Косарев Борис Андреевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрическая техника»; старший научный сотрудник института радиофизики и физической электроники,
644050, г. Омск, пр. Мира, 11.
AuthorID (РИНЦ): 1097279.
ResearcherID: GLS-4596-2022.
Kosarev Boris Andreyevich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Electrical Engineering Department; Senior Researcher at the Institute of Radiophysics and Physical Electronics,
11, Mira Ave., Omsk, 644050.
AuthorID (RSCI): 1097279.
ResearcherID: GLS-4596-2022.
Статья посвящена разработке методики выявления и подавления феррорезонансных процессов в изолированных электротехнических комплексах и системах. Развитие распределительных сетей по принципу распределенной генерации позволяет уменьшить потери на передачу и организовывать изолированные от Единой энергетической системы электротехнические комплексы и системы. Одним из недостатков таких систем является более низкая динамическая устойчивость по сравнению с централизованным электроснабжением. Отклонения напряжения и частоты в изолированных комплексах и системах могут привести к насыщению магнитопроводов силовых трансформаторов, возникновению феррорезонанса. Данный вопрос представляется проблемным и малоизученным. Поэтому целью работы является разработка методики выявления и подавления феррорезонансных контуров в изолированных электротехнических комплексах и системах, которая учитывает режим насыщения силовых трансформаторов и отклонения напряжения и частоты от номинальных значений.
В работе приведен вывод выражений для расчета сопротивления намагничивающей ветви силового трансформатора в режиме насыщения и при отклонении напряжения частоты от номинальных значений. Описана методика выявления феррорезонансных процессов и оценки, направленных на их подавление управляющих воздействий по амплитудно-частотной характеристике сети.
Методика апробирована на примере электротехнического комплекса нефтегазодобывающего предприятия. Согласно расчетам, загрузка трансформатора 35/6 кВ на 12 % в режиме насыщения его магнитной системы соответствует возникновению параллельного феррорезонанса на частоте 47,3 Гц и последовательного феррорезонанса на частоте 72,2 Гц. Феррорезонансный процесс демпфируется при увеличении загрузки трансформатора. Расстройка феррорезонансного контура путем увеличения емкости установки поперечной емкостной компенсации с 13 мкФ до 26 мкФ соответствует смещению параллельного феррорезонанса на частоту 36,4 Гц, последовательного феррорезонанса — на частоту 55,7 Гц.
This article is devoted to the development of a methodology for identifying and suppressing ferroresonance processes in isolated electrical complexes and systems. The development of distribution networks based on the principle of distributed generation allows for the reduction of transmission losses and the organization of electrical complexes and systems isolated from the Unified Energy System. One of the disadvantages of such systems is their lower dynamic stability compared to centralized power supply. Voltage and frequency deviations in isolated complexes and systems can lead to saturation of the magnetic cores of power transformers, resulting in ferroresonance. This issue remains challenging and poorly understood. Therefore, the objective of this work is to develop a methodology for identifying and suppressing ferroresonance circuits in isolated electrical complexes and systems, taking into account the saturation mode of power transformers and deviations in voltage and frequency from their nominal values.
This paper presents the derivation of expressions for calculating the resistance of the magnetizing branch of a power transformer in saturation mode and when voltage and frequency deviate from their nominal values. A method for identifying ferroresonance processes and evaluating control actions aimed at suppressing them based on the amplitude-frequency characteristic of the network is described.
The method is tested using the example of an oil and gas production enterprise's electrical transformer substation. According to calculations, a 12 % load on a 35/6 kV transformer in saturation mode of its magnetic system corresponds to the formation of parallel ferroresonance at a frequency of 47.3 Hz and series ferroresonance at a frequency of 72.2 Hz. The ferroresonant process is damped as the transformer load increases. Detuning the ferroresonant circuit by increasing the capacitance from 13 μF to 26 μF corresponds to a shift of parallel ferroresonance to a frequency 36.4 Hz and series ferroresonance to a frequency of 55.7 Hz.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.