蘇曉燕內(nèi)蒙古能源發(fā)電投資集團(tuán)有限公司電力工程技術(shù)研究院

諧波對繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的影響

蘇曉燕
內(nèi)蒙古能源發(fā)電投資集團(tuán)有限公司電力工程技術(shù)研究院

隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，各類新型電力設(shè)備在繼電保護(hù)中得到廣泛的應(yīng)用。各行各業(yè)越來越多的非線性負(fù)荷與電網(wǎng)接軌。導(dǎo)致電網(wǎng)中產(chǎn)生了大量的諧波，對電網(wǎng)設(shè)備和系統(tǒng)產(chǎn)生了嚴(yán)重的危害，使得電力系統(tǒng)中諧波問題受到人們的關(guān)注。受諧波的干擾，繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置也會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)或拒動(dòng)，發(fā)生故障，無法保護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。所以，要對電力系統(tǒng)諧波進(jìn)行有效的監(jiān)控，消除諧波對繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的影響，最大限度地抑制其影響，十分重要。

電力系統(tǒng)；諧波；繼電保護(hù)

電力的發(fā)展，新型電力設(shè)備的增加，導(dǎo)致電力系統(tǒng)中非線性負(fù)荷的產(chǎn)生。使得電力系統(tǒng)中諧波問題受到人們的關(guān)注。要對電力系統(tǒng)諧波進(jìn)行有效的監(jiān)控，能夠根據(jù)電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀況，強(qiáng)化繼電保護(hù)理論研究，增強(qiáng)現(xiàn)場試驗(yàn)效果。能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)中諧波影響繼電保護(hù)提出相應(yīng)的建議。電力系統(tǒng)諧波將會(huì)影響到正常生產(chǎn)生活的安全性。因此，電力部門要對電力系統(tǒng)諧波及繼電保護(hù)進(jìn)行確認(rèn)維護(hù)。本文對電力系統(tǒng)諧波對繼電保護(hù)的影響，提出一些防范措施。

一、諧波的產(chǎn)生

諧波的定義是一個(gè)物理學(xué)概念，主要因?yàn)檎译妷杭訅河诜蔷€性的負(fù)載，使基波電流發(fā)生畸變從而產(chǎn)生了諧波。從廣義上來講，電流中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量、非基波整數(shù)倍的頻率分量稱之為諧波，不同的頻率在表現(xiàn)上有著明顯的不同。當(dāng)諧波頻率為工頻頻率的整數(shù)倍時(shí)，我們將其稱之為整數(shù)次諧波。當(dāng)諧波頻率不是工頻頻率的整數(shù)倍時(shí)，我們將其稱之為分?jǐn)?shù)諧波。不同的諧波對電能質(zhì)量的影響也不同。由于諧波在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中對系統(tǒng)安全有效運(yùn)行影響非常大，所以在電力系統(tǒng)的發(fā)展中必需解決諧波問題。

二、諧波的危害

1、降低供電的安全性

電力系統(tǒng)中諧波的存在不處理是無法自然消除的，在電網(wǎng)中運(yùn)行中大量的諧波電流在游蕩，并且在不斷的積累疊加，導(dǎo)致電網(wǎng)線損增加、設(shè)備過度發(fā)熱而壽命縮短、接地保護(hù)功能失常,致使電力運(yùn)行成本加大，增加了不必要電費(fèi)的支出。由于大量的諧波存在，使電網(wǎng)中繼電保護(hù)裝置對于電網(wǎng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生誤動(dòng)或拒動(dòng)，特別是在微機(jī)保護(hù)的應(yīng)用、綜合自動(dòng)化裝置中更為突出，如果不很好的去治理就會(huì)引起區(qū)域電網(wǎng)故障，甚至造成大面積停電的事故。

2、致使設(shè)備無法正常運(yùn)行

在多種情況下諧波電壓能使正弦波變得更尖，給電壓互感器設(shè)備造成損壞，增加電力系統(tǒng)中各類電容設(shè)備、電氣設(shè)備的損耗，同時(shí)增大絕緣材料承受的電壓力。導(dǎo)致電子元件的自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)產(chǎn)生誤動(dòng)；使電子儀表和通信系統(tǒng)受到影響，降低通信質(zhì)量甚至無法正常工作；諧波電流能增加變壓器的銅耗，增大附加磁場的干擾，導(dǎo)致變壓器在諧波負(fù)荷的影響下產(chǎn)生局部過熱、加大噪聲、加速絕緣部分的老化，從而縮短變壓器的使用壽命，降低安全供電的可靠性，斷電后又可能造成的嚴(yán)重后果。

三、繼電保護(hù)的作用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，繼電保護(hù)自動(dòng)裝置已廣泛運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域，變電站綜合自動(dòng)化已成為主流。繼電保護(hù)裝置主要功能是在電網(wǎng)運(yùn)行中對電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)來實(shí)施保護(hù)的，當(dāng)供電系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，這個(gè)時(shí)候系統(tǒng)中的諧波就需要繼電保護(hù)裝置來消除，確保供電系統(tǒng)繼續(xù)安全供電。電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行繼電保護(hù)裝置起到了至關(guān)重要的作用，有效的保護(hù)了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性。繼電保護(hù)裝置是現(xiàn)代繼電保護(hù)工作人員的必不可少的試驗(yàn)工具。因此，繼電保護(hù)在保障電力設(shè)備和電力系統(tǒng)安全運(yùn)行上發(fā)揮著重要作用，所以我們必須利用好繼電保護(hù)的功能，維護(hù)好繼電保護(hù)設(shè)備，從而提高繼電保護(hù)在電網(wǎng)中的運(yùn)行質(zhì)量。

四、諧波對繼電設(shè)備的影響

1、諧波對繼電保護(hù)的影響

諧波嚴(yán)重影響著電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置。由于諧波的產(chǎn)生，可引起系統(tǒng)的電感、電容發(fā)生諧振，使諧波放大。負(fù)序量整定的保護(hù)裝置的特性是整定值小、靈敏度高，當(dāng)諧波引起系統(tǒng)諧振時(shí)，諧波電壓就會(huì)升高，電流隨著也會(huì)增大，如果在負(fù)序的基礎(chǔ)上再疊加上諧波的干擾，就會(huì)引起發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)誤動(dòng)，導(dǎo)致繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置產(chǎn)生誤動(dòng)，使繼電系統(tǒng)設(shè)備受到損壞，從而引發(fā)系統(tǒng)故障，電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行就會(huì)受到威脅。

2、諧波對距離保護(hù)的影響

整流型方向阻抗繼電器的阻抗特性，在正常運(yùn)行狀態(tài)下動(dòng)作特性是曲線型的，但當(dāng)諧波流量大量進(jìn)入到電流中時(shí)，它的動(dòng)作曲線就會(huì)改變，呈現(xiàn)出凹凸型，于是就導(dǎo)致最大靈敏角和動(dòng)作阻抗值發(fā)生變化。電力系統(tǒng)中距離保護(hù)裝置的測距元件，一般是按線路的基波阻抗整定的，在出現(xiàn)故障的情況下，當(dāng)有諧波電流產(chǎn)生時(shí)，所測到的基波阻抗值可能會(huì)出現(xiàn)很大的誤差。所以當(dāng)出現(xiàn)故障，電流流經(jīng)高阻性的阻抗接地時(shí)，接地阻抗是最主要的。如果在電流中諧波分量比較大，就要采取措施進(jìn)行濾波，否則繼電器就會(huì)產(chǎn)生很大的誤動(dòng)，這將嚴(yán)重影響供配電系統(tǒng)穩(wěn)定安全的運(yùn)行。

3、諧波對整流型繼電器的影響

在諧波的影響下，導(dǎo)致負(fù)序電流保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)，由于整流型距離保護(hù)裝置的振蕩閉鎖經(jīng)常動(dòng)作，是因?yàn)樵谪?fù)序?yàn)V波器的作用下，將三相電流轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嚯妷海?dāng)系統(tǒng)電流中含有諧波，并且三相諧波并不相等也不對稱時(shí)，負(fù)序?yàn)V波器就有很大的諧波輸出，導(dǎo)致整流型距離保護(hù)裝置的振蕩閉鎖經(jīng)常動(dòng)作產(chǎn)生，再加上裂相回路對諧波的進(jìn)一步放大作用，使整流出的直流脈沖不斷的出現(xiàn)。受負(fù)序功率方向高頻保護(hù)的影響，當(dāng)諧波透過負(fù)序電流濾波器和負(fù)序電壓濾波器時(shí)，使高頻閉鎖方向保護(hù)的正向動(dòng)作回路起動(dòng)，從而導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。

綜上所述，諧波對繼電保護(hù)工作的開展影響重大，所以，要不斷地完善配電系統(tǒng)運(yùn)行，使電力系統(tǒng)出現(xiàn)的繼電保護(hù)阻抗結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，抑制諧波的產(chǎn)生，不讓諧波進(jìn)入系統(tǒng)或只有很少量的進(jìn)入系統(tǒng)，以減少諧波對電網(wǎng)的影響，從根本上提升繼電保護(hù)效果，讓繼電保護(hù)設(shè)備穩(wěn)定安全的運(yùn)行，從而提升電力系統(tǒng)供電效率。

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