摘要：电力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。
关键词：电力系统；谐波；继电保护；影响
引言
随着电力系统的快速发展，新型电力设备在继电保护中得到广泛的应用。电力系统中谐波问题受到人们的关注。要对电力系统谐波进行有效的监控，能够根据电力系统实际运行状况，强化继电保护理论研究，增强现场试验效果。能够对电力系统中谐波影响继电保护提出相应的建议。电力系统谐波将会影响到正常生产生活的安全性。因此，电力部门要对电力系统谐波对继电保护的影响进行仔细分析研究。
1谐波的形成及其危害性
1.1谐波概述
供电系统中的谐波指的是以傅里叶级数分解周期性非正弦电量，在这当中，会得到两种分量，一种与电网基波频率相同，另一种大于电网基波频率，大于电网基波频率的这种分量就是所谓的谐波。谐波次数等于谐波频率比上基波频率，即n=fn/f1，如果基波频率能被谐波频率整除时，则成为整数次谐波，此类谐波直接通过次数来表示。比如fn/f1=3时，此谐波被称为3此谐波，如果fn/f1=5，则称为5次谐波，像这样，比值是3、5、7次的谐波，我们称之为奇次谐波，同样的道理，如果谐波频率与基波频率的比值是2、4、6、8则称之为偶次谐波，通常情况下，奇次谐波所产生的危害要远远大于偶次谐波。
1.2谐波来源
谐波主要在两类元件中产生，第一种是含电弧和铁磁非线性设备，第二种是含半导体的非线性电气元件，而在电力线路中是这两种元件存在的主要地方，因此谐波主要从以下三方面产生。即用电设备产生的谐波、输配电系统产生的谐波、发电源质量不高产生的谐波，其中谐波产生最多的当属用电设备。
发电机因为三项阻扰的原因，使得其在制作的时候不能兼顾绝对的对称，同时铁心也不能做到匀称，这就会导致发电源产生谐波，但是这种方式产生的谐波相对较少。在输配电系统当中，产生谐波的主要设备是电力变压器，其中，磁路的结构形式以及饱和程度决定了谐波的大小，3次谐波大约占到额定电流的0．5%。像以下这些用电设备都可以产生谐波，比如充气电光源、家用电器、电弧炉、电石炉、充气电光源、晶闸管整流设备、变频装置等。
最常见的谐波源当属充气电光源和家用电器，比如荧光灯、金属卤化物灯、高压汞灯、高压钠灯等，这些灯都是通过气体放电原理进行发光，其伏安特性符合非线性特征，因此会产生谐波。再比如微波炉、调光灯具、电视机、计算机、录像机等电器，因为这些电器里有调压整流元件，所以也会对电网产生高次奇谐波。剩下一些小功率的家用电器，比如空调器、洗衣机、电风扇等，虽然功率不大，但是也会产生谐波，基于其数量多，此因素也不容忽略。
在开关电源、电力机车、充电装置等方面，多采用晶闸管整流技术，其原理是移相，其吸收了电网的半周正弦波，又留下半周正弦波，此半周正弦波分解后会产生很多谐波，有研究统计，整流设备产生的谐波将近占到整个谐波的一半，其是最大的谐波源。
变频原理一半运用在风机和水泵当中，分为交－直－交变频器和交－交变频器两种，都是采用相位控制技术，因此，在变换以后，就会产生整次或者是分次的谐波，成分就比较复杂，由于这样的设备功率大，因此，产生的谐波污染也大。
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2电力系统谐波对继电保护的影响
2.1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。
2.2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。感应继电器误动出现拒动都是由谐波分量有效数值与间相位差影响的。
2.3整流继电器
谐波的产生将会使整流继电器运行出现较多的交流量组合，不同组合在进行整流的同时，在输入交流量之后会将电流信号动作进行判断。这样继电器的动作也要在不同凸凹点上产生谐波分量。谐波动作特性效果将会越来越明显。电气量中形成的整流回路，在阻抗效果上会突出谐波分量，保证这种动作特性，根据不规则封闭曲线在发生接地短路故障的时候能够更好地突出谐波分量。整流中继电保护装置出现的拒动情况，也会通过电流回路产生的谐波分量进行交流输出，使继电器动作更为连贯，避免出现破损的情况。继电器在设计的时候，要充分的考虑到谐波的影响。
2.4静态继电器
静态保护下的继电器会进行无机械运行。继电保护装置能够有效的将谐波进行分离去除。交流电路在微分比相器的应用上受到谐波分量的影响。同时根据比相器在正负极周性相比，相同的电量会导致不同的谐波分量。利用方波将电压进行控制，再触发器上造成拒动保护。电力系统中消除谐波的方法有很多。要限制震荡电压的产生。根据谐波参数，改善电网对互感器的感抗效果。采用零序回路的方法对谐波进行限制。电网对地电容效果也会在中性不接地的情况下制定限制条件。在中性点处经过消弧线圈处接地；第六，在互感器高压侧中性点经电阻接地或者经大电容接地。在互感器上设置谐波消除装置，并且要阻断触发器电压双向控制，这样保证电压互感器能够在瞬间完成谐波消除。同时在双向控制中谐振回路阻尼将会根据自身的零序电阻调整进行谐波振动的释放。外接阻尼电阻为零的时候，不能够影响到继电器的运行，同时要时刻关注谐波分量的产生。继电保护装置能够多元化进行谐波的控制解决。并且不会影响到电力系统的正常运行。及时的检测谐波，消除谐波影响，对于提升电力系统运行效果具有重要的影响。
结束语
新型电力设备在电力系统中的应用造成非线性负荷的增加，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。
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论文作者:马强
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
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