電力系統諧波對繼電保護的影響分析

王洪潔

摘 要：近年來，隨著電力行業的發展，新型電氣設備裝置在其中的應用范圍逐漸擴大，對于人們的日常生產生活起到了積極的作用。但是，由于電網系統中諧波不斷增加，對電網系統產生了影響。基于此，本文就電力系統諧波對繼電保護影響展開研究，首先介紹了諧波，其次就其對繼電保護影響進行了分析，最后提出了繼電保護中控制諧波影響的措施。

關鍵詞：電力系統;諧波;繼電保護

電氣系統中應用了一些新型電氣設備，非線性負荷與電網逐漸接軌，這些負荷會產生很多諧波，而諧波會影響電力系統和電網設備，導致電能質量降低。在高壓直流輸電時，由于諧波影響導致電氣設備運行異常，電力系統短路，進而使電力設備和絕緣設備受影響，縮短了使用壽命。

一、電力系統諧波簡介

就電氣工程而言，諧波是從電量中產生了正弦波分量，其頻率通常超過了基頻，但是不全是基波數倍，一般稱為間諧波或是部分諧波[1]。如果間諧波頻率和電源頻率相比要小被稱為次諧波。非線性負載是諧波出現最重要因素，若是在電氣系統中出現了諧波，會對電能質量產生影響，威脅了電網安全性。

二、電力系統諧波對繼電保護影響

（一）對繼電器影響

電力系統中，諧波對機電設備會產生影響的結果不同，諧波對其中的繼電保護功能功能主要體現在繼電器上，因為繼電器不同，設計和使用功能不同，諧波對其影響也不同。電磁型繼電器中的諧波不超過40%，電力系統中的誤差低于10%，但是動態電流情況下，諧波對繼電器會有較大影響，導致電磁型繼電器出現拒動現象，形成原因是諧波會導致電壓畸變，使基波數值數據變形，導致電壓繼電器在拒絕保護電力系統時將無法將自動裝置作用發揮出來[2]。

（二）對微機路線影響

對于繼電保護而言，電力系統諧波對其影響不僅體現在繼電器方面，也體現在微機路線以及負序啟動元件方面。作為微機路線組成元件，負序啟動元件以及突變量具有重要作用，其中負序啟動元件被諧波影響會使保護裝置和邏輯路線運行時產生失誤操作，進而使微機路線無法有效發揮作用。與此同時，在繼電保護配置中，變壓保護和線路主保護是重要組成部分，諧波在對電量干擾時，若是負序電流量增加會導致電壓出現畸變，也會導致電力系統保護設備發生重大誤操作故障。

（三）對整流繼電設備影響

電力系統發生故障時，需要將其繼電保護功能充分發揮出來，利用繼電器保護功能排除故障，確保電力系統能夠正常運行。電力系統在發生故障時，基波阻抗值和誤動值較大，諧波產生的電流分量較大，其中的濾波會使電力系統繼電器阻礙作用發揮保護效用，如果不及時處理濾波不僅會使繼電設備誤動，也會導致誤操作[3]。

根據電力系統數據發現，濾波低于5%時不會對繼電保護設備產生較大影響，諧波含量比較低，這樣才能夠保證繼電保護系統發揮正常作用。但是，電力系統在運行時，因為受到很多因素影響導致諧波含量一般超過5%。諧波對整流型系統和距離保護系統會產生較大影響，電流在存在諧波情況下，三相諧波特點不同，如果繼電保護設備周邊設置了并聯電容器，會放大諧波，導致諧波裝置會出現更多諧波，電流脈動也會出現變化，使繼電保護出現誤操作現象。

（四）對靜態繼電器影響

靜態繼電器會受到諧波影響，靜態保護采用了靜態繼電器、固態繼電器兩種類型，都是由不具有機械于東的設備構成的，此類設備主要是抑制諧波。因此，人們越發重視保護設備，原理采用相位對比，搭配繼電器之后若是對比交流電源需要采用微積分相量、積分相量，上述兩種相位比較器被諧波影響，以微分相量為例，受到交流電量影響其將轉換成方波，之后在差分電路操作下產生脈沖，在與方波對比后可以發現諧波會有不同微分脈沖，也會導致交流電源過零概率產生，同時會導致保護功能障礙被觸發[4]。

三、繼電保護中控制諧波影響的措施

（一）預防諧波出現振蕩電壓

電力系統中，為了降低諧波對繼電保護的影響，需要改造諧波，預防其出現振蕩電壓，并對其進行合理控制，需要從以下兩方面進行：一方面，根據諧波匹配振參數，對電力系統抗容量以及交感器感抗性作出改變，避免諧波產生振蕩電壓。另一方面，通過增加阻尼避免諧波產生振動電壓，具體實施時，合理應用電力系統對地電容、交感器設備，并在交感器三角組合部位防止電力電力阻尼，對電壓互感體系進行改善。與此同時，需要注意電阻交感器中性點不接觸地面，需要將一些滑諧器件或是元部構件放在交感器上，確保其可以位于互感器三角繞組部位，才能夠使交感器和雙向可控硅彼此接觸，使電壓在短接時實現瞬間斷續目的[5]。另外，通過提高電力系統回路值，預防諧波出現振蕩電壓，利用阻尼電阻和互感器起到諧波消除作用，進而應對電力系統中出現的多頻率諧波振蕩電壓現象。電力系統運行過程中，在互感器三角處安裝消諧裝置，其不僅可以有效解決多頻率諧振問題，也能夠區分電力系統，并實現諧振接地。

（二）抑制諧波波形變化

電力系統運行時，諧波可以通過繼電保護對波形變化起到抑制作用。一方面，需要根據諧波指標，例如電壓波形、電流和電量畸變原因，基于此采用三次諧波形式構建定子接地系統，避免由于基波檢測疏忽導致諧波波形畸變。另一方面，通過變壓設備相差動保護，采用高次諧波流，利用變壓設備保護，根據2次諧波對差動繼電器進行帶動，避免繼電保護誤操作。

結束語：

電力系統運行時，諧波會影響自動保護、繼電裝置，使系統出現誤動、拒動現象。因此，需要深入分析諧波對繼電保護影響，明確誤動和誤操作原因，并采取有效措施解決。

參考文獻：

[1]李新潔，王冬輝，劉春明.地磁暴對電力系統的影響及防治策略[J].強激光與粒子束，2019，31（007）：114-120.

[2]曹璐.電力系統繼電保護技術及其綜合改造探析[J].工程技術與發展，2019，001（006）：P.88-89.

[3]殷培峰，閆海蘭.基于電網諧波對電子式電壓互感器信息采集誤差影響的分析與處理[J].電氣自動化，2020（5）.

[4]鐘國青.電流互感器飽和對繼電保護的影響與對策分析[J].集成電路應用，2019，v.36;No.315（12）：62-63.

[5]張永芳.電力系統繼電保護故障分析與處理措施探討[J].新商務周刊，2020，000（004）：295.