ТОКИ В КОНДЕНСАТОРНЫХ УСТАНОВКАХ И ДРУГИХ ЭЛЕМЕНТАХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРИ НАЛИЧИИ ИСТОЧНИКОВ ВЫСШИХ ГАРМОНИК
Расчет несинусоидальных токов в элементах электрической системы при наличии источников высших гармоник сходен с расчетом токов основной гармоники, но более сложен. Для каждой из гармоник, существующих в системе, производится отдельный расчет токов, и действующее значение несинусоидального тока в каждом элементе системы определяется как среднеквадратичное значение токов основной и высших гармоник (§ 2-3).
За источники высших гармоник принимаются не синхронные генераторы электростанций, а нелинейные элементы системы, создающие в ней высшие гармоники (ртутные выпрямители или силовые трансформаторы). При таком методе расчета вся остальная система, соединенная с источником высших гармоник (в том числе и синхронные генераторы электростанций) должна рассматриваться, как присоединенная к нему нагрузка. Этот метод расчета рассмотрен в [Л. 4-2 и Л. 10].
На рис. 4-1 изображена примерная эквивалентная схема электрической системы. На ней источник высших гармоник с э. д. с. Е (ртутновыпрямительная установка) и конденсаторная батарея емкостью С присоединены к одним и тем же сборным шинам. Индуктивностью L1 учтены элементы цепи, соединяющие источник высших гармоник со сборными шинами, например трансформаторы ртутновыпрямительной установки. Индуктивностью учтены элементы электрической сети, например трансформаторы и линии передачи, а также генераторы электрической станции, питающей систему, и электроприемники, присоединенные параллельно конденсаторной батарее. Элемент r изображает эквивалентное активное сопротивление ртутновыпрямительной установки, которое может рассматриваться как внутреннее сопротивление источника высших гармоник. Другие активные сопротивления схемой не учтены.
Реактивное сопротивление, индуктивного элемента электрической цепи прямо пропорционально порядку гармоники и считается при расчетах положительным, а реактивное сопротивление емкостного элемента обратно пропорционально порядку гармоники и считается отрицательным. Поэтому присоединение конденсаторной установки к системе, содержащей источник высших гармоник, может существенно увеличить токи некоторых гармоник как в самом источнике, так и в индуктивных элементах, а также вызвать перегрузку конденсаторов высшими гармониками. При этом в некоторых частях системы могут создаться условия, близкие к резонансу токов или к резонансу напряжений для каких-либо гармоник. Наличие в элементах системы активных сопротивлений, не учтенных схемой рис. 4-4, уменьшает токи высших гармоник.
Изменение рабочей схемы системы и параметров ее элементов может изменять в широких пределах загрузку конденсаторной установки и других элементов высшими гармониками. Поэтому явления, вызванные высшими гармониками, могут или усиливаться, или ослабевать при включении или отключении отдельных элементов системы (силовых трансформаторов, линий или электроприемников), при регулировании мощности конденсаторной установки, изменении схемы ее питания и т. п. Может наблюдаться также усиление одной гармоники одновременно с ослаблением другой гармоники [Л. 4-7].
Напряжение k-й гармоники на зажимах конденсаторной установки может быть выражено в любом случае через ток Ik этой гармоники:
