摘要：随着我国电力系统的不断发展，我国的电力系统内部已经成了各种电气设备的大本营。但随之而来的谐波问题也会对继电保护装置造成一定的影响，因此对其加以消除或者改进已经成为我国当前电力系统中的一个大问题。
关键词：电力系统；电气设备；谐波影响；继电保护
引言
近年来我国工业生产发展迅速，我国的工业化已经到达了一个全新的高度。因此，我国的电力系统中的非线性负荷日益增多，非线性负荷对于电力系统的最大影响与危害就在于其能够产生高次谐波。高次谐波的频率为基波频率的整数倍数的波会在电流之中产生额外的转距，从而可以改变电器的动作特性。高次谐波经常会引起继电器的误动作，甚至会烧毁线圈。因此我们必须重视电力系统中的高次谐波问题。
1.谐波的产生
谐波是指可以产生频率为基波整数倍数的一种电气特征，只有部分少数电气设备具有这种特性。通常情况下，可以对非正弦周期性电信号进行傅里叶级数分解，通过傅里叶变换可以得到与电网基波频率相同的分量和一系列数倍于基波频率的分量，这些基波频率倍数的分量即为电量的谐波分量。
谐波的主要产生设备为能量变换装置与能量变换技术所产生，另外，谐波分量也会由变频设备产生。谐波分量主要是由这些非电性电力装的二极管的不控整流技术产生出来的。因此会对整个电力系统中的用电设备产生极大的破坏，造成严重的经济损失。尤其是在电力系统发生短路故障时，谐波含量将会进一步的增加。
2.谐波的危害
如电网中存在谐波，变压器以及电网中的其他应用设备会产生多余的热量，而这些多余的热量慢慢的累积会使得电气设备的外表的绝缘层逐渐变质，最终会使得用电设备的寿命极大的缩短，严重的会对人类造成触电的危害。谐波还会对测量仪器的准确性产生影响，造成自动装置和继电保护装置的误动作；谐波可能会破坏电网电力系统的安全正常运行，从而引起电网局部性的串、并联谐振，并反过来将谐波进一步加大；谐波还会使用电设备产生振动和噪声。假如谐波电流的频率刚好接近于定转子部件的固有频率时，就会产生共振，并且伴随着极大的噪声，严重时还会破坏用电设备；谐波在另部分手机等通讯设备产生啸叫的同时还可以通过这些通讯设备干扰附近的通讯设备，使得这些设备出现异常。谐波超过临界值时或者产生谐波的电气设备较大时还会产生三次谐波与高次谐波，高次谐波会使得流经的中线过热，非常容易引发火灾。
3.谐波继电器的影响
谐波会让继电器的动作特性效果降低，因此就会造成继电保护装置的误动。因为各个继电器的工作原理和性能都不同，所以它们所受谐波的影响也不尽相同，下面就对几种常见的继电器进行分析。
3.1对整流型继电器的影响
整流型继电器是指把输入电网的交流信号整流后，在跟据整流后的电流电压信号来判断下一步的动作。电流在工作中会将三相电流经过变换转化成单相的电压值，但如果电力系统中电流含有大量的谐波分量，且与三相电流的谐波含量不对称时，负序滤波器就会产生大量的谐波电流，最终会造成对保护装置的误动作。
3.2对电磁型继电器的影响
就电磁型电流的继电器来说，电磁动作的转矩和流经线圈内的电流有效值的平方成正比，继电器仅仅会在电流之中的基波与其设次谐波积累之和大于继电器的动作电流阀值时才会产生闭或合的动作。由上可知，我们可以得到这样的结论，当电流中的谐波分量变大时，将会使电流中的有效值也跟着变大，从而引起电流继电器的误动作。
由于电磁型继电器对额定值的误差要求不高这个特性，并且动作速度也较慢的特征，所以在谐波的含量小于10%时，谐波对电磁型继电器的影响不是很大，基本上可以忽略。但在谐波含量较大时，电磁继电器的误动可能会导致整个电力系统发生故障，更有甚者会酿成灾难。
3.3对感应型继电器的影响
感应型电磁继电器的特性是可动部分惯性比较大且动作较缓慢，正是因为这个特性，谐波转矩对感应型继电器的影响是比较小的。在磁场的作用下，感应继电器中的圆盘会产生相应的感应电流，感应电流会与空间中的另一个磁场产生作用，产生作用后，电磁的转矩会推动里面的圆盘不停的转动。
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电流在感应型继电器的磁盘上所产生的转矩等于高次谐波分量产生转矩和基波分量的总和。在所有的谐波中，由第三次和第五次的谐波产生的转矩最影响感应型继电器的动作灵敏度。
由于各电流中的谐波分量所产生的转矩不同，有正有负，因此，继电器就可能会出现误动和拒动两种情况，这主要是由同此谐波间的相位差和谐波分量的有效值决定。
4.谐波对继电保护装置的影响
在电力系统中，谐波的产生不仅会对电力系统中的设备产生危害，而且还会使设备不能正常工作，因此改变继电保护装置的工作特性。在某级电流和电压的特殊情况下，因为变压器的衰减和可能负荷变动的影响，电力系统中的谐振频率可能会发生漂移，负荷的特性也可能发生改变，这时电力系统中的保护装置所承受的波形变化是很大的。当电路出现故障时电流的波形会发生畸变，所以当整定在大短路或适中的电流水平下，这时的保护装置通常是不会受波形畸变影响的。因此，谐波对继电保护装置的最大影响是在继电器整定旋扭较低的情况下的。
4.1谐波对零序保护的影响
流过此段线路的最大不平衡的零序电流量一般是零序保护装置的判断依据。如果在线路中的电流里面只是含有少量的基波分量，那么所产生的不平衡电流会很小；但是若通过线路的电流中存在着大量的三次谐波分量，那么零序电流的含量将会持续增加，这样也会引起零序保护判断失误而出现误动作。
4.2谐波对距离保护的影响
一般情况下，整流型方向阻抗继电器的工作特性方向曲线是圆形的。但是当输入的电流中含量较大时，其工作的方向曲线将会出现凹凸，就不是规则的圆形了，这时的最大灵敏度和动作的阻抗性都将发生变化。
在距离保护装置中，一般是按照距离测量的那一部分的线路的基波阻抗来拟合整定的，当电力系统中含有谐波电流时，所得到的测量结果就会使基波阻抗与阻抗之间产生比较大的误差，电流发生故障时会产生高抗阻性，这时若接地则它的阻抗性将会成为起决定性作用的因素。因此当系统电流中的谐波含量较大时，必须增加滤波装置环节，这样就可以有效的减小继电器在工作中出现误动作的可能性。
4.3谐波对保护启动量的影响
当电力系统中的谐波含量增大时，就会引起负序量电流保护装置的误动作。当装置中无闭锁的信号时，就可能会引起负序功率方向的高频保护误起动。保护装置中的变压器的差动保护是采用电流工频变化量或者电流采样值的突变量作为起动的判断依据。但是因为这两种判据都不能消除谐波对其的影响，所以会引起非正常的起动。
5.继电保护装置中消除谐波的方法
5.1在互感开口三角绕组端设置消谐装置。对于瞬间断续触发电压互感器，它的开口具有双向可控硅，在电力系统处于瞬间断续短接电压状态下，在互感器的开口三角利用电力系统本身的零序电阻和零序电压来增加谐波振荡回路的阻尼，实现释放谐波能量。这种消除谐波能量的方法较简便，性能安全可靠，尤其适用于无人值守的自动化电力系统中。
5.2限制谐波振荡过电压的形成。在具体的继电保护装置中有以下几种设计思路：第一，在互感器的开口三角绕组端口增加阻尼电阻或者消除谐波装置；第二，增加对地容抗，增加电力系统的对地电容；第三，在互感器的高压侧中性点使用大电容接地；第四，继电保护装置使用性能较好的电磁式电压或是电流互感器；第五，电压互感器的中性点禁止直接接地。
在电力系统的中性点使用消弧线圈接地。根据以上的设计思路和特点来分析，要充分考虑电力系统的稳定性、可靠性、经济与使用效果，使用第二种方案有较大的优势。
6结语
现代电力系统中的电子设备的数量正在急速增加，并且它们的在变的越来越复杂，这些给电力系统的安全运行和稳定性带来了很大的影响。对于继电保护装置要能够正确区分电路的运行状态，各种动作性能要避免外界的干扰，相信最终会出现跟好的继电保护装置。
参考文献：
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论文作者:郑加丽
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/6
标签：谐波论文; 电流论文; 继电器论文; 电力系统论文; 基波论文; 保护装置论文; 分量论文; 《电力设备》2017年第18期论文;