抑制谐波畸变的措施分析(1)

　　摘要：随着工业技术的迅猛发展，电力系统中的非线性负荷明显增多，由其产生的高次谐波的危害问题也日益突出。本文阐述了电力系统谐波对电磁式继电器、整流型继电器、微机型继电器及各种自动装置的影响及防止措施，又对微机保护借助硬件（有源滤波器）和软件（数字滤波器），清除电力系统高次谐波分量进行了阐述。

　　1谐波的产生

　　谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。

　　1.1高次谐波的产生随着工业技术的迅猛发展，电力系统中的非线性负荷明显增多，因而高次谐波的危害问题也日益突出，其中包括：①各种阀型换流设备（如电气化铁道机车）。西北某地几个带有牵引负荷出线的变电站，进行了谐波分量及负序分量的现场测试，结果表明安康电网由电气机车负荷产生的三、五次谐波电流含量超标。②耗用电弧能的设备（电弧炼钢炉和电焊设备等）。③铁磁性设备（电力变压器、电抗器等）。④其它（电解设备和某些家用电器等）。

　　1.2高次谐波的主要危害①加强绝缘劣化，缩短电气设备寿命。②增加维修工作量。③增多电网损耗。④产生干扰使保护及自动装置误动。⑤使计量器件产生误差。⑥对无线电通讯系统造成干扰。

　　2谐波的影响

　　2.1继电保护和自动装置受到谐波严重影响的条件

　　使得继电保护和自动装置受到谐波严重影响的条件可以列出以下七条，其中第1和第2条之一是必须具备的。①在电气距离上接近大的谐波源。②安装地点存在谐波严重放大或接近谐波谐振条件。③装置的动作整定值很小，例如接在差动电路、零序电路或负序电路上。④装置的元件或动作原理对谐波敏感，例如采用晶体管继电器、半波比相判断的方式、依靠检出过零点等等。⑤谐波损伤了装置的某个部分，例如使动作接点粘连，导致误动。⑥安装地点的短路容量太小，例如在海上油井平台上、自备机组成孤立网运行等。⑦尚有不平衡负荷或涌流的基波负序电流，并且和谐波电流同时发生。

　　2.2高次谐波对各种类型继电保护的影响：

　　2.2.1谐波对电磁继电器的影响①DL-11型电流继电器是常用的电流保护元件，在不同频率下其动作是反映通入电流有效值的平方，经试验，在不同频率下DL-11电流继电器，动作电流时误差很小。显然，当继电器的电流含有谐波时，按基波整定的电磁型继电器在谐波作用下也能启动。②电磁型电压继电器的动作还与流过其线圈的电流有效值平方成比例。线圈匝数很多，阻抗分量很大，其阻抗看作为R+jωL。因对不同频率而言，ωL也不同，高次谐波使动作值增大的原因是线圈阻抗增大。当含有谐波的电压接入继电器时，动作值误差一般为正误差，低压继电器这时很容易动作。电磁型继电器的动作速度较慢，对定值误差也要求不高，在谐波含量小于10%时，谐波对其影响不太大。但是，在谐波含量很大并且各次谐波衰减又较慢的场合，电磁型继电器误动也会造成大的系统事故。

　　2.2.2谐波对整流型继电器的影响整流型距离保护装置（如LH-21型）的振荡闭锁经常动作，产生这些现象的原因是利用负序滤波器将三相电流转变为单相电流（正比于负序电流），该滤序器由接在一相内的电流互感器和接在两相内的电抗互感器构成。当系统电流中含有谐波，并且三相谐波并不相等也不对称时，负序滤波器就有很大的谐波输出，加之裂相回路对谐波的进一步放大作用，使整流出的直流脉动很大，因而使保护误启动。