Снижение качества электроэнергии – одна из основных тенденций развития мировой электроэнергетики в последние годы. Значительная доля электроприемников с нелинейными вольт-амперными характеристиками в электрических сетях общего назначения приводит к значительной эмиссии высших гармоник (ВГ) тока в сеть и, как следствие, к заметной несинусоидальности напряжений. Несинусоидальность токов и напряжений – фактор, негативно влияющий как на работу отдельных электроприемников, так и на работу самой электрической сети.
Следует отметить, что в спектре сигнала напряжений сети, как правило, отсутствуют четные ВГ вследствие симметричности полупериодов напряжения относительно оси времени. При этом спектральный состав напряжений в сетях общего назначения можно охарактеризовать также и отсутствием постоянной составляющей в спектре. Однако значительное количество однофазных электроприемников с импульсными блоками питания в сетях 0,4 кВ, работающих в режиме глухозаземленной нейтрали, влечет за собой появление в спектре потребляемых токов ВГ нулевой последовательности (с нечетными номерами, кратными трем). В результате даже при относительно симметричной загрузке фаз имеют место значительные токи в нулевом проводнике, что не только приводит к дополнительным потерям, но и может стать причиной нарушения режима нейтрали в сети из-за обрыва (перегорания) нулевого проводника.
В настоящее время нормы качества электроэнергии (в т. ч. и к гармоническим составляющим) устанавливает ГОСТ 32144-2013 [1]. Одним из показателей качества электроэнергии (ПКЭ), относящихся к несинусоидальности напряжения, является суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения. Расчет данного ПКЭ производится в соответствии с ГОСТ 30804.4.7-2013 [2] посредством спектрального анализа сигнала напряжения с использованием алгоритмов дискретного преобразования Фурье (ДПФ). Формула расчета коэффициента выглядит следующим образом:
где: Ui – действующее значение i-й гармоники;
U1 – действующее значение 1-й (основной) гармоники.