В промышленности все большее распространение получают электроприемники с нелинейной вольт-амперной характеристикой. К ним относятся прежде всего разнообразные преобразователи на полупроводниковой элементной базе. Вследствие роста доли нелинейной нагрузки возрастает и негативное влияние высших гармоник (ВГ) на работу силового оборудования энергосистем, устройств релейной защиты, автоматики, телемеханики и связи. Экономический ущерб от ВГ обусловлен ухудшением качества электроэнергии, снижением надежности функционирования энергосистемы и сокращением срока службы оборудования [1].
Несинусоидальность напряжения и тока приводит к дополнительным потерям в основных силовых элементах энергосистемы, затрудняет компенсацию реактивной мощности с помощью устройств компенсации реактивной мощности (УКРМ), сокращает срок службы изоляции электрических машин, приводит к возникновению дополнительной вибрации электрических машин, снижает эффективность функционирования устройств автоматики, телемеханики и связи [2–4].
Перетоки мощности на высших гармониках в сети значительно загружают установленные на подстанциях (ПС) и у потребителей конденсаторные установки (КУ) со стороны 6 и 0,4 кВ соответственно. В связи с загрузкой токами ВГ для большей части возможных режимов КУ 0,4 кВ последние неспособны обеспечить полную компенсацию реактивной мощности в узле нагрузки. Кроме того, при изменении режима энергосистемы производятся коммутации ступеней КУ автоматической системой управления, вследствие чего возникают коммутационные переходные процессы. В результате КУ во время этих переходных процессов нагружается дополнительными токами высших гармоник, что в итоге увеличивает риск выхода из строя элементов конденсаторной установки.
Анализ работы системы в условиях несинусоидальных напряжений и токов проведен в одной из автономных энергосистем нефтегазодобывающей отрасли со значительной долей нелинейной нагрузки. Энергосистема оснащена устройствами компенсации реактивной мощности без защитных реакторов на напряжении 6 и 0,4 кВ.