變壓器5次諧波對負序電壓繼電器的影響
電力變壓器是鐵心設備，由於鐵心磁路的飽和使係統側提供的激磁電流產生畸變，其產生的諧波電流包含在激磁電流中，且所含的諧波分量相同。其產生的諧波次數主要是3、5次及7次，其諧波電流的大小與鐵心材料的飽和特性及設計時選擇的工作點有關，即與工作磁通密度有關。前者決定飽和特性，後者決定飽和程度。磁通密度高，可以節省鐵心材料，但使諧波增大。同時產生諧波的大小與變壓器運行時的係統電壓有關，係統運行電壓越高，運行點越深入飽和區，空載電流的波形畸變越大，諧波含量急劇上升。榆樹及五棵樹變電站220KV及66KV5次諧波含量隨著係統電壓的升高而升高，是由於電力變壓器因係統電壓的升高而使鐵心飽和造成的。為此，進行了調整有載變壓器分接頭的諧波測試，此時負荷基本上冇有變化。以榆樹變電站為例，隨著變壓器分接頭從”7”調整至”12''''，即66KV側母線相電壓由36KV升至41.2KV。升幅3％時，66KV電壓5次諧波含有率從3.8％升至5.1％，升幅達21.4％。66KV母線負序電壓濾過器輸出端電壓值由4.9V升至6.6V，此過程僅1MIN左右，證明負荷對5次諧波是冇有影響的。繼續調整變壓器分接頭位置，從”12”調整至”3"，66KV側母線相電壓由41.2KV降至37.5KV，電壓降幅9％。66KV電壓5次諧波含有率從5.1％降至2.1％，降幅達59％。66KV母線負序電壓濾過器輸出端電壓值由6.6V降至3.2V。此時係統高低壓側三相電壓不平衡度冇有變化。由此可見，隨著係統運行電壓的升高，變壓器產生的5次諧波也隨之升高，且升高幅度遠遠大於電壓的升高幅度。
為進一步驗證係統運行電壓的升高對電力變壓器產生5次諧波的影響，我們對長春變壓器廠生產的SZ9－31500／66型變壓器進行了空載試驗。試驗電源由主變壓器低壓側加入，在100％、105％及110％額定電壓下分彆測量其3、5次及7次諧波電壓及電流，測試結果見表3。
從表3中的測試數據不難看出，運行電壓的升高對變壓器產生諧波特彆是5次諧波的影響是相當顯著的。當電壓加到110％額定電壓時，從伏安特性曲線看，此時還冇有到達拐點，變壓器並冇有到達飽和區，但變壓器已產生高達7.4％的5次諧波電壓含有率。所以，單純從變壓器空載特性試驗並不能**考核變壓器運行特性中諧波的問題，其主要原因是變壓器製造廠采用新材料提高磁通密度所致。
綜合以上的測試與分析，可以認為榆樹、五棵樹變電站5次諧波電壓嚴重超標是由於夜間係統負荷小，係統運行電壓偏高，變壓器中電流產生嚴重畸變使變壓器的諧波含量急劇上升所致，此時變壓器相當於諧波電壓源。
2.4諧波對負序電壓濾過器影響的分析
從前麵的測試數據及分析我們看到，榆樹及五棵樹變電站負序電壓濾過器輸出端的電壓是5次諧波電壓，且隨著66KV母線的5次諧波電壓的增加而增加。正常情況下負序電壓濾過器輸出端電壓反映的是係統的三相不對稱程度，當係統發生三相不對稱故障時，負序電壓濾過器輸出端輸出基波負序電壓，發出信號。為進一步證實諧波特彆是5次諧波對負序電壓濾過器的影響，對榆樹變電站66KV母線安裝使用的BFY－12A負序電壓繼電器進行諧波乾擾的測試，測試結果見表4。
從表4的測試數據分析，5次諧波電壓對負序電壓濾過器的影響是很大的，其5次諧波電壓含有率對負序電壓濾過器的滲透係數在80％－89％。榆樹變電站66KV母線，負序電壓繼電器動作值整定為9V。從表4的測試數據看，當榆樹變電站66KV母線5次諧波電壓含有率達到12％左右時，其負序電壓繼電器電壓濾過器輸出端的電壓為9.33V，超過9V的整定值，故而引發誤動作。
2.5測試結論
（1）66KV母線負序電壓濾過器輸出的端電壓隨著係統電壓的增大而增大。
（2）係統的5次諧波增加，導致了66KV母線負序電壓濾過器輸出的端電壓增大。
（3）農網中由於存在部分額定電壓為60、63KV的變壓器，其在輕載高電壓下運行是產生5次諧波電壓的另一個原因。
（4）模擬試驗證明，額定電壓為66KV主變壓器，在110％額定電壓下空載運行時可以產生7.4％的5次諧波電壓，37％的5次諧波電流。5次諧波電壓對BFY－12A負序電壓繼電器的滲透率高達80％－89％。對於整定動作值為9V的BFY－12A負序電壓繼電器，當其接人點的5次諧波電壓含有率為11％左右時即可引發動作。
3措施與建議
（1）安裝電能質量在線測試裝置，設置5次諧波電壓的預警信號，當係統的5次諧波電壓偏高時，發出預警信號，提示運行人員注意，同時采取技術措施。
（2）更換負序電壓濾過器，選擇抗諧波能力強的負序電壓濾過器，其帶有5次諧波濾波電路。
（3）在特定的時段內，結合電能質量在線監測儀及係統的運行電壓水平調節有載變壓器分接頭，人為降低66KV係統運行電壓偏高的問題。
（4）必要時在66KV係統加裝並聯電抗器，以降低係統運行電壓在特定的時段內偏高的問題，此項措施需進一步的可行性研究。
（5）條件許可時，將部分農網中額定電壓為60、63KV的變壓器更換為額定電壓適合係統運行電壓的變壓器。
建議相關部門今後對接人公用電網的電力變壓器增加飽和倍數的諧波測試項目，對諧波偏大的變壓器禁止入網，在源頭上堵住電力變壓器產生5次諧波問題。同時也希望國家有關部門對電力變壓器產生諧波特彆是5次諧波的問題引起重視，儘快製定出相應的技術標準。
