1、探讨电力系统中谐波对继电保护的影响摘要：电力系统中的谐波污染问题一直以来是学术界研究的热门课题，它直接影响到电力系统继电保护和安全自动装置的正常工作，给电力系统的安全稳定运行带来隐患。必须高度重视谐波污染问题，采取有效措施加以限制，保证电力系统安全稳定的运行。本文主要对谐波对继电保护产生的影响及主要措施进行了阐述。 关键词：谐波 继电保护影响 中图分类号：TM77 文献标识码： A 一、谐波的基本概念 谐波是一个周期电气量的正弦波的分量，其频率为基波频率的整数倍。在供用电系统中，通常总是希望交流电压和交流电流呈正弦波形。在进行谐波分析时，正弦电压通常由下式表示： 正弦电压施加在线性无源元件电阻
2、、电感和电容上，其电源和电压分别为比例、积分和微分关系，仍为同频率的正弦波。但当正弦电压施加在非正弦电路上时，电流就变为非正弦波，非正弦电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变为非正弦波。 二、谐波对继电保护的影响 由于谐波会引起继电器动作特性畸变或效果降低，因此会造成保护装置的误动或拒动。各种类型的继电器工作原理和性能不同，谐波对其影响程度也不相同，下面分析谐波对几种常见的继电器的影响。 1、谐波对电磁继电器的影响 对于电磁型电流继电器，电磁动作转矩与流经线圈内电流有效值的平方成正比，因此当电流的基波分量和高次谐波分量之和大于继电器的动作电流值，继电器就会产生动作。因此，当电流中的谐波分量
3、较大时，将会使电流有效值变大，从而有可能引起电流继电器的误动作。与电流继电器相比，电压继电器的线圈匝数多，阻抗大。当测量电压中含有谐波分量时，电压继电器的动作值总是比基波时整定值大，因此有可能引起过压继电器的拒动或欠压继电器的误动。由于电磁型继电器对定值误差要求不高，且动作速度较慢，因此当谐波含量小于 10%时，谐波对继电器的影响不大。但当谐波含量很大且衰减较慢时，电磁型继电器的误动作将会导致电力系统发生严重事故。 2、谐波对整流型继电器的影响 整流型继电器是将输入的交流信号进行整流后，根据整流后的电压或电流信号值进行动作判断。整流型距离保护装置经常会出现振荡闭锁动作，主要原因是将三相电流转换
4、成单相电压的负序滤波器是由接在一相内的电流互感器和接在两相内的互感器构成，因此当系统电流中含有较大谐波分量，且三相电流谐波含量不对称时，负序滤波器将会产生很大的谐波电流，这时整流输出的直流脉动量很大，将会造成保护的误动作。 3、谐波对感应型继电器的影响 由于感应型继电器的可动部分惯性大、动作速度慢，因此谐波转矩对继电器的影响较小。感应型继电器的圆盘在磁场作用下产生感应电流，这个感应电流与空间中另一磁场作用，产生电磁转矩推动圆盘转动。 当输入电流的频率从 50Hz 增大到 250Hz 时，感应型继电器的动作灵敏度将会降低，产生这种现象的原因是电流中的谐波分量在继电器的磁盘上产生了附加转矩。电流在
5、继电器磁盘上产生的转矩等于基波分量和高次谐波分量产生转矩的总和。在各次谐波中，由 3、5 次谐波产生的转矩对感应型继电器的动作灵敏度影响相对较大。由于电流谐波分量产生的转矩有正有负，因此，继电器有可能会出现误动和拒动两种情况，这主要由同次谐波间的相位差和谐波分量的有效值决定。 三、继电保护的重要性 在继电保护中，主保护主要包括比例差动、差动速断、零序比例差动、工频变化量比例差动；后备保护，主要是相间阻抗、过流保护、阻抗退出过流保护、零序过流、过激磁、启动冷却器、过负荷、零序过压等，其中，相间阻抗就是指正向、反向阻抗可整定，可经过振荡闭锁，而过流保护可经过复合电压闭锁，阻抗退出过流保护是由 TV
6、 断线引起的阻抗退出后投入；零序过流是 I、II 段可经方向和二次谐波闭锁；过激磁具有反时限过激磁功能等，这些都保证电力系统正常运行的根本，一旦电网中的电力设备发生故障，继电保护就可以通过自行启动，维持电网的稳定、安全运行。 四、谐波对继电保护影响的应对措施 预防电网谐波对继电保护的影响应该从两方面入手: 主动性措施和被动性措施。主动性措施即谐波抑制措施，就是将电网中的谐波彻底消除，使继电保护运行在工频状态下; 被动性措施即改进继电保护的措施，在电网谐波无法得到有效抑制的状态下，被迫的进行继电保护的改进，以增强对谐波的抵抗性。 为了提高电网运行的稳定性，提高电网运行效率，减少谐波对电网造成的影
7、响，保证电网的安全性，本文主要提出了以下保护措施，首先，继电保护装置要尽量不用受谐波影响大运用原理以及电气元件，如比相判断$过零点检测$弱电继电器%在变压器差动保护中，可以采用二次谐波的方式进行饱和变流器对继电器加强保护% 同时，在二次系统中，由于容抗和感抗的存在，可能会产生谐振，所以，系统中的固有频率，要远离较高含量的频率带，可以消除谐振所产生的过电压，进而提高继电器的可靠性。其次，在继电保护系统中，可以设计软件滤波器和硬件滤波器，一种是用滤波器，包括，有源滤波器$无源滤波器，通过对滤波的有效处理，将谐波产生的干扰消除，这也是目前电力系统中常用来消除谐波的方式，在实施中，具体方法如下，其一，
8、源滤波器，也称为主动式滤波器，其主要原理是通过产生于谐波方向相反，大小相等的谐波电流，来抵消系统中的谐波。 其滤波器效果广，但是成本较高%其二，无源滤波器，也称为被动式滤波器，其主要原理是通过电容器与滤波电抗器串联在一起，在谐波频率下形成一个低阻抗回路，用来吸收该频率的谐波，从而达到降低系统谐波的功能。 无源滤波器也就是电容器的补偿方式，但是无源滤波器的使用范围较窄，只能滤除单一阶次的谐波，因 此，在实际应用中，一定要根据实际情况进行合理的选择。第三，对产生谐波的设备的电源加装功率因数调节模块，为此，需要在设备制造时，就应该考虑到这个问题，进而从根本上解决谐波问题，进行控制电网的谐波污染严重的
9、现象。 第四，在电力系统中，安装谐波治理装置，减少对电焊机的损坏，这是因为电力设备之间可能互相干扰，通过这种方法，来提高电力设备工作的稳定性，也可以提高系统的功率因数，减少因谐波带来的电能损失等等，在实际应用中，可以将谐波治理装置和补偿装置一起安装，从而有效控制谐波的影响。 第五，做好谐波分析，利用 34 卡获得电流数据， 通过傅立叶变换获得各次谐波的参数 ，在通过数据处理给出结果，消除谐波的影响，但是电抗器的计算和现场谐波测试比较复杂，而且只对固定负载有用，若负载出现波动，其滤波效果就会大打折扣，为此，必须要以实际运行为标准，对所有的参数进行分析，对谐波造成的功率因数下降给予补偿，从而提高电网运行效率。 五、结论： 总而言之，要想保证电力系统的有效运行，提高电网的运行效率，就要正确认识到谐波的产生以及危害性， 通过对谐波对电力系统影响的分析，提出有效的解决措施，尽可能地控制配电系统中的一切变动。 参考文献： 【1】陈乃松. 供电系统继电保护的可靠性浅析J. 科技传播. 2011(03) 【2】刘冰,王俊双. 分析继电保护误动的步骤及方法J. 民营科技. 2008(01) 【3】夏孟强. 火力发电厂运行中如何提高继电保护运行的可靠性的探讨J. 中国新技术新产品. 2009(05) 【4】高海军. 继电保护误动原因及完善途径 J. 科技信息. 2011(20)
