* По материалам XХ Студенческой международной заочной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. Технические науки», г. Новосибирск, 2014 г.
При проектировании схемы транспортировки электрической энергии промышленных предприятий в расчете нагрузок принимается допущение, что электроприемники, имеющие нелинейную вольт-амперную (вебер-амперную) характеристику, задаются без учета высших гармоник. Известно, что нагрузка, искажающая синусоидальность формы кривой напряжения и тока, влияет на распределение токов и величины потерь мощности и электрической энергии в токоведущих частях, на уровни напряжений в узлах электрических нагрузок.
Рассмотрим фрагмент системы электроснабжения (СЭС), представленный на рис. 1, где объект питается от ГПП-110/10 кВ по магистральной схеме. Поскольку помещения 1–3 являются потребителями III категории, электроснабжение осуществляется от однотрансформаторной ТП1, цех 2 и 3 питаются от силовых пунктов СП1 и СП2 соответственно.
Известно, что электроприемники в помещениях 1 и 3 не искажают синусоидальность формы кривой тока и напряжения. Электроприемники СП1 имеют нелинейную вольтамперную характеристику, что на рис. 2 отражено введением нелинейной нагрузки НН1.
Параметры элементов системы электроснабжения представлены в табл. 1.
Произведем расчет напряжений в узлах, токов в ветвях и потерь мощности в токоведущих частях СЭС, представленной на рис. 2. Расчет произведен по принципу наложения. Для этого необходимо построить схемы замещения для основной частоты (50 Гц) и для высших гармоник.
На рис. 3 представлена схема замещения без учета высших гармоник. В качестве источника бесконечной мощности условно принимаем секцию шин 10 кВ трансформаторной подстанции ТП1.
На рис. 4 представлена схема замещения на высших гармониках. Нелинейную нагрузку НН1, в соответствии с [1], можно представить источником тока с внутренним сопротивлением. В качестве нелинейной нагрузки примем 6-пульсный выпрямитель, чей спектр гармоник определяется как 6n ± 1, где n ∈ N. Для данного расчета в качестве исходного спектра гармоник примем 5-ю (250 Гц) и 7-ю (350 Гц) гармонику. Более высокими порядками гармоник пренебрегаем вследствие малости их амплитуд (табл. 2).