电力系统谐波对继电保护的影响

石涛 高婷 李研 辛明轩 张俊

摘要：目前我国电力产业整体发展速度不断加快，许多新型电气设备大量投入到电力系统工作中，同时大量非线性负荷存在于电力网，供电系统在工作过程中产生的协谐波问题是整个电力行业的问题。在降低供电系统的稳定性的同时，还会影响人们的用电质量。在高压直流电力供应过程中，如果电力系统内部出现不良的短路问题，谐波对电力系统的影响会对各种电气设备产生故障。同時可以缩短机器设备的使用寿命，在电力系统内部电气保护设备相关的工作设备出现畸动的情况下，严重影响整个电供的安全性和稳定性，甚至可能造成更严重的电力瘫痪事故。

关键词：电力系统谐波;继电保护;影响

1电力系统谐波概述

一般情况下，电气化线路、非线性负载、风力电、光伏发电和汽车充电站设备出现谐波等问题，电气化铁路是一个比较特殊的电力系统用户，其所附的非线性和非对称性，具有波动性的特点。在机动车运行中非线性特征比较明显，但是电力系统中出现了大量的谐波电流，这也是一个比较重要的谐波源泉，电力系统受到谐波的影响，降低了电压正弦波的质量，降低了配电网影响正常运行，电子设备和电力电子设备的普及应用增加了变频速度调节设备、工业电炉和电气机车等非线性载荷，电力系统中的谐波也越来越多。谐波的发生容易增加维修工作量和电网的损耗，妨碍保护和自动装置的误动。计量部件也产生误差，扰乱无线通信系统，最后缩短电气设备寿命。

2继电保护技术中的谐波问题

一般电气化线路、非线性负荷、风力电、光伏发电、汽车充电站等设备上经常发生高频，电气化铁路是一种特殊的电力系统使用者，它具有非线性、非对称性和波动性的特点。这时，电力系统出现了大量的谐波电流，成为最大的谐波源。3-13次的奇次谐波电压中的含有率根据程度超过标准值。另外，电力机车头的开停频繁，具有攻击力，发生电系统的电压变动和闪变，风电界发生谐振波，具有输入的风力发电能量的不确定性，有大量的整流和逆变设备，谐波因此为发生，通过光伏组件，太阳能转化为直流电力，直流监视和配电结合道聚集在丙网状转换器上，电网和频率相同的正弦波电流，这一逆变过程会增大谐波污染。

由于电力资源消费量的不断增加，电力系统所承担的输电和电力供应压力也加大，电力资源仍然属于难以替代的重要资源。因此受到过载供电业务的影响，新问题正在运行的前期逐渐出现在系统上。特别是一些新负荷情况，包括非线性负荷、冲击负载等。当这种新型电力系统出现问题时，电力系统能会出现谐波。如果长时间受到谐波波影响，只会造成局部电路，使用效率降低，缆绳的使用期限缩短，电流过零时，DI/DT的数值也会增加，从而降低继电保护效果。

3在电力系统中的谐波对继电器保护的影响

3.1静态电气设备

在电力系统中静态电气设备的应用范围广泛。静态接力在一定程度上减少了谐波的影响，而静态保护装置主要包括固体继电器、静态继电器两种类型。在两个交往功率中的位相比较主要是微分对比装置和积分比较，在电机运行中出现的协调会直接影响观测器正常运行。对此，在前期比较过程中，如果谐波有分量条件，就会切断电波。但是如果两个电压不能达到预期的电压值，就会影响电压的反转，两个交流带电就会形成电波，在微型电路中形成脉冲，系统会受到高次波的影响，从而增加微分脉冲。在交流电的影响，出现保护装置的误动作，影响机电设备。

3.2电磁型电气设备

在运行中，政治受到谐波的影响，谐波含量不会在一定范围内增加政治误差范围，继电器保护装置的基础是基于睡眠基波电压和电流电流电流额定，其动态作用之间的变化较小。但如果继电器设备存在谐波问题，发生动态问题时，电压机械设备的操作值将大于基波的整体值，从而发生不动的问题。但在实践过程中，无负载变压器的切头也会有一些谐波问题发生。此时，谐波的分量对继电器有一定的影响。因此会出现误动等问题，导致断路器的跳闸问题，但在电磁继电器上，对定制型误差的影响不大。如果谐波含量低于10，机电设备受到谐波影响相对较少。如果谐波含量相对较高，谐波衰减速度相对较慢。这样一来，因谐波的影响会导致电磁继电器错位问题，造成严重的系统事故和问题。

3.3感知型电气设备

感应式继电器保护装置的动作速度相对较慢，进一步减少谐波的不良影响，可以降低谐波旋转矩的作用力。但在实践过程中受到磁场作用的影响，继电器圆盘和圆筒出现电流。这样的话，其他磁场会出现电磁转矩问题，电磁转矩受到影响下，与圆盘及圆通的旋转问题。如果输入一定的频率问题，受到畸形电流谐波的影响，机电设备本身的磁盘可能发生附加转矩问题，在转矩电流谐波的分量和基波分量转矩数值相同时降低继电器的灵敏性度。

3.4谐波对距离保护与整流继电器设备的影响

当电力系统发生故障时，存在谐波电流时，电阻值和基波电阻值之间的误差会较大，电流中谐波的分量相对较大，如果不采取有效的对应措施，就会造成继电器设备的误动或误操作。调查显示，电力系统的谐波含量低于5时，高谐波对继电器保护设备的影响不大，但在实践中并不是这样。在许多电力系统中，高次波含量超过5时，谐波会影响电力系统的继电器保护设备，对整流型继电器设备有一定程度的影响。例如，电系统的电流存在一定的谐波，三相谐波不同，对称不一致时，负序滤波设备可能发生比较大的谐波，在裂相回路在放大谐波的作用下，直流脉动急速增大导致了高继电保护设备的误启动或误操作。

4结束语

电气系统的谐波对继电保护工作的开展产生重大影响，不断完善配电系统的运行，谐波的应用受到更多的关注。在电力系统的实际运行中，电系统的谐波对继电器保护的负面影响，并在此基础上采取有效的措施，降低对继电保护的干扰，为电力系统安全稳定的运行提供保障，并采取有效措施保证电系统继电保护的正常运行，并减少电力系统中的谐波，为电力系统的稳定运行和经济社会的发展提供保障。

参考文献：

[1] 谢鹏.电力系统中谐波对继电保护的影响[J].企业科技与发展：上半月，2019，第11期

[2] 程丽.电力系统谐波对继电保护的影响研究[J].中国新通信，2018，第19卷，第1期

（作者单位：国网昌吉供电公司）