電力變壓器是鐵心設(shè)備，由于鐵心磁路的飽和使系統(tǒng)側(cè)提供的激磁電流產(chǎn)生畸變，其產(chǎn)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(chǎn)生的諧波次數(shù)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(shè)計(jì)時(shí)選擇的工作點(diǎn)有關(guān)，即與工作磁通密度有關(guān)。前者決定飽和特性，后者決定飽和程度。磁通密度高，可以節(jié)省鐵心材料，但使諧波增大。同時(shí)產(chǎn)生諧波的大小與變壓器運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)電壓有關(guān)，系統(tǒng)運(yùn)行電壓越高，運(yùn)行點(diǎn)越深入飽和區(qū)，空載電流的波形畸變?cè)酱?，諧波含量急劇上升。榆樹(shù)及五棵樹(shù)變電站220KV及66KV5次諧波含量隨著系統(tǒng)電壓的升高而升高，是由于電力變壓器因系統(tǒng)電壓的升高而使鐵心飽和造成的。為此，進(jìn)行了調(diào)整有載變壓器分接頭的諧波測(cè)試，此時(shí)負(fù)荷基本上沒(méi)有變化。以榆樹(shù)變電站為例，隨著變壓器分接頭從”7”調(diào)整至”12''''，即66KV側(cè)母線相電壓由36KV升至41.2KV。升幅3％時(shí)，66KV電壓5次諧波含有率從3.8％升至5.1％，升幅達(dá)21.4％。66KV母線負(fù)序電壓濾過(guò)器輸出端電壓值由4.9V升至6.6V，此過(guò)程僅1MIN左右，證明負(fù)荷對(duì)5次諧波是沒(méi)有影響的。繼續(xù)調(diào)整變壓器分接頭位置，從”12”調(diào)整至”3"，66KV側(cè)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(dá)59％。66KV母線負(fù)序電壓濾過(guò)器輸出端電壓值由6.6V降至3.2V。此時(shí)系統(tǒng)高低壓側(cè)三相電壓不平衡度沒(méi)有變化。由此可見(jiàn)，隨著系統(tǒng)運(yùn)行電壓的升高，變壓器產(chǎn)生的5次諧波也隨之升高，且升高幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電壓的升高幅度。

為進(jìn)一步驗(yàn)證系統(tǒng)運(yùn)行電壓的升高對(duì)電力變壓器產(chǎn)生5次諧波的影響，我們對(duì)長(zhǎng)春變壓器廠生產(chǎn)的SZ9－31500／66型變壓器進(jìn)行了空載試驗(yàn)。試驗(yàn)電源由主變壓器低壓側(cè)加入，在100％、105％及110％額定電壓下分別測(cè)量其3、5次及7次諧波電壓及電流，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3中的測(cè)試數(shù)據(jù)不難看出，運(yùn)行電壓的升高對(duì)變壓器產(chǎn)生諧波特別是5次諧波的影響是相當(dāng)顯著的。當(dāng)電壓加到110％額定電壓時(shí)，從伏安特性曲線看，此時(shí)還沒(méi)有到達(dá)拐點(diǎn)，變壓器并沒(méi)有到達(dá)飽和區(qū)，但變壓器已產(chǎn)生高達(dá)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(yàn)并不能**考核變壓器運(yùn)行特性中諧波的問(wèn)題，其主要原因是變壓器制造廠采用新材料提高磁通密度所致。

綜合以上的測(cè)試與分析，可以認(rèn)為榆樹(shù)、五棵樹(shù)變電站5次諧波電壓嚴(yán)重超標(biāo)是由于夜間系統(tǒng)負(fù)荷小，系統(tǒng)運(yùn)行電壓偏高，變壓器中電流產(chǎn)生嚴(yán)重畸變使變壓器的諧波含量急劇上升所致，此時(shí)變壓器相當(dāng)于諧波電壓源。

2.4諧波對(duì)負(fù)序電壓濾過(guò)器影響的分析

從前面的測(cè)試數(shù)據(jù)及分析我們看到，榆樹(shù)及五棵樹(shù)變電站負(fù)序電壓濾過(guò)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(fù)序電壓濾過(guò)器輸出端電壓反映的是系統(tǒng)的三相不對(duì)稱程度，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生三相不對(duì)稱故障時(shí)，負(fù)序電壓濾過(guò)器輸出端輸出基波負(fù)序電壓，發(fā)出信號(hào)。為進(jìn)一步證實(shí)諧波特別是5次諧波對(duì)負(fù)序電壓濾過(guò)器的影響，對(duì)榆樹(shù)變電站66KV母線安裝使用的BFY－12A負(fù)序電壓繼電器進(jìn)行諧波干擾的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4的測(cè)試數(shù)據(jù)分析，5次諧波電壓對(duì)負(fù)序電壓濾過(guò)器的影響是很大的，其5次諧波電壓含有率對(duì)負(fù)序電壓濾過(guò)器的滲透系數(shù)在80％－89％。榆樹(shù)變電站66KV母線，負(fù)序電壓繼電器動(dòng)作值整定為9V。從表4的測(cè)試數(shù)據(jù)看，當(dāng)榆樹(shù)變電站66KV母線5次諧波電壓含有率達(dá)到12％左右時(shí)，其負(fù)序電壓繼電器電壓濾過(guò)器輸出端的電壓為9.33V，超過(guò)9V的整定值，故而引發(fā)誤動(dòng)作。

2.5測(cè)試結(jié)論

（1）66KV母線負(fù)序電壓濾過(guò)器輸出的端電壓隨著系統(tǒng)電壓的增大而增大。

（2）系統(tǒng)的5次諧波增加，導(dǎo)致了66KV母線負(fù)序電壓濾過(guò)器輸出的端電壓增大。

（3）農(nóng)網(wǎng)中由于存在部分額定電壓為60、63KV的變壓器，其在輕載高電壓下運(yùn)行是產(chǎn)生5次諧波電壓的另一個(gè)原因。

（4）模擬試驗(yàn)證明，額定電壓為66KV主變壓器，在110％額定電壓下空載運(yùn)行時(shí)可以產(chǎn)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(duì)BFY－12A負(fù)序電壓繼電器的滲透率高達(dá)80％－89％。對(duì)于整定動(dòng)作值為9V的BFY－12A負(fù)序電壓繼電器，當(dāng)其接人點(diǎn)的5次諧波電壓含有率為11％左右時(shí)即可引發(fā)動(dòng)作。

3措施與建議

（1）安裝電能質(zhì)量在線測(cè)試裝置，設(shè)置5次諧波電壓的預(yù)警信號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)的5次諧波電壓偏高時(shí)，發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提示運(yùn)行人員注意，同時(shí)采取技術(shù)措施。

（2）更換負(fù)序電壓濾過(guò)器，選擇抗諧波能力強(qiáng)的負(fù)序電壓濾過(guò)器，其帶有5次諧波濾波電路。

（3）在特定的時(shí)段內(nèi)，結(jié)合電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀及系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平調(diào)節(jié)有載變壓器分接頭，人為降低66KV系統(tǒng)運(yùn)行電壓偏高的問(wèn)題。

（4）必要時(shí)在66KV系統(tǒng)加裝并聯(lián)電抗器，以降低系統(tǒng)運(yùn)行電壓在特定的時(shí)段內(nèi)偏高的問(wèn)題，此項(xiàng)措施需進(jìn)一步的可行性研究。

（5）條件許可時(shí)，將部分農(nóng)網(wǎng)中額定電壓為60、63KV的變壓器更換為額定電壓適合系統(tǒng)運(yùn)行電壓的變壓器。

建議相關(guān)部門今后對(duì)接人公用電網(wǎng)的電力變壓器增加飽和倍數(shù)的諧波測(cè)試項(xiàng)目，對(duì)諧波偏大的變壓器禁止入網(wǎng)，在源頭上堵住電力變壓器產(chǎn)生5次諧波問(wèn)題。同時(shí)也希望國(guó)家有關(guān)部門對(duì)電力變壓器產(chǎn)生諧波特別是5次諧波的問(wèn)題引起重視，盡快制定出相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。