电力系统谐波对继电保护的影响分析及应对措施

朱文慧

（国网福建石狮市供电有限公司，福建 石狮 362700）

当下，我国电力行业发展一日千里，电力系统中不断有新型的电气设备被加以采纳，尤其是使用非线性负荷的电气装置，但是大量电气设备在电力系统中运行时会产生较多的谐波，对电力系统造成直接的影响，导致降低其供电的质量。

1 电力系统中的谐波与继电保护概述

所谓谐波主要是指在电流中含有的频率为基波整数倍的电量，在非正弦周期性傅里叶级数分解后，基波频率电流也会产生较大的电量。

例如，在高压直流电量传输的过程中，一旦电路系统出现短路故障，电力系统就会受到谐波带来的影响，进而使电力设备受到损坏，同时很大程度将减短绝缘设备的使用寿命；一旦继电保护设备或是相关装置发生拒动，会对整个电力系统造成安全影响，最终引发严重的电力事故。因此，在电力系统运行中，需严格依据继电保护原理和自动装置的原理，控制谐波对电力系统产生的影响，确保电力系统的稳定运行[1]。

2 电力系统中谐波对继电保护的影响

电力系统高压直电流运行中，系统产生的谐波会对继电保护设备产生直接的影响，导致在降低继电器保护效果、动作特性产生畸变同时，一定概率上增加了继电设备中继电器出现拒动的现象；同时，由于不同型号的继电器，其工作原理、设计性能有所差异，因此，对谐波带来影响的承受能力也有着很大的不同，其中谐波对高压直流系统会造成最显著的影响，由于谐波对继电设备的破坏程度比较大，严重者会影响到电力系统的正常运行，消耗并且加快电力设备和输电线路的老化速度。

2.1 针对继电器与自动装置的影响

在电力系统中，不同的继电设备受到谐影响产生的结果存在差异化，谐波对电力系统中继电保护功能产生的影响主要是表现在继电器设备上，由于不同继电器在设计与使用功能上的不同，导致谐波对其的影响也不同。在电磁型继电器中，谐波在低于40%的情况下，电力系统所产生的误差将小于10%，但在动态电流的背景下，谐波对继电器影响较大，造成电磁型继电器发生拒动行为，而形成的原因是由于谐波的存在会将电压发生畸变，致使基波值数据变形，促使电压继电器拒绝保护电力系统同时，未能发挥自动装置的作用。

2.2 针对整流型继电设备与距离保护的影响

在电力系统出现故障时才能激发系统的继电保护功能，通过继电器的保护有效地将故障排除在外，来保证电力系统的正常运行。当电力系统出现障碍时，基波的阻抗值以及误动值比较大，谐波便会产生较大的电流分量，而出现过多的滤波阻碍电力系统中继电器设备发挥其保护作用，若滤波处理不及时，不仅会导致继电设备出现误动，还可能产生误操作的状况。

电力系统相关数据表明，当谐波在小于5%的情况下对继电保护设备的影响较弱；因此，谐波含量低，才能确保继电保护系统的正常运作。但在电力系统实际运行中，由于各种因素的影响，从而导致谐波的含量常高于5%，因此，谐波对继电保护设备中的整流型系统与距离保护系统的影响往往较大，在电流内存在谐波的情况下，三相谐波有着不相同等特点以及不对称特点，若在电力系统继电保护设备附近设有并联电容器，就会对谐波进行放大，进而使滤波装置产生更大的谐波，使电流脉动巨大变化，导致继电保护对电力系统产生错误的操作。

2.3 针对微机线路与负序启动元件的影响

电力系统中谐波对继电保护的影响除了表现在继电器本身外，同时也表现在对电力系统的微机路线与负序启动元件上。

负序启动元件和突变量是构成微机路线的重要组成部分，当负序启动元件受到谐波的影响时，会导致保护装置、逻辑电路在运行期间出现较大的失误性操作，从而影响微机路线系统发挥保护的作用。同时，由于变压保护与线路主保护都属于继电保护配置，在谐波干扰电量时，如果负序电流量的增加会使电压发生畸变，同样也会造成电力系统的保护设备出现重大的错误性操作故障[2]。

3 谐波对继电保护造成影响的有效应对措施

为了确保电力系统在输电、供电过程中的安全性和稳定性，在解决谐波带来影响的同时，保障其他电器设备的稳定运行、安全运行状态。随着电网线路长期的运行，常面临着需要更换电气设备，因此谐波的出现是不可避免的问题，所以在电力系统输电、供电的过程中，围绕谐波为继电保护装置带来的影响，在加强继电保护性能的同时，采取针对性的应对措施，从而改善谐波，确保继电保护装置在电力系统能有效发挥其保护作用[3]。

3.1 防止谐波产生振荡电压

在电力系统内要降低谐波对继电保护设备产生的影响，可从谐波本身出发进行改造，来预防谐波产生出振荡电压，并得到合理的控制，应从下列两个关键点开展工作。

（1）考虑谐波匹配振参数的因素，从改变电力系统的抗容量或交感器的感抗性出发，来降低谐波的匹配参数。（2）采用增加阻尼的方式，来防止谐波振荡电压的出现。

在实际操作中，通过对电力系统中的对地电容、交感器设备进行合理的应用，并将电力阻尼放置在电力交感器的三角组合处，以改善电压互感体系。同时，需注意电阻上交感器的中性点不能与地面接触，且需在电力交感器设备上加入某些滑谐器件或元部构件，并保证这些元件都处于互感器的三角绕组处，才能将电力交感器与双向可控硅相接触，实现电压在短接连接的同时达到瞬间断续的效果。此外，依靠增加电力系统的回路值来改变谐波出现振荡电压的现象，通过采用阻尼的电阻与电力互感器进行消谐，从而可应对电力系统内出现多频率谐波振荡电压的问题。因此，在电力系统实际运行中，将消协装置安装互感器的三角部位，此举不但可以将多频率谐振现象有效解决，同时十分利于电力系统的区分以及斜振接地。

3.2 对谐波波形的改变有效抑制

电力系统输电、供电运行过程中，可对谐波利用继电保护装置抑制其波形出现改变的状态，此种方式的原理是利用继电保护装置自身具备的灵动性、快速性，自己选择性开展可观的评判，为了抑制电力系统内谐波波形发生变化，主要从以下两方面出发。

（1）详细了解谐波的指标情况。例如电压的实际波形、电流、电量出现畸变的原因，同时在这一基础上对定子接地系统使用三次谐波的形式进行搭建，进一步防止因基波检测疏忽而造成的谐波波形畸变现象。

（2）在充分利用变压设备相关差动保护的同时，使用高次谐波流中2次谐波，在充分应用变压设备保护的基础上，由2次谐波来带动差动继电器，从而降低继电保护设备出现失误性操作的概率，避免机电设备受到涌流误操作而带来的损坏。与此同时，采用增量型的元件，可以适当避免及改善负序谐波和稳态谐波带来的影响。

4 结语

在电力系统对用户提供输电供电的过程中，谐波会对自动保护系统、继电装置造成极大的影响，常会导致系统产生误动或拒动的情况。因此，在实际运行中，需要围绕谐波对继电保护所造成的影响开展深入分析，找出误动、误操作的具体发生原因，同时针对问题尽快制定出有效的应对、完善措施，让继电保护系统能正常投入使用，确保整个区域电网的供电稳定性。