電力系統(tǒng)諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響

電力系統(tǒng)諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響摘要：隨著分離系統(tǒng)在配電網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載逐漸增加，配電網(wǎng)中的常見故障變得越來越普遍，而部分常見故障是由諧波電流引起的。根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行中諧波電流的檢測和整流工作經(jīng)驗(yàn)，分析了諧波電流的應(yīng)用。本文首先分析了配電網(wǎng)中諧波的危害，然后分析了現(xiàn)場諧波檢測中遇到的問題，最后明確提出了解決諧波檢測的建議和對(duì)策，以提高供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；諧波；繼電保護(hù)諧波從嚴(yán)格的意義來講，諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量，一般是指對(duì)周期性的非正弦電量進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解，其余大于基波頻率的電流產(chǎn)生的電量。從廣義上講，由于交流電網(wǎng)有效分量為工頻單一頻率，因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波，這時(shí)“諧波”這個(gè)詞的意義已經(jīng)變得與原意有些不符。正是因?yàn)閺V義的諧波概念，才有了“分?jǐn)?shù)諧波”“間諧波”“次諧波”。在電力系統(tǒng)中，諧波的產(chǎn)生嚴(yán)重危害電力系統(tǒng)的安全，所以說他是最大的公害。1電力系統(tǒng)諧波產(chǎn)生的危害1)絕緣層的脆化速度加快，從而縮短了功率電容器和其他電氣設(shè)備的使用壽命。在電網(wǎng)諧波電壓的直接或間接影響下，功率電容器產(chǎn)生了一些未使用的輸出功率。此輸出功率會(huì)損壞電氣設(shè)備的絕緣層，并嚴(yán)重?fù)p害其使用壽命。另外，在諧波電壓的連續(xù)作用下，功率電容器的電流逐漸膨脹，功率電容器的溫度也升高。這種情況會(huì)直接導(dǎo)致功率電容器在短時(shí)間內(nèi)應(yīng)用過度，大大縮短使用壽命。2)危害電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行，降低效率。諧波電流會(huì)從多個(gè)層面危及電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。例如，諧波電流將引起功率電容器的局部放電，這將使功率電容器設(shè)備的各個(gè)絕緣層過早脆化導(dǎo)致電氣設(shè)備產(chǎn)生額外的輸出功率耗損，這種情況直接危及電網(wǎng)設(shè)備的所有正常運(yùn)行工作。此外，諧波電流還會(huì)導(dǎo)致一些無法避免的電力組件額外損失，降低了所有電網(wǎng)運(yùn)營的高效率。3)電氣設(shè)備檢測器的操作受到影響，從而損害了電網(wǎng)的安全性。當(dāng)諧波流經(jīng)繼電保護(hù)設(shè)備或電網(wǎng)中的其他二次設(shè)備時(shí)，這些設(shè)備將受到影響，導(dǎo)致電氣設(shè)備測試儀器檢查到的數(shù)據(jù)信息不準(zhǔn)確，特定的數(shù)據(jù)信息出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差的現(xiàn)象，甚至?xí)?dǎo)致繼電保護(hù)設(shè)備發(fā)生錯(cuò)誤操作，嚴(yán)重危害電網(wǎng)的安全性，影響日常生活生產(chǎn)用電。如果諧波電流沒有及時(shí)消除，繼續(xù)積累，則電網(wǎng)中運(yùn)行的每個(gè)電氣設(shè)備的各種標(biāo)準(zhǔn)值會(huì)變得越來越無法準(zhǔn)確測量，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量。2電力系統(tǒng)諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響出現(xiàn)在供電系統(tǒng)中的諧波電流會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電氣設(shè)備，甚至?xí)痣娐范搪饭收?。另外，大量的諧波電流，會(huì)加速電氣設(shè)備的消耗，縮短電氣設(shè)備的使用壽命。具體來說，供電系統(tǒng)的諧波電流對(duì)繼電保護(hù)裝置的影響主要具有以下幾個(gè)方面。2.1諧波對(duì)距離保護(hù)與整流型繼電設(shè)備的影響當(dāng)供電系統(tǒng)中出現(xiàn)常見故障問題(例如系統(tǒng)中的諧波)時(shí)，誤差值將主要表現(xiàn)出基本阻抗值和諧波阻抗值之間的較大特性。另外，由于諧波電流在電流量中所占的比例較大，為了更好地防止繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，有必要采取針對(duì)性的對(duì)策來解決諧波電流。科研上，以5為分界線，當(dāng)供電系統(tǒng)中的諧波電流分量小于該值時(shí)，供電保護(hù)裝置不會(huì)受到很大影響。檢查供電系統(tǒng)中的諧波電流分量后，發(fā)現(xiàn)在許多情況下該值都超過了5,這表明繼電保護(hù)設(shè)備會(huì)受不同程度的影響。另外，諧波電流的出現(xiàn)也會(huì)對(duì)整流器型繼電保護(hù)裝置造成不同程度的危害。例如，當(dāng)三相諧波電流在供電系統(tǒng)中表現(xiàn)出不同且不對(duì)稱的加密條件時(shí)，則較大的諧波電流會(huì)出現(xiàn)在負(fù)序?yàn)V波設(shè)備中。此外，通過增加分相控制回路來解決諧波電流后，將增加交流脈動(dòng)，這將導(dǎo)致操作錯(cuò)誤和繼電保護(hù)裝備中的無啟動(dòng)現(xiàn)象。2.2諧波對(duì)繼電器與自動(dòng)裝置產(chǎn)生的影響當(dāng)繼電器設(shè)備中有一定量的諧波電流時(shí)，在基波設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)下，電磁感應(yīng)繼電器設(shè)備可以在諧波電流的作用下啟動(dòng)。但是，當(dāng)繼電器設(shè)備連接到諧波電流后，會(huì)引起出現(xiàn)正誤差值，這很容易引起底部電壓繼電器設(shè)備的錯(cuò)誤操作。一般來說，電磁感應(yīng)繼電器設(shè)備，運(yùn)作速度相對(duì)較慢，對(duì)定制誤差值的要求也相對(duì)廣泛。其中，當(dāng)諧波電流分量小于10時(shí)，磁感應(yīng)繼電器設(shè)備不易因諧波電流而造成過度損害。但是，必須注意的是，如果諧波電流分量較大而諧波電流的衰減系數(shù)速率較慢，則磁感應(yīng)繼電器設(shè)備將出現(xiàn)錯(cuò)誤操作且無法啟動(dòng)的可能，這將引發(fā)供電系統(tǒng)中的電路故障，危及供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。2.3諧波對(duì)負(fù)序量啟動(dòng)元件的影響一般來說，繼電保護(hù)設(shè)備的啟動(dòng)量主要以電網(wǎng)負(fù)序電流的增加為基礎(chǔ)，這還包括線路和直流變壓器設(shè)備的主保護(hù)。對(duì)于這種繼電保護(hù)設(shè)備，如果供電系統(tǒng)中存在諧波電流，將會(huì)對(duì)其工作狀態(tài)產(chǎn)生很大的影響，一旦在維護(hù)控制回路中輸入了異常電流或工作電壓，則不可避免地會(huì)引起錯(cuò)誤啟動(dòng)或操作錯(cuò)誤。3電力系統(tǒng)中的諧波應(yīng)對(duì)策略諧波電流對(duì)供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備具有極大的危害。因此，必須采取以下預(yù)防措施。1)為了更好地避免串聯(lián)諧振的主要參數(shù)，必須適當(dāng)改變供電系統(tǒng)對(duì)地的容抗，改變變壓器本身的感抗特性。為了更好地防止串聯(lián)諧振的發(fā)生，可以在零序控制回路中釋放一定程度的減振。因此，在整個(gè)運(yùn)行過程中，設(shè)計(jì)方案方法可以選擇以下方法，即：①持續(xù)改進(jìn)供電系統(tǒng)本身的接地電容器。②有目的地選擇電壓互感器，或選擇技術(shù)精湛的磁感應(yīng)電壓互感器。③將消諧預(yù)制件或阻尼電阻連接到磁感應(yīng)電壓互感器接口的三角形繞組端。④采取有效措施避免儀表變壓器設(shè)備中性線接地。⑤在接地之前，必須將消弧線圈設(shè)置在供電系統(tǒng)的中性線處。另外，將消諧預(yù)制組件或元器件放置在磁感應(yīng)電壓互感器的三角繞組電阻端，并采用瞬時(shí)間歇方法將三端雙向可控硅開關(guān)連接到電壓互感器的設(shè)備中，以確保可以在接線的電壓互感器設(shè)備的三角繞組末端瞬間完成。在工作過程中，零序電阻的應(yīng)用促進(jìn)了串聯(lián)諧振供電系統(tǒng)控制回路中阻尼電阻值的增加，有利于零序電壓的操縱。2)繼電設(shè)備采取對(duì)策，可以合理地抑制設(shè)備整個(gè)維護(hù)過程中諧波電流的形變。一般來說，有3個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)值可用于評(píng)估繼電保護(hù)裝置的特性，即靈敏度，速動(dòng)性和選擇性。在實(shí)踐中，可以看到索引值發(fā)生惡性變化的主要原因是工作電壓和電流的輸入波形會(huì)導(dǎo)致其變形。為此，需要從以下多個(gè)方面進(jìn)行解決：①根據(jù)三次諧波工作電壓的應(yīng)用，形成一個(gè)100%的電動(dòng)機(jī)定子保護(hù)接地管理系統(tǒng)。在此整個(gè)過程中，應(yīng)充分利用三次諧波電勢差來構(gòu)建電動(dòng)機(jī)定子保護(hù)接地系統(tǒng)，合理地防止由于零序基本電壓上的組件維護(hù)不及時(shí)而引起的過電流保護(hù)問題。②要仔細(xì)檢查諧波電流的變形波形，特別是其正負(fù)的不對(duì)稱特性。直流變壓器設(shè)備的差動(dòng)保護(hù)一般由二次諧波完成，變壓器設(shè)備的浪涌電壓的高次諧波的成分非常大，并且主要由二次諧波控制?；诖?，有必要開發(fā)一種繼電器設(shè)備，該繼電器設(shè)備可以使用二次諧波合理的制動(dòng)系統(tǒng)的磁感應(yīng)變壓器，以免發(fā)生故障，從而避免由勵(lì)磁電流引起的操作錯(cuò)誤。4結(jié)語供電系統(tǒng)中的諧波電流對(duì)繼電保護(hù)裝置存在較大的影響，容易引起操作錯(cuò)誤和誤操作現(xiàn)象的出現(xiàn)，危害供電系統(tǒng)的安全，對(duì)供電系統(tǒng)的