分比相器构成的整流型继电器对于电力系统中的谐波的抵抗力较差。所以，在继电器的设计时，就要合理评估谐波的因素。
2.2谐波对整流型继电系统以及距离保护系统的影响
由于机波阻抗值的误差值相对较大，同时电力系统内部的谐波电流分量相对较小，如果没有对滤波进行及时的处理，不但会直接造成电力系统继电设备产生误动问题，同时还很有可能会造成误操作问题。通过电力系统工作人员的调查分析，可以看出电力系统的谐波含量较小的情况下，谐波对保护设备的影响相对较小，但是在实际的供电工作中，由于供电线路外部环境因素的影响，电力系统的谐波含量通常情况下会超过标准数值，进而会对机电保护器系统的保护功能产生一定的干扰。当电力系统电流存在大量谐波的情况下，由于三相谐波不对称或者是不相等的问题，外加上机电防护装置附近存在并联电容，对谐波的放大作用会造成供电装置产生更大的谐波问题，整体的供电稳定性受到了一定的影响，严重的情况下会直接造成电力系统的继电防护出现误操作问题。
电力系统供电过程中，电网继电保护装置主要由通过电力系统、电压系统和线路主保护系统所构成，供电电流增加的情况下谐波干扰问题表现非常明显，电力系统的谐波会直接造成供电电压产生异常，同时会直接影响到电力系统的保护回路，造成设备出现误操作问题。除此之外，因为电力系统的线路防护系统设备产生故障，内部的工作原件启动受到了电力系统谐波问题的干扰，整个电力系统的逻辑电路和防护电路出现中断，进而影响整个继电保护工作的性能。
2.3对电容补偿设备的影响
在电力系统中，如果谐波频率发生变化，带有电容补偿的谐波阻抗也会随之变化，所以整个系统可以是容性系统，也可以是感性系统。如果系统中的谐波频率到了某一个数值，且系统中的感抗远远超过系统的容抗，在大量的谐波电流作用之下，电容器和电力系统中的其他设备之间就会产生串联谐振或者并联谐振，谐波电流也会进一步被放大，容易引起谐波过电流或者是过电压现象，熔断电容器中的保护熔管，甚至烧毁电容器。而电容器一旦被烧毁，整个电气回路中其他设备的安全运行也都将受到严重的不利影响。
3 消除系统中谐波的措施
消除谐波的方法在电力系统中有很多，综合来看，最有效的消除谐波的方法是从限制其震荡过电压的产生。首先，可以通过改变电网对互感器的感抗来阻止形成谐波的参数的出现；其次，在零序回路内增加阻尼，从而限制谐波的出现和发展也是可行的方法。现今，通常使用下面几种设计方法消除系统中的谐波：第一，在电力系统中采用性能优良的电气设备，并根据具体情况进行选型；第二，可适当地提高电网的对地电容从而抑制谐波的产生；第三，确保中性点需要接地的地方通过消弧线圈后再接地；第四，先经大电容或者经电阻后互感器高压侧的中性点再接地。此外，可以在电网中构建谐振监督系统，以了解谐振在各个时期的变化情况，并在软、硬件方面提高系统的抗干扰能力，在整定计算中充分考虑谐振的因素，以确保继电保护可以正常工作。同时，在谐振源处，可以通过加装一些滤波设备，减少进入电网的谐振量，从根本上减少谐振对电网的影响。
4 应对电力系统谐波变形
在电力系统的供电运营工作中需要对机电防护装置进行有效选择，对机电防护装置的速度性、反应灵敏程度以及保护程度进行有效评价。在充分了解电力系统谐波恶化的情况下，要有效明确电流输入过程中电压波形所产生的形变原因，同时还需要使用电力系统的三次谐波来建立接地保护系统，防止电力系统由于机波检测疏漏而形成不良的谐波变形问题。除此之外，在有效使用变压器设备时，需要对相关的差动保护问题加以考虑，同时有效运用电力系统的高磁性波涌出的二次谐波成分。通过两次谐波制动的方法，对继电器系统工作形成良好的防护作用，有效地避免电力系统继电器产生错误、保护动作问题。从基础上来防止系统永流产生的误操作问题。在电力系统的谐波防护路中，变压器插动保护工作主要是运用速保、变流器、二次谐波来进行制动。对于高频保护工作过程来讲，需要将谐波比进行有效调整，保证高频供电装置的正常稳定工作和运行，在超高压电网的高级防护过程中，通过输入信号的方法来有效消除内部所产生的不良谐波问题，从而有效预防谐波对机电保护所产生的不良影响，进而在110kV负序震荡闭锁单元当中，通过降低谐波互动问题来保证继电保护装置的顺利稳定工作和运行。
结语
电力谐波会对供配电系统的正常运行带来很大程度的不利影响。所以，相关单位应该对此加以重视，并通过合理的策略来进行谐波治理。这样才可以有效保障电力系统的正常运行，提升设备的运行安全和使用寿命，满足人们的用电需求，促进电力企业经济效益的提升。
参考文献
[1]姚伟平.电力谐波对电力系统的影响及治理措施[J].大科技，2019，（28）：63-64.
[2]王国涛.浅析电力系统谐波危害及治理措施[J].计量与测试技术，2019，（9）：73-74.
[3]潘博，王健.矿山电力系统谐波的危害与治理[J].山东工业技术，2019，（8）：95.