Разработка методики выявления и подавления феррорезонансных процессов в изолированных электротехнических комплексах и системах

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.

1. Valverde V., Mazon A. J., Zamora I., Buigues G. Ferroresonance in Voltage Transformers: Analysis and Simulations. Renewable Energy and Power Quality Journal. 2011. Vol. 1. P. 465–471. DOI: 10.24084/repqj05.317.

2. El-shafhy M. M., Abdel-hamed A. M., Badran E. A. Ferroresonance in Distribution Systems — State of the Art. Przegląd Elektrotechniczny. 2022. Vol. 1. P. 3–17. DOI: 10.15199/48.2022.11.01.

3. Косарев Б. А. Феррорезонансные перенапряжения в электроустановках 6-220 кВ: теория и результаты экспериментальных исследований // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2022. Т. 18, № 3–4. С. 45–55. DOI: 10.17122/1999-5458-2022-18-3-4-45-55. EDN: NLKJXJ.

4. Молодюк В. В., Илюшин П. В., Исамухамедов Я. Ш. [и др.]. Обзор трендов развития и опыта использования распределённых энергетических ресурсов по состоянию на 2024 г. // Энергетик. 2025. № 6. С. 59–62. EDN: BXUSUV.

5. Пат. 2811559 C1 Российская Федерация, МПК H02H 3/06. Способ защиты линий электропередачи и противоаварийного управления в электрических сетях с распределенной генерацией / Фишов А. Г., Осинцев А. А. № 2023114653; заявл. 05.06.2023; опубл. 15.01.2024, Бюл. № 2.

6. Колесников А. А., Куликов А. Л., Старшов И. С. Исследование возможности применения направленной логической защиты шин 6–10 кВ на подстанциях с распределенными источниками энергии // Релейная защита и автоматизация. 2025. № 2 (59). С. 10–17. EDN: QAXAYQ.

7. Falbo L., Algieri A. Experimental investigation on the performance of a micro-ORC system for different operating conditions. Journal of Physics: Conference Series. 2023. Vol. 2648. P. 012025. DOI: 10.1088/1742-6596/2648/1/012025.

8. Косарев Б. А., Кривальцевич С. В. Применение распределенной генерации электроэнергии для снижения нагрузки на системы электропитания радиостанций в периоды пиковой нагрузки // Радиотехника. 2021. Т. 85, № 10. С. 137–148. DOI: 10.18127/j00338486-202110-13. EDN: MOHHIH.

9. Jamil A., Tu W., Tahir M. [et al.]. A decentralized control strategy for optimal operation of multi-sources in shipboard power systems. Electrical Engineering. 2025. Vol. 107. P. 9591–9609. DOI: 10.1007/s00202-025-02990-3.

10. Yu Y., Guan Y., Kang W. [et al.]. A generic inertialresponse preserved active-damping control for grid-forming inverters emulating synchronous machines. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2024. Vol. 72 (6). P. 5897–5905. DOI: 10.1109/TIE.2024.3481992.

11. IEEE guide for protecting power transformers. IEEE Std C37.91™-2021 (Revision of IEEE Std C37.91-2008). URL: https://www.standards-global.com/wp-content/uploads/pdfs/preview/2086851 (accessed: 05.11.2025).

12. Eduful G., Fan Y., Abu-Siada A. Investigating ferroresonance susceptibility in various transformer configurations: A simulation based study. International Transactions on Electrical Energy Systems. 2025. DOI: 10.1155/etep/2736382.

13. Кажекин И. Е. Моделирование феррорезонансного контура в низковольтной судовой электросети с компенсированной нейтралью // Балтийский морской форум: материалы X Междунар. Балтийского морского форума. В 7 т. Калининград, 2022. Т. 2. С. 142–148. EDN: GPHUIP.

14. Тихомиров П. М. Расчет трансформаторов. 5-е изд., перераб. и доп. Москва: АльянС, 2013. 528 c. ISBN 9785903034604.