电力系统谐波对继电保护的影响

杨艳燕　朱永珍　杨黎

【摘 要】随着现代科学技术的不断革新，电力系统也日益完备，获得了更进一步的发展。相应地也暴露出电力系统中谐波的问题，这对继电保护产生了多个方面的严重影响。文章将从什么是电力系统谐波及其产生的原因出发进行分析，进一步探讨电力系统谐波对继电保护造成的具体影响以及相关的应对措施。

【关键词】电力系统；谐波；继电保护；影响；应对措施

在科学技术和社会经济的发展带动下，电力行业也迅猛发展，电力系统较之以往更加发达完善。而在这之中存在的谐波问题具有很大的负面影响，不利于保证电力系统在运行过程中的安全有效性。应对这种谐波造成的影响，必须在详细分析的基础上采取适当措施进行解决。本文旨在通过对谐波及其造成的影响进行一个综合性的分析，从而为解决谐波问题保障电力系统在运行过程中的安全性提出可供参考的建议。

1 什么是电力系统谐波及其产生的原因

1.1 什么是电力系统谐波

最开始将谐波这个词提出来的是声学领域，并且谐波在上个世纪就得到了较多的关注和研究。通过参考相关的定义可知谐波的频率相对基波来讲是其整数倍，而谐波也是属于周期性的电气量正弦波分量。通常在电力系统中，都将谐波视为一种“污染”。因为谐波不仅对电网造成影响，使其难以得到正常的运行，也使得系统中电压正弦波的质量受到影响而降低。在如今的时代背景下，由于多个方面的因素造成电力系统中谐波的问题越来越严重，比如电子设备和高压直流输电在实际生活中得到广泛应用，以及像电子机车之类的非线性负荷不断增加等都在一定程度上加重了谐波问题的产生，使得电力系统难以在安全的状况下运行。

1.2 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造成的影响以及相关的应对措施

2.1 电力系统谐波对继电保护造成的影响

电力系统的谐波会对继电保护造成很多负面影响，最后导致保护装置出现问题，进而无法保证电力系统的运行始终处于一个的安全状态。根据相关实验研究表明，继电器的类型不同，遭受谐波的影响也有所差别，接下来文章将对几种具体类型的继电器进行分析。

第一，在感应型继电器中谐波造成的负面影响分析。就一般情况来讲，感应型继电器中的可动部分具有比较大的惯性，所以通常动作的速度都相对不快，因而受到的谐波转矩影响也不太大。这一类的继电器在受到磁场作用之后，其圆筒或者圆盘就会有感应电流产生，而这种感应电流在与另外一种磁场进行相互作用后就会产生能够推动圆筒和圆盘转动的电磁转矩。通过对电流频率的增加以及各次谐波电流产生转矩的研究实验表明，其产生的转矩是可正可负的，在这样的情况之下继电器产生拒动或者误动都是极有可能的，而这个后果会依据谐波分量的有效值和各同次频率谐波间的相位差来决定[1]。

第二，在整流型继电器中谐波造成的负面影响分析。顾名思义，对输入的交流量进行整流是这类继电器最为突出的一个方面，而在经过整流之后的电流信号或者说电压信号和相应的动作判据会对这类继电器中的动作特性起到决定性作用。通常情况下，如果电流回路中通入的电流是含有谐波分量的，就会最终对继电器的动作特性产生不良影响，比如破损不光滑的情况容易发生。而且在特定情况中输电路出现问题尤其是产生接地短路现象的话，就会进一步增加电流中所包含的谐波分量，致使这一类型的保护装置产生拒动。

第三，在静态型继电器中谐波造成的负面影响分析。这种静态保护在近年来获得了较高的重视，因其拥有良好的抗干扰性并且能较好地降低谐波带来的影响。在这种静态保护中，固态继电器以及静态继电器都是较多地被应用到的。这种继电器是在相位比较原理的基础上构成的，一般可以通过微分比相器或者是积分比相器来达到两个交流电量之间的比较，而这两种比相器在正常工作中都会受到谐波不同的影响。在积分比相器中如果谐波分量存在于被进行比较的电量中，不管是存在于两个中的哪一个，都会使保护拒动的情况产生。而在微分比相器中就会因为存在谐波而造成微分脉冲的大量出现，这样就增加了交流量过零点的几率，进而极容易使得保护装置产生误动。

第四，在电磁型继电器中谐波造成的负面影响分析。通常继电器的整定都是依据的电流或者基波电压，所以在处于动态情况时会受到谐波比较大的影响。当谐波存在的时候，往往欠电压继电器非常有可能产生误动的情况，过电压继电器会产生拒动的情况，而电流继电器则主要是会产生拒动。在某些特定情况下产生较高的谐波含量时，还会因为继电器误动而导致断路器出现跳闸情况。

2.2 应对谐波造成影响的相关措施

谐波问题近年来受到了越来越广泛的关注，针对这个问题的解决措施也得到了进一步的研究。一般说来以下三个方面的措施是十分值得参考的：第一，严格按照专业的谐波标准综合考虑各个谐波源并进行详细分析。在这个基础之上再对谐波主要来源进行控制，比如滤波装置等的应用就对减少污染具有十分重要的作用。第二，建立一个监测系统对电力系统中的谐波进行监视和分析，便于更好地对谐波进行掌控。第三，针对一些严重受到谐波影响的继电保护设备更要将强监视和检查，并且适当应用技术提高继电器的性能，使其能够更好地抵抗谐波干扰。除去以上这些具体措施外，还应多加研究和分析，采用先进技术更好地解决谐波问题，保障电力系统的运行安全[2]。

3 结束语

综上所述，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】

[1]孔海波，石庆喜，冯德品.电力系统谐波对继电保护的影响探究[J].山东工业技术，2015（20）.

[2]杨蜀.电力系统谐波对继电保护的影响分析及应对措施[J].机电信息，2013（21）.

[责任编辑：王伟平]