Влияние высших гармоник и их фильтрация

Развитие современных технологий полупроводников ведет все к более возрастающему количеству потребителей, управляемых тиристорами и преобразователями. К сожалению, преобразователи увеличивают значение индуктивной реактивной мощности и ухудшают несинусоидальную форму токовой кривой. Эти помехи питаемой сети ведут к повреждениям и ложным срабатываниям оборудования и приборов. Типичный ток преобразователя представляет собой наложения различных синусоидальных составляющих тока, т.е. основной сетевой частоты и определенного числа так называемых высших гармоник (в трехфазной сети в первую очередь гармоники 5-го, 7-го и 11-го порядков). Содержание высших гармоник ведет к повышению тока в конденсаторах, т.к. реактивное сопротивление конденсаторов с возрастанием частоты уменьшается. Параллельно с возрастанием тока в конденсаторах, который можно регулировать с помощью конструктивных мер, в неблагоприятных случаях в сетях могут возникнуть резонансные явления. Компенсационные конденсаторы и индуктивности трансформатора и сети представляют собой резонансный контур. Если собственная частота такого контура совпадет с частотой высших гармоник, то возможно возникновение колебаний со значительными сверхтоками и перенапряжениями. Это ведет к перегрузкам и повреждениям в электрических установках. Загрязнение сетей переменного тока высшими гармониками может вести к следующим последствиям:

• Снижение срока службы конденсаторов
• Преждевременное срабатывание контакторов и других предохранителей
• Выход из строя или ошибочная деятельность компьютеров, приводов двигателей, устройств освещения и др. чувствительных потребителей

Целью подключения дросселя (реактора) к конденсатору служит снижение резонансной частоты сети до значения, величина которого ниже значения наименьшей высшей гармоники данной сети. Этим предотвращается резонанс между конденсаторами и сетью, а значит и возрастание токов высших гармоник. Кроме того, такое включение имеет эффект фильтра, при котором уменьшается степень искажения напряжения. Рекомендуется в тех случаях, когда доля потребителей, загрязняющих сеть высшими гармониками, составляет более 20% всех потребителей сети. Резонансная частота конденсатора, включенного последовательно с дросселем, всегда лежит ниже частоты 5-ой гармоники. Для токов высших гармоник цепь фильтра представляет собой очень низкое полное сопротивление. Поэтому большая часть таких токов направляется в этот контур. Чтобы качественно проанализировать наличие гармонической составляющей необходимо произвести энергоаудит электрических сетей, который наше предприятие успешно осуществляет.