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, 2].
Нарушение нормального режима работы энергосистемы обусловлено значительной перегрузкой силового оборудования токами высших гармоник (ВГ) [3]. Большая часть оборудования – трансформаторы, двигатели, батареи статических конденсаторов, кабели – рассчитаны на работу от синусоидального напряжения и, как правило, не предусматривают дополнительного воздействия токов высших гармоник [3]. На практике такие просчеты влекут за собой серьезные технологические сбои и значительные экономические издержки.
При наличии ВГ в кривой напряжения процесс старения диэлектрика в батареях конденсаторов также протекает более интенсивно, чем при работе от синусоидального напряжения. Это можно объяснить тем, что физическо-химические процессы старения в диэлектриках значительно ускоряются при высоких частотах электрического поля. На старение влияет дополнительный нагрев, вызванный протеканием токов ВГ. Несмотря на то, что конденсаторные установки могут длительно работать при перегрузке током и напряжением, срок их службы в таких условиях значительно сокращается.
Поток отказов конденсаторов в составе УКРМ по отношению к заявленному их сроку службы неуклонно возрастает [2].
Из вышесказанного следует, что конденсаторные батареи подлежат дополнительной защите дросселями или фильтрами высших гармоник. При выборе мощности фильтра необходимо учесть долю тока основной гармоники и токов остальных ВГ [4], которые также попадают в фильтр. Также вопрос использования силовых фильтров поднимается в [5].
В условиях эксплуатации в рассматриваемой распределительной сети при достижении необходимой степени компенсации реактивной мощности появляется дополнительный переток токов высших гармоник, что значительно загружает установленные на подстанциях (ПС) и у потребителей конденсаторные установки (КУ) со стороны 6 и 0,4 кВ. Возникает неустойчивая работа КУ, обусловленная перегрузкой токами высших гармоник, генерируемых нелинейной нагрузкой и распространяющихся по питающей сети. Таким образом, в большей части возможных режимов КУ 0,4 кВ не способны обеспечить полную компенсацию реактивной мощности в узле нагрузки.