杜永生
天津环宇科技有限公司 天津 300309
摘要：近几年来，我国电力行业得到了蓬勃发展，人们对电力的需求也在与日俱增，使得电力系统的作用越来越重要。而随着电气设备的大力推广，电力系统运行中出现了很多谐波，严重影响着电力系统继电保护的安全运行。因此，必须要了解电力系统谐波对继电保护的影响，这样才能保证电力系统继电保护的安全运行，保障人们的用电需求。
关键词：电力系统谐波；继电保护；影响
在电力系统中谐波有非常严重的危害，是电力系统的一种污染因素。而电子设备的大力推广使得非线性负荷影响着电力系统的正常运行。如今电力系统谐波问题日益严重，谐波会降低电压正弦波的质量，并影响电网的正常运作。因此，必须要运用多种措施来降低电力系统谐波带来的负面影响。
1 概念的界定
1.1电力谐波概述
对于电力谐波含义的界定，在国际层面较为统一的认识是，电力谐波是指一个周期电气量的正弦波的分量，其频率为下频基波频率的整倍数。在我国的国家标准中，电力谐波是指借助傅里叶级数，对周期性交流量开展分解，获取频率在1以上的整数倍的分量。而从广义角度而言，不论是何种与交流电网中下频频率不同的成分，均可称为电力谐波。因为正弦加压干非线性负载，基波电流引发畸变形成谐波。其中，较为常见的非线性负载包括有整流器、变频器、开关电源、不间断电源等。
1.2谐波的产生原因
理想情况下，电网的电压电流应为正弦变化且没有畸变。而实际中由于各种因素的影响使得电网中谐波对于电网电流电压造成畸变，主要原因如下：（1）电网中不完全对称的三相电源产生了谐波；（2）由于电力系统中某些负载和设备的非线性特性，使得工频电压电流直接作用时，会产生谐波；（3）电能在输配电线路中产生谐波。
2 电力系统谐波对继电保护的影响
2.1静态机电设备
在电力系统中静态机电设备的运用比较广，因为静态继电器对于降低谐波的影响有一定的作用。静态保护装置包括固态继电器和静态继电器，两个交流电量的相位比较是微分比相器和积分比相器的比较，而在电器设备运行中谐波会对比相器的正常运行产生影响。因此，在比较两个电量时，如果其中一个具有谐波分量的条件就会切割方波，但是因为电压达不到预期电压值，电压就难以翻转。而两个交流带电已经转化成方波，在微分电路上形成脉冲，如果此时系统受到谐波的影响，微分脉冲就会增加。在增加交流电的情况下，就容易出现保护装置误动作，使得静态机电设备受到影响。
2.2电磁继电器
在电力系统运行的过程中需要将谐波定值误差控制在 10% 以下，这样继电保护装置会根据谐波量进行电流或者电压的调整。在静态下产生的谐波将会得到控制。同时谐波造成的拒动现象也会使继电保护装置运行，消除继电器中谐波对电压的影响。电压在继电器中设定的数值能够得到控制，同时引发的电压器变动也会使谐波含量出现影响。谐波分量会通过继电器产生的误差进行断路调整。
2.3感应继电器
电力系统受到磁场的影响，继电器会出现感应电流。感应电流与磁场相互影响，出现电磁转矩。影响到继电器转动效果。感应继电器会在这种状态下出现较大的惯性。运行效果会降低，但是谐波转矩将会对电力系统的运行产生一定的影响。谐波畸变下的电流运行会在不同分量磁盘中产生较大的转矩。感应继电器灵敏度也会随着电流频率的调整逐渐的降低。不同成都的谐波分量造成的转矩，也将会使转矩与谐波分量出现正负关系。感应继电器出现误动和拒动都是受谐波分量有效数值与间相位差影响的。
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2.5整流型机电设备
以整流输入交流电或几个交流量最终整流而成的就是整流型机电设备，而其继电器的动作原理是电流信号和动作判断。如果某个电阻器拥有两个电气量的环形整流比相器，此时电流回路中出现谐波，其动作路径就会改变，出现一个规则的圆弧，而谐波量的增加也使得曲线上的凹凸点更加复杂。因此，在整流型机电设备中出现谐波，电流回路中含有谐波分量电流，就会增加整流比相器输出量的交流分量，并对继电器的工作路径产生影响。
2.6 电磁型机电设备
虽然整定值会受到谐波的影响，但是如果谐波含量在一定的范围内，就不会增加整定值的误差。继电保护装置的基础就是基波电压或者电流整流，其动态作用的变化不会太大。但是如果继电设备中出现了谐波，并发生误动，在电压机电设备中其动作值就会因为高于基波的整值而产生拒动。当然，也有可能是空载变压器的切头中出现谐波，此时在谐波分量的影响下继电器也有可能产生误动，造成断路器跳闸的情形。因为电磁型继电器对定值误差的要求不高，所以如果谐波含量不超过10，其受到谐波的影响就比较小。但是如果谐波含量比较大，而且各次谐波衰减比较慢，出现电磁型继电器误动就会造成严重的系统事故。
2.7感应型机电设备
在感应型继电保护装置中，其动作速度慢、惯性大，这样就削弱了谐波的影响，使得谐波转矩的作用变小，对感应型机电设备的影响小。但是如果因为磁场作用继电器圆盘或圆筒中产生了电流，而另一个磁场的作用产生了电磁转矩，此时在电磁转矩的影响下圆盘或圆筒就会发生旋转。如果此时输入一定频率，在畸变电流谐波分量的影响下继电设备中的磁盘会出现附加转矩，当转矩与电流谐波分量和基波分量等转矩的和相等时，继电器的灵敏度就会降低。而且谐波分量包括整数和负数，继电保护装置中就可能出现误动或拒动的情形。如果电力系统出现了谐波，三相谐波不相等也不对称，负序滤波器就会加大谐波输出，放大裂相回路对谐波的作用，增加整流出的直流脉动，出现保护误启动。
3 防范继电器保护的策略
在电力系统实际的运行过程中继电保护装置拒动和误动发生的几率是会随着谐波含量而改变的，谐波含量越多继电保护装置发生误动和拒动的几率就会越大，在电力系统运行的过程中一旦发生了拒动或者误动，就会对其稳定性造成很大的影响，所以想要做好继电器的保护工作，那么就要充分重视谐波问题，并且要采取相应的控制措施。在谐波污染治理方面，要根据我国的相关规定来对电力系统中的谐波进行有效控制，避免误动和拒动的产生。我们可以使用无源滤波器、有无功补偿器以及有无功补偿器用于控制谐波量，要尽可能的降低谐波量。在电力企业实际的运行过程中可以参照以下方法：首先电力企业对于电力系统的谐波控制要加以重视，要充分考虑各种影响因素，在选择元器件的时候要尽可能的选择谐波影响小的元器件，例如可以选择零点检测和弱电继电器等；其次为了实现变压器差动保护作用，应该选择变流设备来作为继电器，而在制动方式的选择上也必须合理化，尽可能选择二次谐波制动方法。此外，也可以通过软件滤波器和通过硬件滤波器的设备滤波来处理继电保护设备中的信号，此方法也可以将谐波干扰控制在一定范围内。
结束语：
随着我国经济的发展，人们对电力的需求量在逐渐增加，并提出了更高的要求。但是在电力系统运行中经常会出现谐波，影响着继电保护的正常运行，也降低了电压正弦波的质量，严重制约了电网的正常运作。因此，在电力系统实际运行中，要认识到中电力系统谐波对继电保护的负面影响，在这样的基础上采取有效的对策降低其对继电保护的干扰，为电力系统安全稳定的运行提供保障。同时也要采取有效的措施保证电力系统继电保护的正常运行，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：
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[3]张丽.试论浅析电力系统谐波对继电保护的影响[J].通讯世界,2017(23):125-126.
论文作者:杜永生
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/28
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