В структуре современного электропотребления неуклонно растет доля нелинейной нагрузки, прежде всего за счет широкого применения различного рода и назначения преобразователей на полупроводниковой элементной базе. Вследствие этого возрастает и ее негативное влияние на один из важнейших показателей качества электроэнергии – коэффициент искажения синусоидальной формы кривой напряжения. В свою очередь несинусоидальность напряжения негативно влияет на силовое оборудование, устройства релейной защиты, автоматику, средства телемеханики и связи.
Экономический ущерб от высших гармоник (ВГ) напряжения в системах электроснабжения обусловлен ухудшением условий функционирования оборудования энергосистем и потребителей, что приводит к повышенным потерям мощности, снижению надежности функционирования энергосистемы и сокращению срока службы оборудования. Задача повышения качества электроэнергии становится все более актуальной.
Несинусоидальность напряжения и тока вызывает дополнительные потери 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 [1]. Все это обусловлено тем, что большая часть оборудования – генераторы, трансформаторы, двигатели, кабели, УКРМ – проектируется для работы с синусоидальной формой кривых токов и напряжений. В их конструкции, как правило, не учитывается дополнительное воздействие токов высших гармоник, что в итоге нередко приводит к серьезным технологическим сбоям и значительным экономическим издержкам, учитывая неуклонный рост количества и мощности нелинейных аппаратов в электроэнергетике.
Перетоки мощности на высших гармониках в сети значительно загружают установленные на подстанциях (ПС) и у потребителей, батареи статических конденсаторов (БСК) со стороны 6 и 0,4 кВ соответственно. В связи с загрузкой токами ВГ в большей части возможных режимов БСК 0,4 кВ не способны обеспечить полную расчетную компенсацию реактивной мощности в узле нагрузки. При подключении автоматической системы управления ступеней БСК возникает переходной процесс, вызванный изменением параметров сети. В результате в конденсаторной установке помимо расчетных токов основной гармоники, на которые установка рассчитана, протекают дополнительные токи высших гармоник, что в итоге может привести к перегрузке БСК токами ВГ с выходом из строя автоматов и конденсаторов.