【摘要】為了提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，本文主要針對(duì)諧波的產(chǎn)生、諧波的危害進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，提出了諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響，探討了應(yīng)對(duì)諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響的策略。

【關(guān)鍵詞】諧波；繼電保護(hù)；影響；應(yīng)對(duì)策略

目前，越來(lái)越多的電子設(shè)備投入到配電系統(tǒng)中，使得系統(tǒng)運(yùn)行效率大大降低，尤其是諧波的產(chǎn)生，其影響更大，這些問(wèn)題引起了人們的高度重視。因此，對(duì)諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響與應(yīng)對(duì)策略的探討有其必要性。

1.諧波的產(chǎn)生

一般而言，在電力系統(tǒng)中，諧波產(chǎn)生的主要原因就是由于非線性原因所導(dǎo)致的，若負(fù)荷是線性時(shí)，如純阻性負(fù)荷，那么電流波形與電壓相同。但如果負(fù)荷中存在非線性的負(fù)荷 ，就會(huì)造成電流或電壓的波形不規(guī)則，既造成了諧波。通常情況下，通過(guò)以下公式來(lái)表示關(guān)于諧波與電流信號(hào)的關(guān)系：

k =1的分量為基波，

k =2的分量為二次諧波，

k=n的分量為n次諧波，

其中，k為奇數(shù)的分量為奇次諧波，k為偶數(shù)的分量為偶次諧波。

2.諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響及危害

諧波是電力網(wǎng)中的一種污染，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱產(chǎn)生故障、電力保護(hù)誤動(dòng)作、電腦通訊設(shè)備受干擾等等，所以其所造成的影響和危害也是很大的，大體主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1對(duì)用電設(shè)備的影響

用電設(shè)備在諧波的作用下，絕緣部分會(huì)發(fā)生老化，進(jìn)而也就縮短了它的壽命，同時(shí)，還要降低測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確性，進(jìn)而引導(dǎo)自動(dòng)裝置的誤操作和保護(hù)裝置，一般來(lái)講，電力系統(tǒng)的諧波含量在10%-40%以上，主要影響到的設(shè)備有旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)鐵芯設(shè)備、并聯(lián)電容器、斷路器、電子設(shè)備、繼電器保護(hù)、通信線路、電纜線路，可以說(shuō)，諧波對(duì)所有用電設(shè)備都會(huì)有影響，降低設(shè)備使用壽命、造成繼電保護(hù)設(shè)備誤動(dòng)作、使設(shè)備過(guò)熱、干擾電子設(shè)備等等。

2.2噪聲污染

諧波的產(chǎn)生會(huì)使得電力系統(tǒng)中的用電設(shè)備發(fā)生振動(dòng)或者是噪聲，諧波電流的頻率與轉(zhuǎn)子部件的固有頻率相相近時(shí)，就必然會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，同時(shí)伴隨著很大的噪聲。

2.3污染電網(wǎng)

在電網(wǎng)中，諧波如果過(guò)于嚴(yán)重，除了會(huì)影響到用電設(shè)備的正常工作以外，甚至于還會(huì)引發(fā)用電故障，進(jìn)而會(huì)對(duì)公用電網(wǎng)注入更多的電流，使得電網(wǎng)發(fā)熱、超載，導(dǎo)致電力系統(tǒng)無(wú)法正常輸送，嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)引起火災(zāi)。

2.4影響變壓器的正常工作

在電力系統(tǒng)中，變壓器呈現(xiàn)三角形連接，一旦有電流侵入，就會(huì)形成環(huán)行電流，尤其是對(duì)于3次諧波電流，最終導(dǎo)致中性線發(fā)熱，從而影響了繼電保護(hù)的可靠性。

3.繼電保護(hù)的重要性

在繼電保護(hù)中，主保護(hù)主要包括比例差動(dòng)、差動(dòng)速斷、零序比例差動(dòng)、工頻變化量比例差動(dòng)；后備保護(hù)，主要是相間阻抗、過(guò)流保護(hù)、阻抗退出過(guò)流保護(hù)、零序過(guò)流、過(guò)激磁、啟動(dòng)冷卻器、過(guò)負(fù)荷、零序過(guò)壓等，其中，相間阻抗就是指正向、反向阻抗可整定，可經(jīng)過(guò)振蕩閉鎖，而過(guò)流保護(hù)可經(jīng)過(guò)復(fù)合電壓閉鎖，阻抗退出過(guò)流保護(hù)是由TV斷線引起的阻抗退出后投入；零序過(guò)流是I、II段可經(jīng)方向和二次諧波閉鎖；過(guò)激磁具有反時(shí)限過(guò)激磁功能；等，這些都保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的根本。一旦電網(wǎng)中的電力設(shè)備發(fā)生故障，繼電保護(hù)就可以通過(guò)自行啟動(dòng)，維持電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

4.諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響

4.1對(duì)繼電器的影響

由于繼電器是按基波電壓或電流整定的，那么在分靜態(tài)的狀況下，一定會(huì)影響到諧波，當(dāng)諧波的含量在40%以?xún)?nèi)時(shí)，電流繼電器就會(huì)產(chǎn)生拒動(dòng)，造成電壓繼電器整定值降低，進(jìn)而繼電器就會(huì)產(chǎn)生拒動(dòng)；若是較高的諧波電流通過(guò)時(shí)，繼電器則會(huì)誤動(dòng)，那么斷路器就會(huì)立即跳閘。

4.2對(duì)感應(yīng)繼電器的影響

感應(yīng)繼電器在磁場(chǎng)的作用下，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，當(dāng)這一電流與電力設(shè)備中的另一磁場(chǎng)發(fā)生作用，就會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，此時(shí)圓盤(pán)和圓筒就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，若是呈現(xiàn)非線性負(fù)載，即會(huì)使得大量電能消耗，而且還會(huì)導(dǎo)致高次諧波產(chǎn)生，進(jìn)而電力系統(tǒng)中的電流波形、電壓波形都發(fā)生畸變，功率因素也隨之降低，自然就會(huì)產(chǎn)生噪聲、振動(dòng)以及電氣設(shè)備過(guò)熱的現(xiàn)象。

另外，諧波電流分量產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩可正可負(fù)，因而，繼電器可能產(chǎn)生誤動(dòng)也可能產(chǎn)生拒動(dòng)，其后果由各同次頻率諧波間的相位差以及諧波分量的有效值而定。在運(yùn)行時(shí)，電力系統(tǒng)的局部在諧波的影響下，不論是串聯(lián)諧振，還是并聯(lián)諧振，諧波的分量都會(huì)不斷放大，電容器及設(shè)備極易燒毀，這樣，自動(dòng)保護(hù)裝置和繼電保護(hù)就會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作，電能計(jì)量也呈現(xiàn)一片混亂的現(xiàn)象，造成斷晶、錯(cuò)位的現(xiàn)象，進(jìn)而引起跳閘，最終影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和電力安全。

5.諧波對(duì)繼電保護(hù)影響的應(yīng)對(duì)措施

為了提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率，減少諧波對(duì)電網(wǎng)造成的影響，保證電網(wǎng)的安全性，本文主要提出了以下保護(hù)措施：

首先，繼電保護(hù)裝置要盡量不用受諧波影響大運(yùn)用原理以及電氣元件，如比相判斷、過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)、弱電繼電器；在變壓器差動(dòng)保護(hù)中，可以采用二次諧波的方式進(jìn)行飽和變流器對(duì)繼電器加強(qiáng)保護(hù)；同時(shí)，在二次系統(tǒng)中，由于容抗和感抗的存在，可能會(huì)產(chǎn)生諧振，所以，系統(tǒng)中的固有頻率，要遠(yuǎn)離較高含量的頻率帶，可以消除諧振所產(chǎn)生的過(guò)電壓，進(jìn)而提高繼電器的可靠性。

其次，在繼電保護(hù)系統(tǒng)中，可以設(shè)計(jì)軟件濾波器和硬件濾波器，一種是用濾波器，包括：有源濾波器、無(wú)源濾波器，通過(guò)對(duì)濾波的有效處理，將諧波產(chǎn)生的干擾消除，這也是目前電力系統(tǒng)中常用來(lái)消除諧波的方式，在實(shí)施中，具體方法如下：其一，源濾波器，也稱(chēng)為主動(dòng)式濾波器，其主要原理是通過(guò)產(chǎn)生于諧波方向相反，大小相等的諧波電流，來(lái)抵消系統(tǒng)中的諧波。其濾波器效果廣，但是成本較高；其二，無(wú)源濾波器，也稱(chēng)為被動(dòng)式濾波器，其主要原理是通過(guò)電容器與濾波電抗器串聯(lián)在一起，在諧波頻率下形成一個(gè)低阻抗回路，用來(lái)吸收該頻率的諧波，從而達(dá)到降低系統(tǒng)諧波的功能。無(wú)源濾波器也就是電容器的補(bǔ)償方式，但是無(wú)源濾波器的使用范圍較窄，只能濾除單一階次的諧波，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，一定要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理的選擇。

第三，對(duì)產(chǎn)生諧波的設(shè)備的電源加裝功率因數(shù)調(diào)節(jié)模塊，為此，需要在設(shè)備制造時(shí)，就應(yīng)該考慮到這個(gè)問(wèn)題，進(jìn)而從根本上解決諧波問(wèn)題，進(jìn)行控制電網(wǎng)的諧波污染嚴(yán)重的現(xiàn)象。

第四，在電力系統(tǒng)中，安裝諧波治理裝置，減少對(duì)電焊機(jī)的損壞，這是因?yàn)殡娏υO(shè)備之間可能互相干擾，通過(guò)這種方法，來(lái)提高電力設(shè)備工作的穩(wěn)定性，也可以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少因諧波帶來(lái)的電能損失等等，在實(shí)際應(yīng)用中，可以將諧波治理裝置和補(bǔ)償裝置一起安裝，從而有效控制諧波的影響。

第五，做好諧波分析，利用AD卡獲得電流數(shù)據(jù)，通過(guò)傅立葉變換獲得各次諧波的參數(shù)，在通過(guò)數(shù)據(jù)處理給出結(jié)果，消除諧波的影響，但是電抗器的計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)諧波測(cè)試比較復(fù)雜，而且只對(duì)固定負(fù)載有用，若負(fù)載出現(xiàn)波動(dòng)，其濾波效果就會(huì)大打折扣，為此，必須要以實(shí)際運(yùn)行為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)所有的參數(shù)進(jìn)行分析，對(duì)諧波造成的功率因數(shù)下降給予補(bǔ)償，從而提高電網(wǎng)運(yùn)行效率。

6.總結(jié)

總而言之，要想保證電力系統(tǒng)的有效運(yùn)行，提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率，就要正確認(rèn)識(shí)到諧波的產(chǎn)生以及危害性，通過(guò)對(duì)諧波對(duì)電力系統(tǒng)影響的分析，提出有效的解決措施，盡可能地控制配電系統(tǒng)中的一切變動(dòng)。

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