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电力系统谐波对继电保护的影响郭杰

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：郭杰

[导读] 摘要：近年来，随着电力行业中新型电气设备装置的应用，非线性负荷在人民生产生活中和企业发展中得到广泛的应用。

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        摘要：近年来，随着电力行业中新型电气设备装置的应用，非线性负荷在人民生产生活中和企业发展中得到广泛的应用。因此，电网系统的谐波也随之不断地增，增加了其对电网系统带来的影响。因此在电力系统的施工中，要重视电力谐波的影响，电力人员需要重视，提高继电保护功能，尽量消除谐波以免其影响电力系统功能性。本文主要分析了电力系统谐波对继电保护的影响，可供参考。
        关键词：电力系统；谐波；继电保护
        1谐波与继电保护概述
        谐波主要是指在电流中含有的频率为基波整数倍的电量，在非正弦周期性傅里叶级数分解后，基波频率电流也会产生较大的电量。例如，在高压直流电量传输的过程中，一旦电路系统出现短路故障，电力系统就会受到谐波带来的影响，进而使电力设备受到损坏，同时很大程度将减短绝缘设备的使用寿命；一旦继电保护设备或是相关装置发生拒动，会对整个电力系统造成安全影响，最终引发严重的电力事故。所以，在电力系统运行中，需要严格依据继电保护原理和自动装置的原理，控制谐波对电力系统产生的影响，确保电力系统的稳定运行。
        2导致电力系统谐波产生的原因
        首先，对于电气化铁路来说，它与其他设备并不相同，其负荷带有非线性、不对称性，其波动较大，尤其是在机车运行过程中，非线性特征尤为显著，更会将谐波带入到电力系统中，从而产生大量谐波，同时，由于机车长期处于开停结合的状态下，这样也会产生有功冲击，导致电力系统发生电压波动，严重的还会出现闪变。其次，导致谐波产生的因素中还在于可控硅整流设备的应用，这种设备应用以后实质作用并不大，不仅会影响平波电抗器原有作用，还会使输出电流出现波动，各个交流系统也不能对称，从而产生谐波。
        3电力系统谐波对继电保护的影响
        3.1对电磁型继电器的影响
        如果谐波含量低于40%，其整定值误差就会在10%以下，但是，由于继电保护装置需要依靠电流与基波电压实现整定，所以，也就导致其在分静态作用下容易受到谐波影响。一旦出现谐波，就会引起电流继电器保护发生拒动，如果继电器受谐波畸变影响，相对应的基波整定值也将比动作值小很多，这样就会引发过电压其发生拒动，从而导致误动作。如果在期间运用空载变压器，就会出现谐波励磁同流的情况，也会发生误动作。
        3.2对整流型继电器的影响
        整流型继电器就是将交流领融合在一起，其主要目的是实现整流目标，同时也有些是对一个交流量进行整流。接受多整流的电压信号或动作，很容易影响继电器动作性质。如将两个电气量应用到电流回路中就可以为谐波分量提供依据，其动作特征也将以不规则的封闭曲线呈现出来，并在曲线中有很多点，如果输电线路发生了短路情况，电流中所含有的谐波也将增多，引起保护装置发拒动，通过研究得知，主要与电流回路中产生谐波分量有关，不仅会促使环形整流分量增大，还会影响继电器动作。因此在设计继电器的过程中，一定要重视谐波所带来的不良影响。
        3.3对感应型继电器的影响
        感应型继电器的工作原理主要是：继电器内部的圆筒或者圆盘产生感应电流，由圆筒或者圆盘产生的感应电流与设备中的其他的磁场相互作用，最终产生了电磁转矩，导致了圆筒或者圆盘的转动。惯性大，动作速度慢是这类继电器的特点，使谐波转矩对这种感应器并没有造成太大的影响。产生这个现象的主要原因是：畸变电流产生作用在继电器磁盘上的转矩数值与该电流中各次谐波分量所产生的转矩和基波分量之和在数值上是相等的。由于上述原因的存在，继电器在谐波的影响下既可能产生拒动，也可能产生误动的现象。

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        3.4对静态型继电器的影响
        对于静态型继电器来说，它属于静态保护中最重要的内容，其中的无机械运动是最主要的电气器构件，它可以减少谐波所带来的不良影响，因此静态保护就成为现代人最关注的重点。静态保护采用的继电器有两种类型：一种是静态继电器，另一种是固态继电器。静态保护主要由电子器件构成的，在使用的过程中谐波对其影响比较小，因此人们比较重视静态保护的研究。如果继电器是根据相位比较原理构成的，则可以通过积分比相器或者是微分比相器实现交流电量。但积分比相器和微分比相器都会受到谐波的影响。首先，介绍谐波对积分比相器的影响。在积分比相器中有两个电量，这两个电量是要被比较的。如果两个电量中还有谐波分量，则其方波就会被破坏，从而使得积分电压达不到标准值，难以起到保护的作用。其次，介绍谐波对微分比相器的影响。微分比相器中的两个电量都要先变成方波，然后再从其中任选一个方波，在通过微分电路时会产生脉冲，比较脉冲与另一个方波。
        4谐波对继电保护造成影响的应对措施分析
        4.1防止谐波产生振荡电压
        1）考虑谐波匹配振参数的因素，从改变电力系统的抗容量或交感器的感抗性出发，来降低谐波的匹配参数。2）采用增加阻尼的方式，来防止谐波振荡电压的出现。在实际操作中，通过对电力系统中的对地电容、交感器设备进行合理的应用，并将电力阻尼放置在电力交感器的三角组合处，以改善电压互感体系。同时，需注意电阻上交感器的中性点不能与地面接触，而且需要在电力交感器设备上加入某些滑谐器件或元部构件，并保证这些元件都处于互感器的三角绕组处，才能将电力交感器与双向可控硅相接触，实现电压在短接连接的同时达到瞬间断续的效果。此外，依靠增加电力系统的回路值来改变谐波出现振荡电压的现象，通过采用阻尼的电阻与电力互感器进行消谐，从而可应对电力系统内出现多频率谐波振荡电压的问题。因此在电力系统运行中，将消协装置安装互感器的三角部位，此举不但可以将多频率谐振现象有效解决，同时十分利于电力系统的区分以及斜振接地。
        4.2对谐波波形的改变有效抑制
        1）详细了解谐波的指标情况。例如电压的实际波形、电流、电量出现畸变的原因，同时在这一基础上对定子接地系统使用三次谐波的形式进行搭建，进一步防止因基波检测疏忽而造成的谐波波形畸变现象。2）在充分利用变压设备相关差动保护的同时，使用高次谐波流中2次谐波，在充分应用变压设备保护的基础上，由2次谐波来带动差动继电器，从而降低继电保护设备出现失误性操作的概率，避免机电设备受到涌流误操作而带来的损坏。与此同时，采用增量型的元件，可以适当避免及改善负序谐波和稳态谐波带来的影响。
        5结语
        总之，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，通过对电力系统中谐波对继电保护装置的影响研究，可以深入了解整个电力系统的问题，并进行改良，以达到更好地使用电力系统网的目的。
        参考文献
        [1]赵一鸣.电力系统谐波对继电保护的影响研究[J].大科技，2017（22）.
        [2]韩继行，殷福兴.浅谈电力系统谐波对继电保护的影响[J].工程技术（全文版），2016（12）.
        [3]刘洵宇，白玉洁.电力系统谐波对继电保护的影响[J].城市建设理论研究，2016（17）.
        [4]杨蜀.电力系统谐波对继电保护的影响分析及应对措施[J].机电信息，2016（21）.
        作者介绍
        郭杰（1987.1.6—）；男；籍贯：甘肃武威；民族：汉族；学历：大学本科；职称：工程师；职务：继电保护专责；研究方向：继电保护及自动化专业；单位名称：国网甘肃兰州供电公司。