摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)及居民對(duì)電能的需求量與日俱增，電能帶給企業(yè)及居民便利的同時(shí)，其安全性也影響著企業(yè)正常生產(chǎn)和居民正常生活。如果出現(xiàn)停電事故，企業(yè)將會(huì)蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失，居民的日常生活也受到影響，也會(huì)影響社會(huì)的和諧和穩(wěn)定。所以，電力部門必須對(duì)電網(wǎng)的安全及穩(wěn)定運(yùn)行的繼電保護(hù)技術(shù)有足夠的重視。本文主要對(duì)電力系統(tǒng)諧波進(jìn)行分析，闡述其對(duì)繼電保護(hù)的危害，最后提出一些防范的措施，為電網(wǎng)的正常運(yùn)行提供一些參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；諧波；繼電保護(hù)；危害

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，很多新型電氣設(shè)備不斷的運(yùn)用到電力系統(tǒng)中，社會(huì)生活中的非線性負(fù)荷也逐漸和電網(wǎng)接軌。這些負(fù)荷在電網(wǎng)的運(yùn)行過程中，可以產(chǎn)生大量的諧波，諧波對(duì)電力系統(tǒng)及電網(wǎng)設(shè)備都會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的影響，使電能的質(zhì)量下降。尤其在高壓直流輸電過程中，電力系統(tǒng)受諧波的影響非常嚴(yán)重，一旦受到諧波的影響，會(huì)造成電氣設(shè)備異常運(yùn)轉(zhuǎn)或?qū)е码娏ο到y(tǒng)短路。使電力設(shè)備受損、絕緣設(shè)備性能降低，使用壽命下降。同時(shí)，諧波還會(huì)影響電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置發(fā)生拒動(dòng)，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生，造成電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行受到威脅。所以，本文通過對(duì)諧波的分析，闡述其對(duì)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的影響，尋找消除影響的方法和措施。

1 諧波分析

1.1電力系統(tǒng)中的諧波

根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)電工定義，諧波是一個(gè)周期電氣量的正弦波分量，諧波的頻率是基波的整數(shù)倍。近些年，一些研究者把非基波整數(shù)倍的頻率分量定義為分?jǐn)?shù)諧波或稱為間諧波，把頻率小于工頻的分?jǐn)?shù)諧波稱為次諧波。而本文研究的重點(diǎn)是基波 整數(shù)倍的諧波，對(duì)其它類型不進(jìn)行分析?，F(xiàn)階段，由于大量得分線性負(fù)荷接入電力系統(tǒng)，在設(shè)備與電網(wǎng)連接后，系統(tǒng)中的電流、電壓會(huì)出現(xiàn)高次諧波，這些諧波會(huì)降低電能的質(zhì)量，嚴(yán)重的會(huì)威脅到電力系統(tǒng)的安全和運(yùn)行，是目前電力系統(tǒng)的公害之一。

1.2電力系統(tǒng)中諧波的危害

由于電力系統(tǒng)中的諧波對(duì)電力系統(tǒng)而言，其危害比較嚴(yán)重，綜合起來主要包括以下幾個(gè)方面：第一，對(duì)電網(wǎng)的整體質(zhì)量產(chǎn)生影響；第二，嚴(yán)重危害電力設(shè)備的使用；第三，影響電力設(shè)備的正常運(yùn)行；第四，干擾弱電系統(tǒng)的設(shè)備的正常運(yùn)行。

1.3繼電保護(hù)的作用

如果電網(wǎng)中的變壓器、發(fā)電機(jī)及輸電線路等電氣設(shè)備發(fā)生故障，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)繼電保護(hù)裝置。如果故障是由于設(shè)備短暫出現(xiàn)問題，那么繼電保護(hù)裝置會(huì)對(duì)故障進(jìn)行切除，然后閉合繼續(xù)供電，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定、完全運(yùn)行；要是設(shè)備故障是由于設(shè)備持續(xù)出現(xiàn)問題，那么繼電保護(hù)裝置應(yīng)該在切除故障之后，采取有效的措施繼續(xù)供電，這樣就能保證電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。所以，在電力系統(tǒng)及電力設(shè)備安全運(yùn)行方面，繼電保護(hù)裝置的作用非常重要。

2 電力系統(tǒng)中供電諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響

2.1影響電磁型繼電器

如果諧波的含量低于百分之四十時(shí)，那么諧波的整定值出現(xiàn)的誤差就將低于百分之十，然而，由于繼電保護(hù)裝置的整定是根據(jù)基波電壓或者電流進(jìn)行的，因此在分靜態(tài)狀況下必然會(huì)對(duì)諧波造成一定的影響。諧波存在的時(shí)候，就會(huì)造成電流繼電器出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)現(xiàn)象，如果繼電器被含有諧波的電壓作用時(shí)，那么電壓繼電器整定值要比其動(dòng)作值低很多，所以就會(huì)引起電壓器的拒動(dòng)。對(duì)空載變壓器投切時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)含量非常高的諧波勵(lì)磁通流，高次諧波分量會(huì)造成繼電器的誤動(dòng)，一旦出現(xiàn)誤動(dòng)，斷路器就會(huì)立刻跳閘。

2.2影響感應(yīng)型繼電器

受磁場(chǎng)作用的影響，在感應(yīng)型繼電器的圓盤或者圓筒內(nèi)會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，感應(yīng)電流會(huì)與設(shè)備中的磁場(chǎng)產(chǎn)生相互會(huì)見的作用，進(jìn)而出現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩，造成圓盤或者圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)。感應(yīng)型繼電器的可動(dòng)部分由于具有較大的慣性，動(dòng)作速遞相對(duì)比較慢，諧波轉(zhuǎn)矩對(duì)其造成的影響不是很大。根據(jù)電力莊家的測(cè)算，由于諧波產(chǎn)生的畸變電流中諧波分量會(huì)在繼電器磁盤內(nèi)產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)矩影響，而繼電器的靈敏度隨著電流頻率的增加逐漸見降低，特別是在三次諧波和五次諧波電流造成的轉(zhuǎn)矩，很大程度上對(duì)繼電器的靈敏度產(chǎn)生影響，主要原因在于畸變電流在繼電器磁盤上造成的轉(zhuǎn)矩值與電流中各次諧波分量產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與基波分量之和是相等的。因?yàn)橹C波電流分量造成的轉(zhuǎn)矩值有正有負(fù)，所以繼電器有可能產(chǎn)生誤動(dòng)，也有可能產(chǎn)生拒動(dòng)，主要還是由諧波分量的有效值與諧波間相位差所決定的。

2.3影響整流型繼電器

諧波對(duì)整流型繼電器也會(huì)產(chǎn)生較大的影響，整流型繼電器的特點(diǎn)主要有：把輸入的幾個(gè)交流量進(jìn)行組合，對(duì)組合進(jìn)行整流，或者對(duì)一個(gè)輸入交流量進(jìn)行整流，把所得的電流信號(hào)或電壓信號(hào)及其動(dòng)作作為判斷的依據(jù)，決定繼電器的動(dòng)作。通常相隔兩個(gè)∏/n時(shí)有凸點(diǎn)或凹點(diǎn)出現(xiàn)，如果諧波含量越大，那么凹凸的情況就越明顯。例如：假設(shè)兩個(gè)電氣量的環(huán)形整流比相器回路構(gòu)成的方向阻抗繼電器，回路中如果含有諧波分量時(shí)，就會(huì)造成其動(dòng)作特性的改變，由規(guī)則的圓形變?yōu)椴灰?guī)則的封閉曲線，并且在曲線中存在很多歌凹凸不平的點(diǎn)。如果輸電線路出現(xiàn)接地短路的故障，那么電流中的諧波含量也會(huì)增大，此時(shí)整流型繼電保護(hù)裝置會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)。導(dǎo)致這一現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因是由于電流回路中含有諧波分量，環(huán)形整流比相器以輸出交流分量為主，導(dǎo)致繼電器動(dòng)作特性不規(guī)則、不光滑，出現(xiàn)破損現(xiàn)象。所以，在繼電器的設(shè)計(jì)時(shí)，就要將諧波的影響考慮進(jìn)去。

2.4影響靜態(tài)性繼電器

在靜態(tài)保護(hù)中，主要采用靜態(tài)繼電器和固態(tài)繼電器兩種繼電器，有無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的器件組成。該裝置可以有效的將諧波影響消除掉，所以在目前也成為人們最受關(guān)注的保護(hù)裝置。根據(jù)相位比較原理，組成該繼電器，對(duì)兩個(gè)交流電量的比較可以采用微分比相器和積分比相器來實(shí)現(xiàn)。兩種比相器都受到諧波分量的影響：對(duì)積分比相器的影響主要是各半波積分比相器進(jìn)行比較，分別是正半周或者負(fù)半周極性相同的時(shí)間，如果進(jìn)行比較的鏈各個(gè)電量中，任意一個(gè)含有諧波分量，它的方波就會(huì)被切成碎塊，這就可以使積分電壓降低，其后邊的觸發(fā)器也就不能被處罰，造成保護(hù)拒動(dòng)；微分比相器主要是將兩個(gè)交流電量全部轉(zhuǎn)換為方波，然后將其中之一通過微分電路使其產(chǎn)生脈沖，然后與兩外一個(gè)方波進(jìn)行對(duì)比，如果存在諧波，那么就會(huì)出現(xiàn)多個(gè)微分脈沖，這樣就增加了交流電量過零點(diǎn)的概率，會(huì)出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)的現(xiàn)象。如相差保護(hù)中，短路時(shí)出現(xiàn)的高次諧波與直流分量疊加，而半波比相器就會(huì)輸出電流，造成保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)現(xiàn)象。

3 消除諧波的措施

在電力系統(tǒng)中，針對(duì)諧波消除的方法有很多，各種方法都有其利弊，但整體上而言，對(duì)諧波的消除主要從限制其震蕩過電壓的產(chǎn)生入手。首先，為了防止匹配成諧波振參數(shù)，就需要改變電網(wǎng)對(duì)互感器或地容抗的感抗；其次，為了防止諧波振的出現(xiàn)于發(fā)展，采取在零序回路內(nèi)增加阻尼的方法進(jìn)行限制。因此，主要采取以下幾種設(shè)計(jì)方法來達(dá)到這一目的：第一，選擇性能良好的電磁式電壓互感器或者是采用電容式電壓互感器；第二，提高電網(wǎng)的對(duì)地電容；第三，保證電壓互感器的中性點(diǎn)不接地；第四，在互感器三角繞組端口處接阻尼電阻或者接消諧裝置；第五，在中性點(diǎn)處經(jīng)過消弧線圈處接地；第六，在互感器高壓側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地或者經(jīng)大電容接地。

在互感器開口處的三角繞組端，設(shè)置消除諧裝置，可以通過瞬間斷續(xù)觸發(fā)接在電壓互感器開口的雙向可控硅，這樣就可以保證短接電壓互感器瞬間斷續(xù)，使得諧振回路阻尼以及系統(tǒng)自身的零序電壓在零序電阻的作用下增加，從而釋放出諧波振能量。如果阻尼電阻是接在電壓互感器開口三角繞組端進(jìn)行消諧時(shí)，那么消諧的作用和外接阻尼電阻大小有直接關(guān)系，電阻越小，效果越好。電阻為零時(shí)，效果最好。在雙控硅瞬間斷續(xù)短接時(shí)，與外接阻尼電阻為零是一樣的，不會(huì)影響其他繼電器及自動(dòng)裝置的運(yùn)行。根據(jù)實(shí)踐檢驗(yàn)，這種裝置對(duì)電流系統(tǒng)多頻諧波振的問題有效的進(jìn)行了解決，此外，該裝置不但可以分辨諧波振的頻率，還能及時(shí)檢測(cè)到諧波，并采取有效的措施消除諧波，對(duì)諧波振接地及電網(wǎng)故障可以進(jìn)行區(qū)分，不會(huì)造成自動(dòng)化裝置及繼電器的故障，裝置設(shè)置簡(jiǎn)單可靠，不涉及一次設(shè)備，對(duì)無(wú)人值守的自動(dòng)化變電站較為適用。

結(jié)語(yǔ)

隨著電力系統(tǒng)中越來越多的采用電子電力設(shè)備，對(duì)配電系統(tǒng)的正常工作產(chǎn)生了較大影響，尤其是繼電保護(hù)方面受到的影響最大，諧波問題目前已經(jīng)備受關(guān)注。此外，電力系統(tǒng)的中變動(dòng)會(huì)使系統(tǒng)的阻抗結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，造成電壓、電流及阻抗也發(fā)生改變。所以，對(duì)于繼電保護(hù)而言，其本身就不能受外界的干擾，所以，應(yīng)該對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行進(jìn)行保障，對(duì)出現(xiàn)的故障及設(shè)備異常運(yùn)行應(yīng)該采取有效的措施及時(shí)進(jìn)行解決。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣娟.電力系統(tǒng)中諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響[J].城市建設(shè)理論研究.2011（31）.

[2]趙安臨.電力諧波對(duì)電力系統(tǒng)的危害分析[J].山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報(bào).2011（4）.

[3]梁鐵兵.淺談諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響及抑制措施[J].科技創(chuàng)業(yè)家.2011（12）.