電力系統(tǒng)諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響研究

李志峰

摘 要：在電力行業(yè)快速發(fā)展的情況下，高新繼電保護(hù)設(shè)備在現(xiàn)代化的電力設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。電力系統(tǒng)中諧波的產(chǎn)生將給電力系統(tǒng)及其繼電保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生明顯的影響，嚴(yán)重的導(dǎo)致設(shè)備故障或破壞，影響人們正常生活的安全。這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)引起了人們的關(guān)注。為了及時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)到電力系統(tǒng)的諧波，我們要根據(jù)電力系統(tǒng)的具體情況，采用先進(jìn)的穩(wěn)定的繼電保護(hù)設(shè)備，加強(qiáng)工作過(guò)程監(jiān)測(cè)技術(shù)投入，增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和試驗(yàn)的效果。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；諧波；繼電保護(hù)；影響；研究

1 電力諧波和繼電保護(hù)相關(guān)論述

1.1 電力系統(tǒng)諧波的定義和性能

諧波一般是指周期性電量在正弦方向上的一個(gè)分量。諧波的頻率是基波的頻率的整數(shù)倍，所以說(shuō)非基頻率整數(shù)上的分量就可以稱為諧波。諧波的頻率不同，其性能和影響也存在較大的差異。當(dāng)非線性負(fù)載連接到電力系統(tǒng)時(shí)，電壓或電流的變化會(huì)產(chǎn)生頻率更高的諧波，諧波的頻率越高對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響也是越大。諧波對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著非常重要的負(fù)面作用，控制和減少諧波的產(chǎn)生是電力企業(yè)必需要面對(duì)和解決的問(wèn)題。

1.2 繼電保護(hù)應(yīng)用分析

當(dāng)變壓器和其他電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，電力系統(tǒng)需要自動(dòng)接通繼電保護(hù)器斷開供電回路。但故障也將導(dǎo)致其他的系統(tǒng)設(shè)備在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法正常運(yùn)行，影響整個(gè)電力系統(tǒng)的工作。應(yīng)用繼電保護(hù)裝置則可以消除電力系統(tǒng)中的諧波，繼而及時(shí)自動(dòng)重啟設(shè)備，保證電力系統(tǒng)的快速恢復(fù)，保證電力系統(tǒng)的運(yùn)行更安全、更穩(wěn)定。

2 電力系統(tǒng)諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響

2.1 諧波對(duì)電磁繼電保護(hù)器的影響

電力系統(tǒng)正常運(yùn)行諧波修正的誤差應(yīng)控制在10%以內(nèi)。繼電保護(hù)的裝置根據(jù)諧波大小自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電流或電壓，并控制和消除在靜態(tài)狀態(tài)下產(chǎn)生的諧波。同時(shí)，諧波的反作用過(guò)大也將導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作。要消除諧波對(duì)繼電保護(hù)電壓的影響，就要合理的標(biāo)定繼電保護(hù)器的基準(zhǔn)電壓，減小因系統(tǒng)故障引起的電壓波動(dòng)造成的諧波。

2.2 諧波對(duì)感應(yīng)繼電保護(hù)器的影響

諧波將造成電力電網(wǎng)電磁場(chǎng)發(fā)生變化，電力系統(tǒng)將在繼電保護(hù)器中產(chǎn)生感應(yīng)電流。在感應(yīng)電流與電磁場(chǎng)相互的作用下，就會(huì)形成電磁轉(zhuǎn)矩，繼而影響到繼電保護(hù)器動(dòng)作。在這種狀態(tài)下感應(yīng)繼電保護(hù)器就具有很大的慣性，降低了運(yùn)行效果。諧波轉(zhuǎn)矩對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行有一定的影響。諧波電流的異變將對(duì)磁板的不同部分產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，隨著電流頻率的不斷變化，感應(yīng)繼電保護(hù)器的靈敏度逐漸降低。由不同諧波分量引起的轉(zhuǎn)矩也有不同的表現(xiàn)，諧波分量越大轉(zhuǎn)矩越大，而有時(shí)恰好相反，諧波分量越大轉(zhuǎn)矩越則越小。通常，諧波分量的大小與諧波之間的相位差的也會(huì)引發(fā)感應(yīng)繼電保護(hù)器的故障。

2.3 諧波對(duì)整流繼電保護(hù)器的影響

諧波的出現(xiàn)將造成整流器繼電保護(hù)器的運(yùn)行也出現(xiàn)更多的通信組合。諧波作用在整流器上，它將會(huì)通過(guò)不同的組合來(lái)確定電流信號(hào)的影響。這樣，繼電保護(hù)器的動(dòng)作也必須在同一周期的不同凸點(diǎn)和凹點(diǎn)位置產(chǎn)生不同的諧波分量，導(dǎo)致了諧波量的累積，其作用和影響也將越來(lái)越明顯。在整流電路中產(chǎn)生的結(jié)果是更加突出阻抗效應(yīng)中的諧波分量，并確保整流操作的基本特性。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，可以根據(jù)形成的不規(guī)則閉合曲線更好地區(qū)分諧波分量。整流器中的繼電保護(hù)裝置的拒絕也要通過(guò)對(duì)電流電路產(chǎn)生的諧波分量的轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)，致使產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作反應(yīng)，避免繼電保護(hù)器損壞，達(dá)到更穩(wěn)定的保護(hù)作用。在設(shè)計(jì)繼電保護(hù)器時(shí)，應(yīng)充分考慮諧波的影響。

2.4 諧波對(duì)靜態(tài)繼電保護(hù)器的影響

電力系統(tǒng)諧波的限制和消除方法很多：第一種是限制沖擊電壓，然后根據(jù)諧波參數(shù)提高變壓器網(wǎng)絡(luò)的電壓互感器的效果。第二種是利用零序電路來(lái)限制諧波，中性點(diǎn)不直接接地，而是通過(guò)消弧線圈接地，這樣能保證接地電容的影響最小。第三種是在雙向控制回路中，諧振回路的阻率要根據(jù)其零序電阻大小來(lái)調(diào)節(jié)。當(dāng)外部的阻尼電阻為零時(shí)，不會(huì)影響繼電保護(hù)器的動(dòng)作，但要時(shí)刻注意諧波分量的產(chǎn)生。第四是繼電保護(hù)裝置盡可能的實(shí)現(xiàn)多樣化，更好地控制諧波，以保證諧波不會(huì)影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。采用準(zhǔn)確的諧波檢測(cè)裝備，制定控制消除諧波影響的有效措施，對(duì)改善電力系統(tǒng)運(yùn)行條件有著非常積極的作用。

3 電力系統(tǒng)諧波的應(yīng)對(duì)策略

要清晰地了解諧波對(duì)電力系統(tǒng)的影響，并采取科學(xué)的合理的控制和消減措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波危害的有效控制，提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的基本性能和工作穩(wěn)定性，保證電力電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。具體工作中，我們主要從以下幾點(diǎn)著手開展控制和消減工作：①合理選擇電氣設(shè)備并加強(qiáng)使用過(guò)程管理，將在電力系統(tǒng)諧波控制在允許的參數(shù)，在一定范圍內(nèi)控制匹配參數(shù)，并調(diào)節(jié)變壓器的電感性能；②通過(guò)增加必要設(shè)備來(lái)控制消減?？梢杂行У卦黾恿阈蜃枘?，以有效避免共振。一般來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)電力系統(tǒng)中增加接地電容、調(diào)節(jié)電壓互感設(shè)備和使用電磁電壓互感器來(lái)實(shí)現(xiàn)控制和消減目標(biāo)；③采用更科學(xué)的運(yùn)行方式和接地方式。為了有效避免中性點(diǎn)接地，應(yīng)將阻尼電阻或消諧元件連接到電磁變壓器上。也要重視電壓互感器的接地，電磁變壓器的中性點(diǎn)只能通過(guò)電阻接地，中性點(diǎn)和連接點(diǎn)要通過(guò)消弧線圈完成連接。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析我們知道，電力系統(tǒng)諧波對(duì)繼電保護(hù)有著不好地作用，直接影響著配電系統(tǒng)的運(yùn)行安全。只有在設(shè)計(jì)、施工和使用的所有環(huán)節(jié)入手，供電企業(yè)、電力用戶共同努力，我們才能有效的控制和消除電力系統(tǒng)的諧波，為生產(chǎn)生活提供穩(wěn)定的電力能源。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙建武，吳欣.淺談電力系統(tǒng)諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響與應(yīng)對(duì)[J].黑龍江科技信息，2012（28）.