3.3. Высшие гармоники тока и напряжения и мероприятия по их ограничению с помощью конденсаторных установок
В сетях переменного тока, питающих преобразовательные установки, не только ток, но и напряжение отличается от синусоидальных и содержит высшие гармонические.
Конденсаторные установки, подключенные к этим сетям, образуют контуры с малым сопротивлением для токов высших гармоник, которые, проходя по конденсаторам, могут вызвать повышенный их нагрев. Поэтому прежде чем принять решение об установке конденсаторов, надо проверить, значительны ли в сети уровни высших гармоник напряжения, которые к тому же могут увеличиваться в результате резонанса.
Кроме аналитических расчетов, которые являются обязательными для конденсаторной установки большой мощности, необходимо при подключении конденсаторных установок проверять ее воздействие на форму кривой тока и напряжения с помощью катодного осциллографа. Если в момент включения конденсаторных установок на экране осциллографа кривая напряжения искажается, это свидетельствует о перегрузке конденсаторной установки высшими гармониками, и следует предусмотреть соответствующую защиту установки.
Для предотвращения резонансных явлений последовательно с конденсаторной установкой включают реактор. Индуктивность реактора должна быть такой, чтобы для основной частоты установка компенсации имела емкостное сопротивление, а для высших гармонических составляющих—индуктивное сопротивление. Реактор несколько уменьшает реактивную мощность, отдаваемую установкой.
Например, для тяговых подстанций железнодорожного транспорта реактивное сопротивление реактора подбирается таким образом, чтобы при третьей гармонике (частота 150 Гц) оно было равно сопротивлению конденсаторных установок:
Сопротивление реактора при основной частоте составит
а общее сопротивление установки для частоты 50 Гц будет равно
Ток, проходящий через установку, равен
а мощность установки
Мощность конденсаторов составит
Следовательно, установленная мощность конденсаторов в этом случае должна быть на 12,5% больше реактивной мощности, отдаваемой установкой в сеть.
Следует иметь в виду, что напряжение на конденсаторах тоже получается на 12,5% выше, чем напряжение на щинах подстанции, к которым подключена установка,
