電力系統(tǒng)諧波對繼電保護的影響

耿增智 王艷紅 劉亭瑜

摘要：電力需求是現(xiàn)代生活必不可少的需求。然而，可靠性是電力系統(tǒng)運行的一個非常重要的要求。電力系統(tǒng)是相當復雜的，不僅要滿足人們的日常生活，而且要保護和控制使用過程中的電能，以盡量減少損失。然而，電路系統(tǒng)必須同時受到控制和保護以確保安全，因為附件的復雜性和功能有時會在一定程度上損壞電力系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);諧波;繼電保護;影響

引言

隨著配電網(wǎng)中分離系統(tǒng)的負荷逐漸增大，配電網(wǎng)常見故障越來越普遍，一些常見故障是由諧波電流引起的。根據(jù)電網(wǎng)運行中諧波電流檢測和整流的經(jīng)驗，分析了諧波電流的應(yīng)用。本文首先分析了配電網(wǎng)中的諧波危害，然后分析了現(xiàn)場諧波檢測中遇到的問題，最后提出了解決諧波檢測的建議和對策，以提高供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。

一、 電力系統(tǒng)諧波對繼電保護的影響

1.1 諧波對街道保護和整流繼電設(shè)備的影響

當供電系統(tǒng)出現(xiàn)系統(tǒng)諧波等常見誤差問題時，誤差值主要表現(xiàn)為基波阻抗值與諧波阻抗值之間較大的特性。此外，由于諧波電流在電流量中所占比例較高，必須有針對性地采取對策解決諧波電流，以更好地防止繼電保護裝置誤動作。科研中以5為分界線，當供電系統(tǒng)的諧波電流分量小于該值時，對供電保護裝置影響不顯著。檢查電力系統(tǒng)中的諧波電流分量，數(shù)值經(jīng)常超過5，說明繼電保護設(shè)備受到不同程度的影響。此外，諧波電流的出現(xiàn)會對整流式繼電保護裝置造成各種損壞。例如，如果供電系統(tǒng)中三相諧波電流代表不同的非對稱加密條件，則負序濾波設(shè)備中會出現(xiàn)較大的諧波電流。此外，在增加分相控制回路解決諧波電流后，交流脈動增加，導致繼電保護設(shè)備出現(xiàn)故障和不啟動。

1.2 諧波對繼電器和自動裝置的影響

當繼電裝置中存在一定量的諧波電流時，電磁感應(yīng)繼電裝置可根據(jù)基波整定標準由諧波電流的作用啟動。但是，當繼電器單元接入諧波電流時，會產(chǎn)生一個正誤差值，容易造成低壓繼電器單元的誤動作。一般情況下，電磁感應(yīng)繼電器設(shè)備運行速度比較慢，對定制誤差值的要求也比較廣泛。其中，當諧波電流分量小于10時，磁感應(yīng)繼電裝置不易因諧波電流過大損壞。但是，如果諧波電流分量大且諧波電流的阻尼系數(shù)慢，則磁感應(yīng)繼電器裝置可能會誤動作并導致電路故障。供電系統(tǒng)和關(guān)鍵供電系統(tǒng)正常運行。

1.3 諧波對負序啟動分量的影響

一般來說，繼電保護設(shè)備的啟動量主要是根據(jù)電網(wǎng)中負序電流的增加，也包括線路和直流變壓器設(shè)備的主保護。對于此類繼電保護設(shè)備，電網(wǎng)中諧波電流的存在對運行狀態(tài)影響很大，因此任何異常電流或運行電壓輸入到維護控制回路中，都不可避免地會造成誤差。

二、電力系統(tǒng)諧波分析

為了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，需要對電力系統(tǒng)中的諧波含量進行分析，并對頻率進行研究。一般來說，諧波也被稱為諧波，因為它們的頻率高于基波。電力系統(tǒng)諧波的這些特性在實際發(fā)展過程中始終對電力系統(tǒng)的運行產(chǎn)生很大的影響，不僅使電壓正弦波的質(zhì)量變差，而且對電力系統(tǒng)造成嚴重的破壞。同時，隨著我國電子設(shè)備的不斷發(fā)展，系統(tǒng)諧波對繼電保護的影響不斷加大。

三、電力系統(tǒng)諧波造成的損害

3.1 加速絕緣層脆化速度，縮短電力電容器等電氣設(shè)備的壽命。

在電網(wǎng)諧波電壓的直接或間接影響下，電力電容器產(chǎn)生未使用的輸出功率。這種輸出會損壞電氣設(shè)備的絕緣層，嚴重影響其使用壽命。此外，在諧波電壓的持續(xù)作用下，電力電容器中的電流逐漸擴大，電力電容器的溫度也隨之升高。這種情況直接導致電力電容器在短時間內(nèi)過度應(yīng)用，大大降低了其使用壽命。

3.2 危及電網(wǎng)設(shè)備運行，降低效率

諧波電流會在多個層面危害電氣設(shè)備的正常運行。例如，諧波電流引起電力電容器局部放電，使電力電容器設(shè)備的絕緣層過早變脆，造成用電設(shè)備額外的輸出功率損耗，這種情況直接擾亂電網(wǎng)設(shè)備的一切正常運行，構(gòu)成威脅。此外，諧波電流會導致功率組件中不可避免的額外損耗，從而降低任何電網(wǎng)運行的高效率。

四、如何處理繼電保護裝置中的諧波

4.1 改進電力系統(tǒng)諧波處理技術(shù)

目前國內(nèi)電力系統(tǒng)通過提高整流常數(shù)、加裝交流濾波器、采用無功補償裝置、使用有源濾波器等方式抑制諧波。為了減少諧波或補償諧波，調(diào)諧濾波和無源濾波被動響應(yīng)電力系統(tǒng)中的特定諧波，具有很大的局限性。如果系統(tǒng)的諧波成分發(fā)生變化，必須根據(jù)實際情況設(shè)計不同的濾波柜技術(shù)組成以主動響應(yīng)諧波的方式，通過隨時隨地監(jiān)測電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，主動產(chǎn)生諧波電流，實現(xiàn)功率元件的檢測。

4.2 繼電保護改進

傳統(tǒng)繼電保護裝置可以通過使用不易受諧波影響的裝置（弱電流繼電器）和繼電保護的工作原理（相位比較和零檢測）進行改進。濾波器用于繼電保護裝置的保護，具有處理電路中出現(xiàn)的諧波成分，同時增加諧波減少線，避免諧波干擾的作用。具有二次諧波制動功能和限時電路的繼電保護裝置。

4.3 有源諧波處理

有源諧波濾波裝置是基于無源濾波的處理方法的有效改進，濾波效果比較完善，在額定功率范圍內(nèi)，電力電子元件形成公共回路，本例采用共頻微機控制系統(tǒng)和系統(tǒng)的供電系統(tǒng)等，應(yīng)用范圍廣泛。

4.4 應(yīng)用額外的過濾器

有效抑制電力系統(tǒng)中諧波的發(fā)生和擴散的主要方式是增加相應(yīng)的濾波器。濾波器是由電容器、電感器和電阻器組成的濾波電路，可以有效地將某些頻率和電路集成到電源線中，以消除特殊波頻率信號。現(xiàn)階段，數(shù)字濾波器是一種比較有效的濾波裝置，它對應(yīng)的是模擬濾波器，信號的波形需要進行有效的反演運算，從而達到頻譜校正的目的。

4.5 諧波振蕩過電壓形成的限制

解決這個問題，可以從以下方面著手：首先，解決如何增加零序電路的衰減，以減少諧波的產(chǎn)生和擴展，增加電力系統(tǒng)的容抗和電感的問題。這不會引起諧波振蕩參數(shù)，可以解決設(shè)計思路上的問題。 （1）在互感端口增加阻尼電阻以減少諧波干擾或增加諧波抑制裝置。 （2）增大電力系統(tǒng)的接地電容，增大接地容抗，也可以大大抵抗諧波的影響。 （3）用大電容將變壓器高壓側(cè)的中性點接地。 （4） 用消弧線圈在電力系統(tǒng)中性點接地。總結(jié)一下，在設(shè)計和思考上，可以從幾個方面入手，考慮到電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，限制諧波的產(chǎn)生或通過設(shè)計方法解決問題也可以產(chǎn)生良好的效果。

4.6 系統(tǒng)改進，諧波抑制限制

在電力系統(tǒng)中，通過串聯(lián)電抗器和電容器形成有效回路，在該回路中，需要將諧振頻率設(shè)置為不同的振蕩點以消除多次諧波，市場需求量大，這種方法被廣泛使用，許多諧波使用這種方法。

結(jié)束語

現(xiàn)階段，電子應(yīng)用廣泛，大型工廠、商業(yè)樓宇等用戶耗電量巨大，電力系統(tǒng)更加復雜，這樣隨著經(jīng)濟的發(fā)展，電力系統(tǒng)也產(chǎn)生了很大的影響.基于此，需要進一步保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，在此前提下，更需要排除諧波電力系統(tǒng)的影響，使電力系統(tǒng)能夠正常運行。電路用于避免外界干擾，保證電力系統(tǒng)可靠運行，這是電力發(fā)展的主要趨勢。

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