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电力系统谐波对继电保护的影响分析白伟

发表时间：2021/3/26 来源：《中国电力企业管理》2021年1月作者：白伟

[导读] 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。在电力系统的运行过程中，稳定性是它的必须要求，由于电力系统的结构比较复杂，需要在满足用户的基础功能上，实现对电能生产以及运行过程中的保护和控制，并且减少功率在这个过程中的损耗，但是在电力系统中，由于各种配件的作用，导致其中存在不少潜在的安全隐患，谐波的产生以及所构成的不同结构形式就是对电力系统产生危害的一部分，需要有关人员进行具体

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摘要：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。在电力系统的运行过程中，稳定性是它的必须要求，由于电力系统的结构比较复杂，需要在满足用户的基础功能上，实现对电能生产以及运行过程中的保护和控制，并且减少功率在这个过程中的损耗，但是在电力系统中，由于各种配件的作用，导致其中存在不少潜在的安全隐患，谐波的产生以及所构成的不同结构形式就是对电力系统产生危害的一部分，需要有关人员进行具体的研究。
关键词：电力系统谐波；继电保护；影响
        引言
        电力系统中的谐波是电力系统运行中几乎无法消除的因素，因为它的存在使得电力系统的各个环节总是存在一些隐藏的危害，加强对电力系统中谐波的抑制一直是科技工作人员所研究的课题之一。目前，随着电能涉及的领域日益广泛，谐波危害成为电力系统运行的主要问题，人们对谐波现象的研究也有了更多的关注，对谐波的产生以及治理进行了总结，为继电保护的科技人员提供了实质性的帮助。
        1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变化，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。同时，谐波在电力系统中对于继电器等保护装置也有着一定的影响。
        2电力系统中继电保护的作用
        2.1继电保护的概念
        对于继电保护来说，它是对电力系统中所发生的故障以及异常情况等现象进行检测的过程，并且出一定的预警信号，将故障与电力系统进行有效的分离。在电力系统的运行过程中，继电保护装置是其中必不可少的元件，当电力系统发生一定的故障后，可能会在短时间内造成电流增大、电压降低的情况，并且电流与电压之间的相位角也会产生一定的改变，测量阻抗显著减小，而继电保护就是通过对电力故障时各个电气量之间的有效变化，从而构成不同的保护结构，达到快速保护的目的。
        2.2继电保护在电力系统中的作用
        对于继电保护来说，它可以在故障发生的短时间内，立即将故障元件进行有效的切除，并且减轻这个过程中对故障元件造成的损耗，保证电力系统中的其他设施可以保证正常运行，继电保护具有一定的自动性和快速性，它可以在第一时间内做出有效的反应，并且是对电器元件的一种监控，可以在多个方向上保证它的运行状态，并且避免由于外界干扰对电力系统造成的影响。另一方面来说，电力系统中的继电保护装置可以与其他装置进行有效的配合，并且在条件允许的情况下，提高电力系统运行的可靠性，当电网发生严重性破坏时，将保护设备快速脱离电网，发出警报信号，降低财产的浪费，实现电力系统的自动化和远程化发展，促进工业生产自动控制的变化。
        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
        从所查资料分析我们可以得知，谐波的含量不超过40％时候，它的整定误差小于10%，在电力系统中，谐波的设定是根据基波电流或者基波电压整定的，所以在非静止状态下的谐波毕然会对继电保护装置产生一定的影响。在电力系统中，谐波的存在毕然会对继电保护装置产生保护拒动。

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一旦在继电保护装置上的谐波存在基变电压，基波整定值比电压型继电保护装置动作值要低很多，这就造成继电保护装置出现延误，可能会导致继电保护装置误动，从而导致无法正常运行，特别是空载变压器投切时候，很容易引起跳闸行为。
        3.2对感应型继电保护装置的影响。
        在圆盘磁场的作用下，感应性继电保护装置肯定会产生感应电流，而感应电流在空间其他磁场的作用下，先出电磁转矩，进而促进圆盘转动。感性性继电保护装置动作较慢，可以活动的部分惯性较大，所以谐波对此影响相对较小。基于科学分析，可以了解到，受基变电流产生的谐波分量会在继电保护装置的磁盘上产生附加转矩，所以继电保护装置的触发时间可能会随此影响而产生一定的改变，对于3-5次谐波分量产生的转矩对此产生的影响更大。
        3.3对整流型继电保护装置的影响
        在电力网中，正弦波是理想波形，这是毋庸置疑的，造成谐波出现的原因就是装置的单向导电作用，接线方式以及系统参数等等原因之下产生的。此波的出现对于电力系统是相当的不利，对继电保护装置也造成一定程度的伤害，对继电保护工作也产生不同程度的影响，其中高次谐波是非常重要的因素，当谐波电压较高的时候，继电保护装备在一定程度上就会出现误动等一系列情况，增加系统的误差，从而增加困难性。在高而负序系统中的高次谐波电流会对负序电流产生不同的影响，从而引发误动现象，甚至会破坏联动装置，导致工作无法进行。
        4.应对电力系统中谐波影响的方法
        4.1改进继电保护装置
        针对现有的继电保护装置，可以运用受谐波影响很小的装置（弱电继电器）和继电保护的动作原理（比相、零点检测）等，对装置进行改进。采用滤波器对继电保护装置实施保护，对电路中出现的谐波分量进行处理，同时加入减弱谐波的线路，达到避免谐波干扰的作用，针对变压器中的继电保护装置，采用能迅速饱和的变流器实现对继电器的替换，也可以使用有二次谐波制动能力的继电保护装置以及限时回路等方式。
        4.2改进电力系统中的谐波处理技术
        目前国内的电力系统抑制谐波是通过增加整流的相数、安装交流滤波器、采用无功功率补偿装置以及使用有源滤波器等，对于以上用来抑制谐波的方式，它们都离不开减少谐波或者是对谐波进行补偿的两种方式，调谐滤波和无源滤波是被动应对电力系统中特定的谐波，具有很大的局限性，如果系统中的谐波分量是变化的，则需要根据实际情况来设计不同的滤波柜，而有源滤波技术是一种主动应对谐波的方式，它由功率器件组成，通过随时随地地监测电力系统运行的状态，主动产生与谐波电流相反的等量电流来达到消除谐波电流，实现电网的净化。
        结语
        在现阶段，电子产品广泛运用，大型工厂，商业大楼等的用户用电量巨大，电力系统更加复杂，这样随着经济的发展，在此基础上电力系统也带来了很大影响，这样电力系统的稳定性和可靠性需要更加得到保证，再这样的前提下，更需要消除谐波电力系统的影响，只有这样才能使得电力系统才能正常运行，对于继电保护装置，还要能够正确的区分电路的运行状态，以此来避免外界的干扰，保证电力系统的稳定运行，这样才是电力发展的主要趋势。
参考文献
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