摘 要：在电力系统中，各种谐波分量的存在对电力系统产生了严重的谐波污染，影響了电力系统发电机，继电保护及安全自动装置的正常工作，危害了发电机的安全稳定运行。因此加强对谐波对继电保护的影响及控制策略的研究具有重要意义。
　　关键词：水电站;谐波污染;治理
　　为充分利用水力资源各地的中小型水电站纷纷自筹资金或以低电价吸引外部资金建设以金属治炼和化工为主的高耗能企业以消耗丰水季节的剩余电能。由于对这些高耗能企业生产过程中所产生的谐波及其危害的认识不足，兴办的高耗能企业的电力负荷产生的谐波污染，已严重影响到水电站的安全运行。分析调查中小型水电站谐波污染现状及特点寻找解决谐波污染问题的对策，已成为中小型水电站的当务之急。
　　一、水电站谐波污染对发电机的危害
　　1、当正弦波电压施加在非线性电路上时，电流就变成非正弦波，非正弦电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变为非正弦波。非正弦波可用傅立叶级数分解，其中频率与工频相同的分量称为基波，频率大于基波的分量称为谐波。在水电站中，谐波是指多少倍于工频频率的交流电，简称“次”，一般是指从2次到30次范围。如5次谐波电压（电流）的频率是250赫兹，7次谐波电压（电流）的频率是350赫兹;超过13次的谐波称高次谐波。电力谐波对电力网（包括用户）危害是十分严重的，它是一种电力污染。
　　2、对发电机组的危害 谐波使变压器的铜耗增大，其中包括电阻损耗、导体中的涡流损耗与导体外部因漏磁通引起的杂散损耗都要增加。谐波还使变压器的铁耗增大，这主要表现在铁心中的磁滞损耗增加，谐波使电压的波形变得越差，则磁滞损耗越大.
　　3、对发电机组电力电缆的危害 由于谐波次数高频率上升，再加之电缆导体截面积越大趋肤效应越明显，从而导致导体的交流电阻增大，使得电缆的允许通过电流减小。另外，电缆的电阻、系统母线侧及线路感抗与系统串联，提高功率因数用的电容器及线路的容抗与系统并联，在一定数值的电感与电容下可能发生谐振。
　　4、对水电站用电设备的危害 对电动机的危害  谐波对异步电动机的影响，主要是增加电动机的附加损耗，降低效率，严重时使电动机过热。尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场，形成与电动机旋转方向相反的转矩，起制动作用，从而减少电动机的出力。另外电动机中的谐波电流，当频率接近某零件的固有频率时还会使电动机产生机械振动，发出很大的噪声。
　　二、水电站谐波污染对自动控制系统的影响
　　1、对弱电系统设备的干扰  对于计算机网络、通信、有线电视、报警与楼宇自动化等弱电设备，水电站中的谐波通过电磁感应、静电感应与传导方式耦合到这些系统中，产生干扰。其中电感应与静电感应的耦合强度与干扰频率成正比，传导则通过公共接地耦合，有大量不平衡电流流入接地极，从而干扰弱电系统。
　　2、影响水电站电力计量的准确性  目前采用的电力测量仪表中有磁电型和感应型，它们受谐波的影响较大。特别是电能表（多采用感应型），当谐波较大时将产生计量混乱，测量不准确。
　　3、感应型继电器可动部分惯性较大，谐波转矩对其影响不严重。在磁场的作用下，这种继电器的圆盘或圆简将会产生电磁感应转矩，随着流入继电器频率的上升，其启动灵敏度降低，这是由于畸变电流中的谐波电流产生的附加谐波转矩造成的，因为畸变电流产生的转矩等于基波转矩和各高次谐波转矩的总和。电网中含量较多的谐波为3次、5次和7次谐波，对于各次谐波来说，其产生的谐波转知可正可负，这就造成了继电器有可能误动也有可能拒动。
　　三、水电站谐波治理方法
　　1、在水电站中加装交流滤波器 当已经确定谐波源设备以后，在近距离谐波源处安装滤波器是防止谐波电流注入电网的最有效办法。滤波器工作的基本原理就是在靠近谐波源的地方吸收谐波电流。而等到谐波电流进入高压电网后再采取措施，无论技术上还是经济上都是不可行的。
　　2、加隔离变压器  隔离变压器可以消弱均衡的三次谐波电流传回到电源。通常在这种变压器的使用者会装设一个旁路的电路以避免在进行变压器的维护工作时长时期对负荷停止供电。使用隔离变压器的时候要适当提高额定值，否则也会产生电压畸变和过热。
　　3、改进继电保护主要由两方面的措施：选择辅助措施，可采用配电系统中自带的频率测试仪对谐波频率进行测试，以辅助继电保护装置对电压、电流进行测量和值的比较;也可以以使保护中的输入信号正常为目的，增加滤波装量，也可以以使继电保护装置只反应突变量，且仅反应突变量为目的，接入一个微分电路于继电保护装置的执行元件前，或者加装谐波闭锁环节配合系统中的各类保护。通过对继电保护装置的动作整定值进行合理，以使继电保护装置的动作正确、可靠。
　　4、在无功补偿的同时加装电抗器  将特定电抗百分率的串联电抗器配置到并联电容器组中，一般是用来限制谐波对电容器的危害及治理，以及改善电网电压波形的。谐波在水电站中造成的各种电力污染，严重威胁着水电站的安全运行，要长期坚持对电力谐波的治理措施才能从根本上改变电力现状，提高水电站运营的安全性。
　　四、总结
　　随着现代信息技术，计算机技术和电子技术的发展，电能质量问题已越来越引起发输变电部门的重视。应用先进的电能质量测试仪器不仅能大大提高电能质量的监测与治理水平，同时还可建立先进可靠的电能质量监测网络，及时分析和反映电网的电能质量水平，找出发电机组造成电能质量谐波及故障的原因，采取相应的措施，为保证发电机组的安全、稳定、经济运行提供重要的保障。
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　　作者简介：拜德鹏，男，助理工程师，从事水电厂机电设备维护工作。