電力系統諧波對繼電保護的影響

王杰 李凡 張瑞卿 王照山 李鵬林

摘要：在近幾年的發展過程中，隨著中國電力行業的發展速度不斷加快，各種新型的電器裝置以及設備不斷出現，非線性負荷在國民經濟和人們生產工作中應用越來越廣泛。因此，電網內部的諧波量不斷上漲，對電力系統所產生的影響非常明顯?；诖?，重點針對電力系統諧波對繼電保護所產生的影響進行了分析和研究，并且提出了相應的問題解決措施，有效保證了電力系統安全穩定工作和運行。

關鍵詞：電力系統;諧波;繼電保護;應對措施

引言

繼電裝置對電力系統元件故障進行檢測后，應通過合理、有效的方法來進行應對。保護裝置可以看作是最后的一道防線，相關動作是否正確將決定電力系統是否能夠安全運行，在一些行業當中，為保證繼電保護可以充分發揮作用，對繼電保護中的不穩定因素進行分析需要采取有效的措施和手段，以為電力系統的穩定運行提供保障。

1諧波對繼電保護系統的影響

1.1對電容補償設備的影響

在電力系統中，如果諧波頻率發生變化，帶有電容補償的諧波阻抗也會隨之變化，所以整個系統可以是容性系統，也可以是感性系統。如果系統中的諧波頻率到了某一個數值，且系統中的感抗遠遠超過系統的容抗，在大量的諧波電流作用之下，電容器和電力系統中的其他設備之間就會產生串聯諧振或者并聯諧振，諧波電流也會進一步被放大，容易引起諧波過電流或者是過電壓現象，熔斷電容器中的保護熔管，甚至燒毀電容器。而電容器一旦被燒毀，整個電氣回路中其他設備的安全運行也都將受到嚴重的不利影響。

1.2對變壓器的影響

在電力系統中，變壓器起到核心性作用，但是如果電力系統中有諧波產生，且諧波電流對變壓器造成了影響，造成變壓器絕緣老化、發熱、功耗增加等問題，就會使其工作效率降低，甚至使其停止運行時，整個供電網絡的運行都將受到不利影響，嚴重時甚至會造成供電網絡癱瘓的后果。同時，在電流從電力設備中通過時，各電力設備中都會有諧波產生，且不同設備的諧波頻率會有所不同，這些諧波的影響作用會相互疊加，進而在很大程度上干擾變壓器的穩定運行。如果變壓器的運行不能維持在穩定狀態，電力系統中的電流情況也將會受到不利影響，這些不穩定的電流從變頻器中通過，就會讓變頻器產生的諧波更加嚴重，變壓器也會受到更大的影響。這樣的惡性循環不僅嚴重影響變壓器的工作效率，而且將縮短其使用壽命，直接影響供電企業的經濟效益。

1.3諧波對整流型繼電系統以及距離保護系統的影響

由于基波阻抗值的誤差值相對較大，同時電力系統內部的諧波電流分量相對較小，如果沒有對濾波進行及時的處理，不但會直接造成電力系統繼電設備產生誤動問題，同時還很有可能會造成誤操作問題。通過電力系統工作人員的調查分析，可以看出電力系統的諧波含量較小的情況下，諧波對保護設備的影響相對較小，但是在實際的供電工作中，由于供電線路外部環境因素的影響，電力系統的諧波含量通常情況下會超過標準數值，進而會對繼電保護器系統的保護功能產生一定的干擾。當電力系統電流存在大量諧波的情況下，由于三相諧波不對稱或者是不相等的問題，外加上機電防護裝置附近存在并聯電容，對諧波的放大作用會造成供電裝置產生更大的諧波問題，整體的供電穩定性受到了一定的影響，嚴重的情況下會直接造成電力系統的繼電防護出現誤操作問題。

電力系統供電過程中，電網繼電保護裝置主要由通過電力系統、電壓系統和線路主保護系統所構成，供電電流增加的情況下諧波干擾問題表現非常明顯，電力系統的諧波會直接造成供電電壓產生異常，同時會直接影響到電力系統的保護回路，造成設備出現誤操作問題。除此之外，因為電力系統的線路防護系統設備產生故障，內部的工作原件啟動受到了電力系統諧波問題的干擾，整個電力系統的邏輯電路和防護電路出現中斷，進而影響整個繼電保護工作的性能。

2系統諧波問題的應對措施

2.1補償裝置

在本次的電力諧波治理過程中，應用到的主要濾波補償裝置有真空交流接觸器、10kV避雷器、微型綜合保護儀、工作放電裝置、濾波用電容以及電抗器的組合裝置、測量保護電流互感器、控制裝置、磁管式戶內熔斷器。諧波用電容器以及電抗器的組合裝置可以組成一個高通濾波可調電阻形式的諧濾波回路，將金膜介質作為濾波電容器，其場強和穩定性都有著較高的質量，同時將放電電阻裝置設置在其內部。濾波電抗器的主要組成部分包括鐵芯和線圈，可以實現±5%的調幅設置。如果諧波注入其中，當XCn和XLn相等的狀態下，就會形成一個吸收諧波的回路。

2.2應對電力系統諧波變形

在電力系統的供電運營工作中需要對機電防護裝置進行有效選擇，對繼電保護裝置的速度性、反應靈敏程度以及保護程度進行有效評價。在充分了解電力系統諧波惡化的情況下，要有效明確電流輸入過程中電壓波形所產生的形變原因，同時還需要使用電力系統的三次諧波來建立接地保護系統，防止電力系統由于機波檢測疏漏而形成不良的諧波變形問題。除此之外，在有效使用變壓器設備時，需要對相關的差動保護問題加以考慮，同時有效運用電力系統的高磁性波涌出的二次諧波成分。通過兩次諧波制動的方法，對繼電器系統工作形成良好的防護作用，有效地避免電力系統繼電器產生錯誤、保護動作問題。從基礎上來防止系統涌流產生的誤操作問題。

2.3建立智能電網二次繼電維護系統

在正確、規范安裝繼電保護裝置的前提下，可具體分析繼電保護裝置的結構，基于繼電保護裝置建立子模塊，在此基礎上分析和診斷故障。對于模塊分析，模塊中的數據應當和具體的繼電保護裝置數據一致，由此基于特定管理標準來展開具體的故障優化分析，并找到有效的處理故障的方法。在對系統模塊數據進行全方位、深入分析后，可以了解到，在電力系統當中，繼電保護系統數據涉及一些不穩定因素，從而能夠在今后升級系統數據的過程中提供可靠的數據分析，保證基于有效的技術支持來使繼電保護裝置在電力系統當中起到有效的維護、保障作用。

2.4變壓器接線方式的合理設置

通過各種變壓器接線方式的混合使用，可以讓5次諧波和7次諧波之間相互抵消掉。在共用電網的運行過程中，諧波大多來源于變壓器，且和變壓器繞組接線的方式有著直接關系。例如，在10kV的配電系統中，變壓器繞組接線的方式通常是Dyn形式或者是Yyn形式，在110kV和220kV電力系統中，變壓器一次側的繞組接線方式通常是星型，二次側的繞組的接線方式通常是三角型。通過這樣的繞組接線方式的不同，就可以讓整個電力系統中的主要諧波電流得到有效削減。

結語

在電力系統的供電工作中，相關供電單位需要對系統諧波產生的影響加以充分的重視。重點針對諧波對繼電保護所產生的影響進行合理的控制。除此之外，在電力系統的供電過程中，諧波問題還會造成電壓、電流以及阻抗等方面的問題。因此，針對繼電保護工作，必須要有效預防受到外部環境因素的影響，對繼電保護裝置存在的各種異常問題有效解決，最大限度地提高供電工作的質量和效率。

參考文獻

[1]白汗.探究電力系統諧波對繼電保護的影響[J].電子測試，2018（19）：107-108.

[2]張旭澤，鄭永康，康小寧，等.智能變電站繼電保護系統所面臨的若干問題[J].電力系統保護與控制，2018，46（6）：90-96.

[3]姚偉平.電力諧波對電力系統的影響及治理措施[J].大科技，2019，（28）：63-64.

[4]王國濤.淺析電力系統諧波危害及治理措施[J].計量與測試技術，2019，（9）：73-74.