探究电力系统谐波对继电保护的影响

白汗

（内蒙古电力（集团）有限责任公司乌兰察布电业局，内蒙古乌兰察布，012000）

1 电力系统谐波

电力系统谐波就是在一个周期电气量中的正选拨分量，而频率就是基波频率的整数倍。在实践中，基波的主要频率会小于谐波的频率，其也称之为高次谐波。而电力系统则会受到谐波的影响，这样就会降低电压正玄波的质量，直接影响电网设备的质量。而随着电子设备以及电力电子设备的推广应用，这样直接的增加了变频调速设备的非线性负荷问题，进而增加了电力系统的谐波问题。而一些高次谐波的出现就会增加了维修工作的数量以及电网的损耗问题，这样就会导致自出现干扰使保护以及自动装置误动等问题，导致计量器件出现误差，给无线电通信系统带来一定的干扰，进而影响电气设备的应用寿命。

图1 继电保护框架图

在一般状况之下，电气化铁路、非线性负荷、风电、光伏发电以及汽车充电站设备中出现谐波等问题，而电气化铁路则是较为特殊的电力系统用户，其负荷有着非线性以及不对称性、波动性的特征。在机车运行中非线性的特征较为显著，而电力系统中就会出现大量的谐波电流，这也是较为主要的谐波来源。

在风电场中出现的谐波主要就是因为输入的风力发电能量的不确定性，而其具有大量的整流以及逆变设备，这样就会导致其出现谐波等问题。而通过光伏组件，就会将太阳能变为直流电力，通过直流监测配电汇集到并网型逆变器中，将其转化形成电网频率、相位相等的正弦波电流，这样就会直接的增加谐波的污染问题。在充电机装置中，通过模拟充电机中的Matlab对其进行谐波仿真计算处理，可以发现在电流中存在三个谐波，而出现这些谐波的主要我哪天就是与负荷不对称等问题有直接的影响，其会导致中性点偏移等问题，并且会与中性点形成回路，进而就会产生三次谐波电流。电力系统中的谐波源多数为可控的硅整流设备，在实践中会受到运行桩基的影响，导致换流电抗以及换相角不等于零，这样就会出现平波电抗器的感抗不会趋近无穷大的问题，这样其输出直流则就会有输出脉动产生，进而导致三相交流系统存在不对称性的问题，进而出现谐波问题。

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应用范围广泛，而因为静态的态继电器会在一定程度上降低谐波的影响。而对静态保护装置中主要包括了固态继电器、静态继电器两种类型，两个交流电量中的相位比较主要就是微分比相器以及积分比相器二者的比较。在电器设备运行中出现的谐波会直接影响相器的正常运行。对此，在进行电量比较过程中，如果具有一个谐波分量条件则就会切割方波，但是以内两个电压无法实现预期的电压数值，这样就会影响电压的翻转。两个交流带电就会转化形成方波。而微分电路中形成脉冲则系统就会受到谐波的影响，微分脉冲就会增加。在交流电的影响之下，则就会出现保护装置的误动作，进而影响静态的机电设备。

图2 继电保护框架图

2.2 整流型机电设备

通过整流输入交流电或者相关交流量进行整流形成的设备就是整流类型的机电设备。其继电器的主要动作原理就是电流信号以及动作判断。在运行中，如果其电阻器存在两个电气量的环形整流比相器，在电流回路中则会出现谐波问题，这样就会改变其动作路径，出现规则的圆弧，谐波量的增加会导致曲线凹凸点更为复杂。对此，在整流型机电设备中如果出现谐波问题，在电流回路中如果含有一些谐波分量电流，则就会增加整流比相器中输出量的整体交流分量，进而影响继电器的工作路径。

2.3 电磁型机电设备

在运行中，整定值会受到谐波的影响，谐波含量就会在特定的范围中，不会增加整定值误差范围。继电保护装置的基础则就睡基波电压以及电流整流，其动态作用之间的变化相对较小。而如果在继电设备中存在谐波问题，并且出现动态问题，电压机电设备中的动作值就会在大于基波的作整值，进而出现拒动的问题。而在实践中，在空载变压器的切头中也会出现一些谐波问题，在这个时候谐波分量就会给继电器带来一定的影响，进而导致其出现误动等问题，导致断路器跳闸的问题。而在电磁性继电器中其对于定制误差的影响不高，如果谐波含量小于10，则机电设备受到谐波的影响则相对较小；而如果谐波含量相对较大，谐波衰减速度则就相对较慢，这样就会因为谐波影响导致电磁性继电器误动问题，进而导致较为严重的系统事故与问题。

2.4 感应型机电设备

感应型继电保护装置的动作速度相对较慢，惯性较大，进而直接的削弱了谐波的不良影响，可以降低谐波转矩的作用力。而在实践中，受到磁场作用的影响，导致继电器圆盘以及圆筒中出现电流，这样就会导致另一个磁场产生电磁转矩的问题，导致电磁转矩在影响之下出现圆盘以及圆通的旋转问题，而如果输入一定频率问题，在畸变电流谐波分量的影响之下，机电设备自身的磁盘则就会出现附加转矩问题，而在转矩与电流谐波分量以及基波分量转矩数值相同的时候，就会降低继电器的灵敏度。