电力系统谐波对继电保护的影响分析

王洪洁

摘 要：近年来，随着电力行业的发展，新型电气设备装置在其中的应用范围逐渐扩大，对于人们的日常生产生活起到了积极的作用。但是，由于电网系统中谐波不断增加，对电网系统产生了影响。基于此，本文就电力系统谐波对继电保护影响展开研究，首先介绍了谐波，其次就其对继电保护影响进行了分析，最后提出了继电保护中控制谐波影响的措施。

关键词：电力系统;谐波;继电保护

电气系统中应用了一些新型电气设备，非线性负荷与电网逐渐接轨，这些负荷会产生很多谐波，而谐波会影响电力系统和电网设备，导致电能质量降低。在高压直流输电时，由于谐波影响导致电气设备运行异常，电力系统短路，进而使电力设备和绝缘设备受影响，缩短了使用寿命。

一、电力系统谐波简介

就电气工程而言，谐波是从电量中产生了正弦波分量，其频率通常超过了基频，但是不全是基波数倍，一般称为间谐波或是部分谐波[1]。如果间谐波频率和电源频率相比要小被称为次谐波。非线性负载是谐波出现最重要因素，若是在电气系统中出现了谐波，会对电能质量产生影响，威胁了电网安全性。

二、電力系统谐波对继电保护影响

（一）对继电器影响

电力系统中，谐波对机电设备会产生影响的结果不同，谐波对其中的继电保护功能功能主要体现在继电器上，因为继电器不同，设计和使用功能不同，谐波对其影响也不同。电磁型继电器中的谐波不超过40%，电力系统中的误差低于10%，但是动态电流情况下，谐波对继电器会有较大影响，导致电磁型继电器出现拒动现象，形成原因是谐波会导致电压畸变，使基波数值数据变形，导致电压继电器在拒绝保护电力系统时将无法将自动装置作用发挥出来[2]。

（二）对微机路线影响

对于继电保护而言，电力系统谐波对其影响不仅体现在继电器方面，也体现在微机路线以及负序启动元件方面。作为微机路线组成元件，负序启动元件以及突变量具有重要作用，其中负序启动元件被谐波影响会使保护装置和逻辑路线运行时产生失误操作，进而使微机路线无法有效发挥作用。与此同时，在继电保护配置中，变压保护和线路主保护是重要组成部分，谐波在对电量干扰时，若是负序电流量增加会导致电压出现畸变，也会导致电力系统保护设备发生重大误操作故障。

（三）对整流继电设备影响

电力系统发生故障时，需要将其继电保护功能充分发挥出来，利用继电器保护功能排除故障，确保电力系统能够正常运行。电力系统在发生故障时，基波阻抗值和误动值较大，谐波产生的电流分量较大，其中的滤波会使电力系统继电器阻碍作用发挥保护效用，如果不及时处理滤波不仅会使继电设备误动，也会导致误操作[3]。

根据电力系统数据发现，滤波低于5%时不会对继电保护设备产生较大影响，谐波含量比较低，这样才能够保证继电保护系统发挥正常作用。但是，电力系统在运行时，因为受到很多因素影响导致谐波含量一般超过5%。谐波对整流型系统和距离保护系统会产生较大影响，电流在存在谐波情况下，三相谐波特点不同，如果继电保护设备周边设置了并联电容器，会放大谐波，导致谐波装置会出现更多谐波，电流脉动也会出现变化，使继电保护出现误操作现象。

（四）对静态继电器影响

静态继电器会受到谐波影响，静态保护采用了静态继电器、固态继电器两种类型，都是由不具有机械于东的设备构成的，此类设备主要是抑制谐波。因此，人们越发重视保护设备，原理采用相位对比，搭配继电器之后若是对比交流电源需要采用微积分相量、积分相量，上述两种相位比较器被谐波影响，以微分相量为例，受到交流电量影响其将转换成方波，之后在差分电路操作下产生脉冲，在与方波对比后可以发现谐波会有不同微分脉冲，也会导致交流电源过零概率产生，同时会导致保护功能障碍被触发[4]。

三、继电保护中控制谐波影响的措施

（一）预防谐波出现振荡电压

电力系统中，为了降低谐波对继电保护的影响，需要改造谐波，预防其出现振荡电压，并对其进行合理控制，需要从以下两方面进行：一方面，根据谐波匹配振参数，对电力系统抗容量以及交感器感抗性作出改变，避免谐波产生振荡电压。另一方面，通过增加阻尼避免谐波产生振动电压，具体实施时，合理应用电力系统对地电容、交感器设备，并在交感器三角组合部位防止电力电力阻尼，对电压互感体系进行改善。与此同时，需要注意电阻交感器中性点不接触地面，需要将一些滑谐器件或是元部构件放在交感器上，确保其可以位于互感器三角绕组部位，才能够使交感器和双向可控硅彼此接触，使电压在短接时实现瞬间断续目的[5]。另外，通过提高电力系统回路值，预防谐波出现振荡电压，利用阻尼电阻和互感器起到谐波消除作用，进而应对电力系统中出现的多频率谐波振荡电压现象。电力系统运行过程中，在互感器三角处安装消谐装置，其不仅可以有效解决多频率谐振问题，也能够区分电力系统，并实现谐振接地。

（二）抑制谐波波形变化

电力系统运行时，谐波可以通过继电保护对波形变化起到抑制作用。一方面，需要根据谐波指标，例如电压波形、电流和电量畸变原因，基于此采用三次谐波形式构建定子接地系统，避免由于基波检测疏忽导致谐波波形畸变。另一方面，通过变压设备相差动保护，采用高次谐波流，利用变压设备保护，根据2次谐波对差动继电器进行带动，避免继电保护误操作。

结束语：

电力系统运行时，谐波会影响自动保护、继电装置，使系统出现误动、拒动现象。因此，需要深入分析谐波对继电保护影响，明确误动和误操作原因，并采取有效措施解决。

参考文献：

[1]李新洁，王冬辉，刘春明.地磁暴对电力系统的影响及防治策略[J].强激光与粒子束，2019，31（007）：114-120.

[2]曹璐.电力系统继电保护技术及其综合改造探析[J].工程技术与发展，2019，001（006）：P.88-89.

[3]殷培峰，闫海兰.基于电网谐波对电子式电压互感器信息采集误差影响的分析与处理[J].电气自动化，2020（5）.

[4]钟国青.电流互感器饱和对继电保护的影响与对策分析[J].集成电路应用，2019，v.36;No.315（12）：62-63.

[5]张永芳.电力系统继电保护故障分析与处理措施探讨[J].新商务周刊，2020，000（004）：295.