论继电保护中谐波的影响与应对_继电保护

　　【摘 要】随着电力技术的发展和大型电力系统的广泛应用，尤其是新型电气设备的涌现，在电力运行中的谐波问题已经严重影响到电力的安全使用，我们必须要高度重视继电保护中谐波对电力系统的影响。本文通过对谐波的分析和阐述，从不同角度介绍继电保护中谐波的影响，结合电力系统运行的实际情况，提出了应对措施和建议。
　　【关键词】继电保护；谐波；影响；应对措施；建议
　　
　　随着我国经济的高速发展和生活水平的提高，居民和企业对电力的需求量也逐渐增大，安全用电和减少电量损失显得尤为重要，如果发生故障等突然事件，必将给我们带来巨大的损失，严重影响正常生活，甚至危及到社会的稳定。继电保护技术能够保障电网的稳定和安全运行，但是谐波会继电保护装置产生副作用。因此，消除谐波的影响显得相当重要。
　　1 谐波的概述
　　谐波源于声学，也简称为HW，在电工学中是指一个周期的电气量的正弦波分量，它的频率能够达到基波的数倍。近年来，一些研究学者将不是基波整数倍的谐波称为分数谐波或者间谐波，将一些频率低于工频的间谐波称为次谐波。在电力系统运行过程中，谐波产生的根源是非线性负载，也就是说大量的非线性负载介入到电力系统中，作用于电力系统中的电流和电压，产生高次谐波。在电力系统中，产生谐波必将影响供电质量，严重的情况会危及到电网的安全。目前已经将谐波定义为电力系统运行的公害。
　　2 继电保护装置的重要性
　　电网的安全运行涉及到输电、发电和供电以及电网的建设各个环节。在电力系统或者电网行建立之后，添加继电保护装置可以有效保护电网和电力系统的安全，保障安全运行。
　　对于电网或者电力系统主要是变压器、发电机和传输线路组成，当这些配套设备发生故障，继电保护装置便会发挥作用。如果是瞬时性故障，机电保护装置会主动切断故障，进行重合供电，保障电网或者电力系统的正常运行；如果是永久性故障，需要在切除故障之后，采取必要的措施继续供电，保障电网或者电力系统的正常运行。
　　从上面可以看出，继电保护装置在电网和电力系统中的作用相当重要，医师保障电力设施的正常安全运行；二是保证电力系统的可靠性。因此继电保护装置的配置是否正确和完善影响整个电网和电力系统的安全稳定运行，只有提高继电保护装置的质量，设置合理的参数来保证整个电力系统或者电网的安全稳定运行。
　　3 谐波对继电保护装置的影响
　　3.1 谐波对电磁型继电器的影响。根据可续分析我们知道，当谐波的含量在0-40%以内，谐波的整定值的误差肯定不会超过10%，但是对于电力系统中的继电保护装置谐波的设定是根据电力系统中的基波电流或者基波电压来整定的，因此谐波必将对非静态状态下的继电保护装置产生一定的影响。当谐波存在时，谐波必定对电流继电保护装置产生保护柜动，如果谐波中存在畸变电压施加到继电保护装置，基波的整定值必定对电压继电保护装置的动作值要低得多，这种后果必定会对欠电压的继电保护装置产生误动，而过电压的继电保护装置可能会产生拒动。特别是对于投切空载变压器产生的谐波的含量很高，进而产生励磁涌流，对于高次或者两次谐波分量会造成继电器误动，引起跳闸。
　　3.2 谐波对感应型继电保护装置的影响。根据电磁学知识，感应型继电保护装置的圆筒或者圆盘在磁场的作用下肯定会产生感应电流，感应电流和空间中的其他磁场的互相作用出现电磁转矩，导致圆筒或者圆盘转动。对于感应型继电保护装置的可以活动的部分惯性很大，动作速度较慢，谐波转矩对继电保护装置的影响作用很小。根据科学分析和实际测量可知，受畸变电流产生的谐波分量一定会在继电保护装置的磁盘上产生附加转矩，继电保护装置的启动灵敏度必将会随着输入电流的频率增大而产生变动，对于三次谐波分量和五次谐波分量产生的转矩对继电保护装置的灵敏度影响更大，。产生的根源是畸变电流作用是继电保护装置的磁盘上产生的转矩等于该感应电流中的各次谐波分量和基波分量产生的转矩总和，因为谐波电流产生的转矩有正有负，因此谐波分量产生的误动可能是拒动，具体判断标准是谐波分量的有效值和各同次频率胁逼之间的相位差两者之间的共同作用。
　　3.3 谐波对整流型继电保护装置的影响。整流型继电保护装置的主要特点是对输入的交流量进行整流，或者对若干个输入交流量在组合之后进行整流，继电保护装置的动作特性是和整流之后的电压或者电流信号和动作有关。根据分析我们得出以下结论：每隔两Π/n时就会产生凹点或者凸点，当谐波含量的比例越大，凹凸也就越明显。下面以两个电气量的环形整流比相器回路构成的方向阻抗继电保护装置为例，在分析回路中的谐波含量过程中，继电保护装置的动作特性不是一个圆，二是呈现出一个不规则的封闭曲线，在曲线上有很多凹凸点。如果输电线路中发生接地短路，整个电路的谐波分量会很大，进而导致整个继电保护装置拒动，主要原因是电流回路中含有谐波分量的电流，而环形整流比相器的输出电流的交流分量会很大，使继电保护装置的动作特性出现破损和不光滑的情况。在设计继电保护装置过程中必须要考虑到谐波的影响和减少或者消除谐波，提高电力系统的稳定性和可靠性。
　　4 继电保护装置中消除谐波的方法
　　4.1 限制谐波振荡过电压的形成。对于这个问题的解决方案可以从以下连个方向来解决电力系统中的谐波过电压。首先是在零序回路中增加阻尼，减少谐波振荡的产生和扩大，另一个解决途径是改变电力系统对地容抗或者互感器的感抗，避免形成匹配谐波振荡参数。在具体的继电保护装置中有以下六种设计思路：第一，在互感器的开口三角绕组端口加设阻尼电阻或者消除谐波装置；第二，增加电力系统的对地电容，增加对地容抗；第三，在互感器的高压侧的中性点使用大电容接地或者电阻接地；第四，继电保护装置使用性能较好的电磁式电压或者电流互感器；或者使用电容式电压互感器；第五，电压互感器的中性点禁止直接接地；第六，在电力系统的中性点使用消弧线圈接地。根据上面的设计思路和特点来看，要充分考虑电力系统的可靠性、稳定性、经济效果和使用效果，使用第三种方案的优势比较明显。
　　4.2 在互感开口三角绕组端设置消谐装置。对于瞬间断续触发电压互感器，它的开口具有双向可控硅，在电力系统处于瞬间断续短接电压状态下，在互感器的开口三角利用电力系统本身的零序电阻和零序电压来增加谐波振荡回路的阻尼，实现释放谐波能量。根据电工学知识我们知道，在互感器开口三角增加阻尼电阻可以消除谐波，添加的阻尼电阻的组织越小效果越好，当电阻为0时，消除效果最佳，因此在双向可控硅进行瞬间断续短接就实现了外加阻尼的阻值为0，同时也不会影响其他设备的运转。这种设计思路可以解决电力系统中多频率谐波振荡问题，能够检测和分辨出谐波的频率，实现对谐波的消除。这样可以区分电力系统中的接地故障和谐波振荡，还不会影响其他设备的正常工作。消除谐波的装置比较简单，性能安全可靠，尤其适用于无人值守的自动化电力系统中。
　　5 结语
　　现代电力系统中的电子设备的数量急剧增加，复杂程度增加非常快，给电力系统的安全运行和稳定性带来了很大的影响，使用的继电保护装置中会产生谐波影响整个电力系统。对于继电保护装置要能够正确区分电路的运行状态，各种动作性能要避免外界的干扰，这是电力系统发展的趋势。
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