分析电气设备中的谐波对继电器保护的影响

分析电气设备中的谐波对继电器保护的影响摘要：随着电气设备的不断发展和进步，电气设备中的谐波对继电器的保护问题也逐渐凸显出来。本文旨在研究电气设备中的谐波对各种继电器保护的影响，从谐波的影响危害着手，并提出相应的解决措施，为电气设备的保护提供一些可行性的思路。关键词：电气设备谐波继电器保护近年来，国家不断加大对电力系统的重视，针对电气的保护措施也逐渐增加。其中，电气设备中换流逆变设备装置的大量运转，产生了巨大的谐波，从而对继电器造成了极大的危害，影响了机器的正常运转。因此，加大控制谐波对电气设备的影响有着至关重要的作用。一、谐波产生的原因以及危害1.谐波产生的原因谐波产生主要有两方面因素：即非线性负载和电源。在电力系统运行中，电流流过线性负载时，产生的电流和电压彼此呈现线性比例。相反，如果电流流过非线性负载时，负载电流则会出现非正弦电波，产生谐波。另一方面，在电气设备的运转过程中，由于环境、技术等多方面的因素，导致电气设备的内部装置中的铁心分布出现偏颇，即电力装置中的磁感应分布不均匀而产生了大量谐波。图1为电气设备中谐波产生对电气设备的影响。图1电气设备中谐波产生情况分析2.谐波的危害在电气设备的正常运行中，谐波的存在会对电气设备产生一定的干扰或影响，严重的甚至会造成设备停止动作或引发安全事故等。针对不同类型的电气设备，谐波的影响也是存在相应的区别。我们从以下几点分别论述。①谐波对电磁型的继电器的危害电磁型的继电器主要指的是由电磁铁、线圈、弹簧等构成的，利用在电圈两端施加电压而产生电磁效应原理，进而达到设备运转的继电器。其在运转的过程中，线圈中电流的平方值随电磁动作转矩的大小发生相应的变化。如果电磁型的继电器按照基波进行调整，受到谐波的干扰就会影响流入继电器的基波或谐波的有效值，从而使继电器停止动作。另外，如果继电器中的电压受到谐波影响并带有相应谐波，且作用在线圈两端时，因线圈的阻抗不断增大而致使其中的电流逐渐减少，出现继电器停止动作。②谐波对感应型继电器的危害感应型继电器主要指的是在磁场的作用下，继电器内部的圆筒或者圆盘发生感应电流，同时受到另一磁场的影响产生电磁转矩，从而带动整个继电器的运转。其中，继电器内部的磁盘转矩与电流中的谐波分量和基波分量的转矩有着不可分割的关系，即总和与分量的关系。所以，二次和五次谐波的转矩有正有负，对继电器设备的敏感度和灵敏度都有着巨大的影响，甚至会造成设备产生误动或停止动作等后果。③谐波对整流型继电器的危害整流型继电器应用范围较广，有反应一个量或多个量继电器的区别。其中，反映单个量的继电器依据不同标准，分为反映瞬时值的继电器、反映增量的继电器、反映平均值的继电器等等。反映瞬时值的继电器一般使脉动电压直接作用在继电器或者晶体管触发器上，按照瞬时值开始运转，且运行相当一段时间。这种类型的继电器受谐波的危害较大。反映增量的继电器主要是依据有效值的一定变化发生动作的原理，经过电容微分与滤过的二次谐波的整流后，电压幅值没有发生巨大的波动而进行的动作。其保证了继电器运转的精确值和准确度。但是，继电器由于受谐波因素的影响，幅值波动会相应增大，使距离保护振荡闭锁装置发生误动，导致继电器停止动作。二、抑制谐波的措施①从控制谐波源着手，将谐波产生的谐波源重新改造，减少不利于继电器运行的谐波或彻底清除谐波，提高设备的功率因数。结合笔者的经验，通常采用的方法是合理有效地设计电器设备，并选择适当的参数和数据，运用不同材料，提高设计质量，最大程度地降低谐波对电器设备的影响。②从增设谐波补偿装置着手，达到降低谐波或清除谐波的作用。这是一种最传统的做法，但方便有效，适用任何谐波源，值得推广。一般的做法是在继电器中安装LC调谐滤波器的装置，这样既能吸收高次谐波又能达到改善负载功率因素的目的。但是，增设谐波补偿装置也存在一定的问题。主要表现在以下几点：（1）电源谐波发生源的不断增加，会致使滤波器发生过载，影响继电器设备的正常运转。（2）同时在一个电力系统中装设过多LC调谐滤波器，会导致高次谐波电流流动的平衡性造成破坏，停止动作。（3）因调谐发生偏移或是残压电阻的存在，致使调谐滤波器不可能处于零，也必然会影响滤波效果，甚至还会出现滤波器过载负荷的情况。如图2图2谐波补偿装置安装图③消除或抑制高次谐波的具体方法：（1）建立谐波监测系统，安装谐波监测和分析的装置，通过定期对谐波监测装置的观察和记录，了解谐波发生的动态和变化，进行跟踪记录，绘制成谐波变化规律图，控制其发展水平和潮流分布走向。（2）参照国内、国外对于谐波规定的相关标准，分析在实际情况中所能遇到的各类谐波源，做好统计分析的工作，对产生重大影响的主要谐波源采取必要的抑制或清除措施，例如上文提到的增设滤波装置等。不断改善对谐波的控制手段，尽可能地降低谐波对电气设备或电气系统造成的污染和影响。（3）针对谐波含量较高的继电器设备，我们要加大监控和改善的力度，一方面做好对设备运行过程中的监测和分析，另一方面要加强自身滤波系统的完善和改进，提高滤波设备的工作效率。从软件、硬件两方面入手，共同提高抗干扰水平的标准，保护电器设备的正常运行。总结：谐波是电器设备能否正常运行的关键因素，更是衡量电能质量优劣的一个重要标准。谐波不仅能导致电器系统运行中数据发生丢失、计算机误运行、设备提前失效等问题，而且对继电器的工作寿命和工作效率等产生巨大影响，严重的降低了电器设备的正常工作。所以，加强对谐波的控制和抑制十分必要，其方法也是多种多样。在实际工作中，要针对电器设备的实际情况作出合理有效的解决方法和措施，不要盲目下结论或增设过多滤波器，这样也会造成不必要的麻烦，得不偿失。另外，专业的工作人员也要不断加强自身的学习和专业培训，结合国内外优秀的解决滤波经验和方法，审时度势，不断进行科技创新，确保电力系统的稳定运行，保证国家电力系统的正常供应。参考文献：[1]周利东,滕欢.电力系统谐波分析的有效方法[J].四川电力技术,2010,(01).[2]马丽娜,周玉红.浅谈谐波对继电保护的影响及抑制对策[J].内蒙古科技与经济,2009,(07).[3]肖亮嘉.浅析谐波对继电保护的影响及防范措施[J].广东科技,2009,(24).[4]闫锋.电气系统中的谐波对继电器保护的影响分析[J].中国电力教育,2009,(S2)