摘要：电力系统在负荷压力下的运行会产生大量的谐波，谐波将会对电力系统的运行产生较为严重的影响。直接导致电力质量下降。特别是高压电力输送中，电力系统谐波破坏性更强。谐波会使电力系统运行出现异常。电力设备损坏严重，寿命和性能下降。谐波导致的不同程度电力系统事故，需要电力人员特别的对待，强化继电保护功能。找到消除谐波的方式成为电力系统完善的重点。本文对电力系统谐波对继电保护的影响进行了探讨。
关键词：电力系统；谐波；继电保护；影响；对策
前言
继电保护设备正常运行，提升电力系统供电效率。针对电力设备出现的异常状况能够谐波能够及时的进行反应。在根本上提升继电保护效果。同时在谐波的应用上应该安装相应的滤波装置，这样能够改善控制效果，降低谐波对电网的污染影响。同时对谐波进行有效的监控，将会更好地统计谐波水平。电力系统谐波对继电保护的影响要增强监控水平，提升抗干扰效果。
1电力系统中谐波产生的原因
虽说电力系统中的谐波问题比较严重，但是这里所说的电力系统并不是指全部而是有所特指，谐波问题通常都出现在汽车充电站以及电气化铁路的设备中。尤其是电气化铁路作为电力系统的用户里比较特殊的一个，其总体的波动是相对比较大的，因为它与其他的负荷情况有差异，而且包含了一定的不对称性及非线性。一般来说机车在运行的过程中非线性往往就会体现得比较明显并且电力系统中会被注入很多的谐波电流，而这便是电力系统中产生谐波的最大来源。除此之外，机车的运行过程也是在不断地开停，在这种情况下就使得有功冲击能力得到提升，进而导致出现电压波动或者闪变的情况。而最主要的出现谐波的原因还是与可控硅整流设备密不可分的，通常在实际的运行过程中这种设备并不能达到比较良好的状况，而且在一定情况下会使得平波电抗器能力降低，由此在输出的电流中就会存在脉动，这样就使得三相交流系统的对称性很难得到实现，而谐波就在这种状况下得以产生。
2电力系统谐波对继电保护的影响
2.1静态型机电设备受到的影响
在静态保护装置中继电器包括两种模式，分别为固态继电器和静态继电器。实际当中静态保护装置的抵抗谐波干扰效果好，所以受到关注更多。根据相位比较原理，微分比相器和积分比相器表现于两个交流电量的比较。实际当中谐波分量是客观存在的，所以会影响比相器的正常运行。两个电量进行比较，如果有一个满足具备谐波分量的要求，那么需要将方波进行切割，触发器此时由于电压不满足预期电压要求所以不会翻转。而两个电流在微分式比相器中分别转化成方波，通过微分电路变成脉冲，对比另一个交流量产生的方波和这个方波。但在存在谐波的情况下就会有若干个微分脉冲产生，保护装置也可能在加大交流量的过零点现象作用下产生误动作。比如，在相差保护过程中有短路现象发生，那么就会产生直流电量并叠加与谐波分量，进而使得保护装置在半波比相器输出反应的作用下产生误动。
2.2整流型机电设备受到的影响
整流输入交流电是整流型机电设备的重要特征，还有一部分整流型设备先通过组合若干个输入的交流量实现整流过程。其继电器的动作原理是获得整流之后的电流信号和动作判断。例如，某电阻器具备两个电气量的环形整流比相器，如果在电流回路中存在谐波，其动作过程就由一个不规则的曲线代替了正常的圆弧，并且曲线上存在随着谐波含量增加而日趋复杂的凹凸点。对其分析不难发现，一旦电流回路中存在谐波分量电流，那么就会增加交流分量在环形整流比相器中的输出量，进而影响继电器的动作。此外，当输电线路存在短路时，谐波分量就会增加，进而影响整流型保护装置并出现拒动。此时进行继电保护装饰的设计，就应当予以谐波问题充分的考虑。
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2.3电磁型机电设备受到的影响
实际当中整定值的误差会随着谐波含量的改变而改变，通常来说在谐波含量不大于40%的情况下整定值的误差不会超过10%。但是基波电压或者电流整流是设置继电保护装置的基础，所以动态作用下的影响不会太大。电流继电设备在存在谐波时会发生误动，但是电压机电设备的动作值比基波发生时的整定值大，所以此时产生的是拒动。此外，若是空载变压器的切投过程中存在谐波，那么继电器就很可能在谐波分量的作用下发生误动，断路器就会因此跳闸。
2.4感应型机电设备受到的影响
感应型继电保护装置具有动作速度缓慢、惯性相对较大的动作部分，此时谐波转矩的作用机会被削弱，产生的影响可以不计。继电器中圆盘或者圆筒在磁场作用下产生的电流，受到另一个磁场的作用而产生电磁转矩，圆盘或圆筒在电磁转矩的作用下发生旋转。实际当中如果将频率为50~200Hz输入到电力系统中，那么会严重的影响继电器的灵敏度，主要原因是继电设备的磁盘在畸变电流中谐波分量的作用下有附加转矩产生，并且等于电流中的谐波分量、基波分量等转矩总和，而谐波分量的值包括整数和负数。所以，误动和拒动现象就有可能出现在继电保护装置中，并且谐波分量的有效值或者同次频率之间的相位差决定引发后果的大小。
3抵消谐波影响的对策
3.1抑制谐波的对策
在电力系统中抑制谐波的方式通常分为两种：分别是对电力设施本身的谐波量进行抑制以及采用铝箔设置降低电网中的谐波量。前者通常使用多脉动整流法进行抑制，这种方式是根据一定的定理组合偶数个变流器，然后通过移相变压器将电网中的电压转移，进而保证不同的整流桥之间输入的电压存在相位差，得到整流负载电流之间的相位差，这样就能够实现对次谐波的削弱和抵消，保证电网一侧的电流正正弦化，通过相关试验，使用该方式电流的波形畸变出现明显的好转，次谐波的含量也出现很大幅度的下降；还有一种措施则是增加滤波装置，与机电保护装置共同协作，消除谐波造成的干扰，在电力系统的应用非常广泛。滤波器有无源滤波器和有源滤波器，有源滤波器的主要原理是产生与谐波方向相反而大小一致的电流实现相互抵消。无源滤波器则是实现电容器与滤波电抗器之间的串联，在一定频率下产生低阻抗回路，将同频率的谐波吸收，降低谐波对电力系统产生的危害。
3.2增强继电保护设备性能的方式
增强继电保护设备性能的方式有很多，主要是提高继电器的可靠性能，充分进行比相的判断、过零点检测等，选择使用弱电继电器或元件安装。同时，根据二次谐波的方式产生饱和变流，使继电器的可靠性能提高；在产生谐波的设备上安装功率因素的调节装置，从根本上抑制谐波的造成的危害，而不是在污染发生之后进行治理；加强对谐波的分析能力，谐波治理要依靠精确的手段进行，电抗器计算以及现场谐波测试非常复杂，只能够进行固定负载，在实际应用当中应当全面分析各项数据，对功率因素进行补偿，减少谐波危害；最后，还能够通过增强计算机的保护减少谐波的影响，如使用中间变换器、或者是完善系统中数字信号转变流程等。
4结语
总之，电子系统谐波对继电保护产生的负面影响是比较大的，相关部门及技术人员应予以高度重视并致力于采取措施解决这个问题。在电力系统未来的发展中，谐波问题将会成为一个比较明显的障碍，只有不断与时俱进，加强对这个问题的研究并发展相关技术措施，重点关注受谐波影响较大的继电保护设备，才能促使电力系统的发展更加安全。
参考文献
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[4]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.2011(21).
论文作者:汤萍
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
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