电力系统谐波对继电保护的影响分析

林炜 张继伟 邱碧丹

（福建电力职业技术学院，福建 泉州 362600）

在电力系统的运行过程中，稳定性是它的必须要求，由于电力系统的结构比较复杂，需要在满足用户的基础功能上，实现对电能生产以及运行过程中的保护和控制，并且减少功率在这个过程中的损耗，但是在电力系统中，由于各种配件的作用，导致其中存在不少潜在的安全隐患，谐波的产生以及所构成的不同结构形式就是对电力系统产生危害的一部分，需要有关人员进行具体的研究。这类谐波含量的高低会直接影响受端设备的稳定运行，增加滤波采样装置的设计难度，对系统的稳控运行带来挑战。但是在电力系统的运行过程中，还是会或多或少的出现不同的安全和质量隐患，造成对电力结构的影响，谐波就是其中的主要危害因素，需要对它进行全面的分析，找到有效的抑制方法。

一、分析谐波出现的机理

在电力电网之中，非线性的负载主要是产生各种类型谐波的重要来源，然而电力互感器铁心饱和引起的电感变化则是非线性负载的主要来源之一，实际电力系统之中，外界激发作用多数都自于断路器和合闸、线路接地等，这些都会导致电压互感器以及电流互感器铁心饱和等。然而铁磁谐振则是作为铁心饱和引起回路共振的一种特殊现象，多见于如下电力网络，空载或轻载条件下，电磁式电压互感器和线路对地电容组成的振荡网络，空载变压器和空载长架空线路对地电容组成的振荡回路等。特别对于中性点非有效接地系统，非线性电感元件和电容元件组成振荡回路，而回路稳定状态的情况下，其自振频率则是小于某一低频谐振频率，而铁心饱和的情况下，电感将会快速的减小。

二、分析谐波对于继电保护装置带来的影响

（一）对电磁型继电器的影响

通过相关调查能够发现，谐波的含量不超过百分之四十的情况下，其整定的误差则是小于百分之十，在电力系统之中，谐波的设定主要是根据基波电流或者是基波电压整定的，因此在非静止状态下的谐波必然会对继电保护装置带来一定的影响，同时在电力系统之中，谐波的存在毕然会对继电保护装置产生保护拒动。一旦在继电保护装置上的谐波存在基变电压，基波整定值比电压型继电保护装置动作值要低很多，这就造成继电保护装置出现延误，可能会导致继电保护装置误动，从而导致无法正常运行，尤其是在空载变压器投切的过程中，十分容易导致出现跳闸行为。

（二）对电感应型继电保护装置的影响

在圆盘磁场的作用之下，感应性的继电保护装置肯定会出现感应电流，然而感应电流在空间其他的磁场作用之下，先出现电磁转矩，之后促进其圆盘进行转动，同时感应继电保护装置的动作相对比较慢，能够活动的部分惯性则是比较大，因此谐波对其所带来的影响是相对比较小的。然而在通过分析后了解，因为受到基变电流产生的谐波分量会在继电保护装置的磁盘上产生附加转矩，所以继电保护装置的触发时间可能会随此影响而产生一定的改变，对于三次到五次谐波分量产生转矩对此产生的影响相对比较大，因此在实际进行应用的过程中，必须要对这个问题引起足够的重视，避免对电力系统的稳定运行带来影响。

（三）对整流型继电保护装置的影响

在电网之中，正玄波主要是一个理想波形，这点是毋庸置疑的，导致谐波出现的原因主要是因为装置的单向导电作用，接线方式以及系统参数等原因之下所出现的，这种波形的出现对于电力系统而言是十分不力的，对于继电保护装置也将会带来一定程度的损坏，在这之中，高次谐波是非常重要的因素，当谐波电压较高的时候，继电保护装备在一定程度上就会出现误动等一系列情况，增加系统的误差，从而增加困难性。在高负序系统中的高次谐波电流会对负序电流产生不同的影响，这样会导致出现误动的情况，甚至是对联动装置带来破坏，导致其如此可以正常稳定的工作，因此在实际工作中需要对其问题引起足够的重视。

三、分析继电保护装置中应对谐波的措施

（一）对谐波振荡过电压形式进行限制

对于这种情况而言，具体可以从以下几个方面进行入手分析，在零序回路中适当的增加阻尼，从而减少谐波的出现和扩大，之后在从途径上去解决问题，不断提高电力系统的容抗以及互感器的感抗，这样就不会造成谐波振动参数，也是可以从设计思路上对问题进行解决，具体如下所示：一是通过在互感口加设阻尼电阻以此来减少谐波干扰，或者加消除谐波装置。二是增加电力系统的对地电容，增加地容抗这样也可以很大一部分抵挡谐波影响。三是在互感器高压侧中性点使用大电容接地。四是在电力系统的中性点使用消弧线圈接地。因此在设计和思路上，可以从多点进行出发分析，在充分考虑电力系统的可靠性以及稳定性的基础上，也是可以从限制谐波产生，或者从设计途径来解决问题，以此来达到良好效果。

（二）合理的加入滤波器

在电力系统之中，有效对谐波进行控制的方法便是合理的加入滤波器，这样不仅仅可以有效抑制谐波的产生，也是可以抑制谐波的蔓延。此外电容以及电感和电阻组成的滤波电路称为滤波器，它的作用在于，它可以把电路中的特定频率以及线路进行有效的整合，从而对谐波进行到限制蔓延的作用，以达到消除工作。从现在来看，此阶段，有一种滤波器能达到良好的效果，那便是数字滤波器，是和模滤波器相互作用，在电力系统中将其运行线路作为一个变量，对外界输入信号进行相应的整合处理，使其可以更好地实现频谱修改的作用，具有良好的控制谐波作用，因此在实际进行应用的过程中，需要引起相关人员足够的重视。

（三）合理的改进系统，消除谐波限制

在电力系统中会中，将其电抗器和电容器相互的串联到一起，这样可以形成一个比较有效的回路，并且在这个回路上，是需要将其谐振频率设定不一样的震动点上，使其可以有效达到消除多次谐波的一个目的，因为这种方法的成本相对比较低，并且在实际进行操作的过程中也是较为简单，市场需求大，这种方式被广泛运用，许多高次谐波都是采用此方法。

总结：综上所述，对于电力系统来说，谐波的产生有着一定的危害，对机电型继电保护装置、微机继电保护等方面都有着一定的影响，有关人员需要从有源谐波治理、无源谐波治理等方面进行设计，从而减少谐波对电力系统的破坏，延长它们的使用寿命。此外通过采取适时改变电网运行方式，采用电容式电压互感器，在保证保护速动性的前提下提高保护装置的频率自适应能力等措施消除或过滤间谐波，才能有效克服电网间谐波对继电保护带来的影响，提高保护动作的可靠性，并且还要能够正确的区分电路的运行状态，以此来避免外界的干扰，保证电力系统的稳定运行，这样才是电力发展的主要趋势。