ОЦІНЮВАННЯ ВПЛИВУ ЗАЛИШКОВОГО НАМАГНІЧУВАННЯ АВТОТРАНСФОРМАТОРА НА УМОВИ РОЗВИТКУ РЕЗОНАНСНИХ ПЕРЕНАПРУГ

В. Г. Кузнецов; В. В. Кучанський; Ю. І. Тугай; В. В. Шевчук

doi:10.31649/1997-9266-2026-184-1-46-54

Автор(и)

В. Г. Кузнецов

Інститут електродинаміки Національної академії наук України, Київ

В. В. Кучанський

Інститут електродинаміки Національної академії наук України, Київ

Ю. І. Тугай

Інститут електродинаміки Національної академії наук України, Київ

В. В. Шевчук

Інститут електродинаміки Національної академії наук України, Київ

DOI https://doi.org/10.31649/1997-9266-2026-184-1-46-54

Ключові слова

автопараметричний резонанс елегазовий вимикач резонансні перенапруги залишкове намагнічування момент комутації керований пристрій комутації

Анотація

Описано застосування пристрою керованої комутації для вмикання однофазного автотрансформатора 750/330/15,75 кВ, потужністю 417 МВА в магістральній електричній мережі України. Основою дослідження стала розробка детальної моделі електромагнітних перехідних процесів автотрансформатора. Модель трансформатора містить точне відтворення гістерезису та залишкового намагнічування, що підтверджено за допомогою реальних осцилограм та даних виробника. У статті розглянуто застосування пристрою керованої комутації для вмикання автотрансформатора потужністю 417 МВА, напругою 750/330/15,75 кВ у магістральних електричних мережах. Розроблено методику оцінювання ступеня ризику резонансних перенапруг з урахуванням фазового кута вмикання та глибини насичення магнітопроводу. У роботі подано комплексне дослідження впливу залишкового намагнічування та кута вмикання вимикача на амплітуду й динаміку аперіодичної складової магнітного потоку під час комутації трансформаторів та автотрансформаторів високої й надвисокої напруги. Аналітично отримано залежність аперіодичної складової від миттєвого значення синусоїдальної складової та залишкового потоку, що дозволило встановити умову повної компенсації аперіодичної складової. На основі чисельних експериментів показано, що правильний вибір кута вмикання здатний практично повністю усунути аперіодичну складову, тоді як некероване вмикання формує кидки намагнічувального струму та перенапруги, амплітуда яких може бути у 200...250 разів більшою порівняно з керованими режимами. Моделювання підтвердило універсальний експоненційний характер затухання для всіх кутів вмикання та виявило домінувальний вплив початкової амплітуди. Результати демонструють критичну важливість оцінювання залишкового потоку та пофазної синхронізації моменту комутації для мінімізації перенавантажень, зниження ймовірності резонансних процесів і підвищення надійності роботи магістральних електричних мереж. Отримані залежності та запропонований алгоритм визначення оптимального кута вмикання формують теоретичну й практичну основу для впровадження пристроїв керованої комутації у мережах високої та надвисокої напруги, забезпечуючи поліпшення електромагнітної сумісності та збільшення ресурсу обладнання.

102 71

Як цитувати

[1]

«ОЦІНЮВАННЯ ВПЛИВУ ЗАЛИШКОВОГО НАМАГНІЧУВАННЯ АВТОТРАНСФОРМАТОРА НА УМОВИ РОЗВИТКУ РЕЗОНАНСНИХ ПЕРЕНАПРУГ», Вісник ВПІ, вип. 1, с. 46–54, Лют 2026, doi: 10.31649/1997-9266-2026-184-1-46-54.

Завантажити посилання

Біографії авторів

автор В. Г. Кузнецов, афіліація Інститут електродинаміки Національної академії наук України, Київ

д-р техн. наук, професор, член-кореспондент НАН України, головний науковий співробітник відділу оптимізації систем електропостачання

автор В. В. Кучанський, афіліація Інститут електродинаміки Національної академії наук України, Київ

д-р техн. наук, старший дослідник, завідувач відділу оптимізації систем електропостачання

автор Ю. І. Тугай, афіліація Інститут електродинаміки Національної академії наук України, Київ

д-р техн. наук, старший науковий співробітник, провідний науковий співробітник відділу оптимізації систем електропостачання

автор В. В. Шевчук, афіліація Інститут електродинаміки Національної академії наук України, Київ

д-р філософії з електричної інженерії, відділу оптимізації систем електропостачанн

Посилання

V. Kuchanskyy, “Criteria of resonance overvoltages occurrence in abnormal conditions of extra high voltage transmission lines,” Visnyk naukovykh prats Vinnytskoho Nastionalnoho Tekhnichnoho Universytetu, no. 4, pp. 51-54, 2016.

I. Hunko, V. Kuchanskyi, A. Nesterko, and O. Rubanenko, Modes of Electrical Systems and Grids with Renewable Energy Sources. LAMBERT Academic Publishing, 2019, p. 184, ISBN 978–613–9–88956–3.

В. Г. Кузнецов, В. В. Кучанський, і Ю. І. Тугай, «Використання штучної нейронної мережі для визначення характеристик анормальних перенапруг,» Праці Інституту електродинаміки Національної академії наук України, зб. наук. пр., № 31, с. 5-11, 2012.

Ю. І. Тугай, В. В. Кучанський, і Р. В. Пляшко, «Дослідження впливу параметрів ЛЕП НВН на анормальні перенапруги,» Праці Інституту електродинаміки НАН України, № 37, с. 17-21, 2014.

V. Kuchanskyy, and O. Rubanenko, “Influence assessment of autotransformer remanent flux on resonance overvoltage,” UPB Scientific Bulletin, Series C: Electrical Engineering and Computer Science, no. (83) 3, pp. 233-250, 2020.

Ю. І. Тугай, В. В. Кучанський, і Ю. Г. Лиховид, «Вплив початкових умов на перехідні процеси при комутаціях автотрансформаторів,» Вісник Харківського національного технічного університету імені Петра Василенка “Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК України”, № 203, с. 59-60, 2019.

V. Kuchanskyy, O. Rubanenko, and I. Hunko, “Autoparametric self-excitation of even harmonics in extra high voltage transmission lines,” in Proceedings of the 2021 IEEE Power & Energy Society / Industry Applications Society PowerAfrica Conference, 2021, pp. 1-5.

В. В. Кучанський, і Д. О. Малахатка, Заходи та технічні засоби підвищення ефективності режимів роботи магістральних електричних мереж, моногр. Вінниця, Україна: ГО «Європейська наукова платформа», 2021, 120 с. https://doi.org/10.36074/ztzperrmrm-monograph .

В. Г. Кузнецов, Ю. І. Тугай, і В. В. Кучанський, Анормальні перенапруги в магістральних електричних мережах з джерелами спотворень, моногр. Одеса, Україна: Вид. дім “Гельветика”, 2025, 170 с. https://doi.org/10.35668/978-617-554-449-5 .

C. Wei, X. Li, M. Yang, Z. Ma, and H. Hou, “Novel remanence determination for power transformers based on magnetizing inductance measurements,” Energies, no. 12 (24), Art. no. 4616, 2019. https://doi.org/10.3390/en12244616 .

N. Chiesa, and H. K. Høidalen, “Novel approach for reducing transformer inrush currents: laboratory measurements, analytical interpretation and simulation studies,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 25, pp. 2609-2616, 2010.

Y. M. Xing, J. Luo, J. P. Zhou, Z. B. Xiong, and M. Cai, “Estimation of remanence in transformer core,” Power System Technology, no. 35, pp. 169-172, 2011.

Q. Wang, Y. Ren, Y. Wang, C. Liu, and S. Wu, “Residual flux measurement of single-phase transformers based on equivalent resistance,” ACES Journal, no. 38 (7), pp. 539-548, 2023.

E. Cardelli, A. Faba, and F. Tissi, “Prediction and control of transformer inrush currents,” IEEE Transactions on Magnetics, no. 51 (3), pp. 1-4, 2015.

W. Q. Ge, Y. H. Wang, X. G. Chen, S. X. Xiao, X. G. Yang, and D. N. Lv, “Method to measure and weaken the residual flux of the power transformer core,” Transactions of China Electrotechnical Society, no. 30, pp. 10-16, 2015.

F. B. Tao, G. Zhang, J. S. Li, C. Wei, Y. C. Lu, and P. Wu, “Remanent magnetism estimation of transformer core based on local hysteresis loop slope,” Transformer, no. 56, pp. 27-33, 2019.

Y. Corrodi, K. Kamei, H. Koyama, H. Ito, and T. Goda, “Influence of system transients on the residual flux of an unloaded transformer,” in Proceedings of the IEEE Power & Energy Society General Meeting, Detroit, MI, USA, Jul. 24-28, 2011, pp. 1-7.

Z. Chang, Z. Zhang, W. Tan, and G. Song, “A novel phase-selective switching method for suppressing magnetizing inrush current in Dyn11 distribution transformers,” in Proceedings of the 2025 IEEE International Conference on Power Systems and Smart Grid Technologies (PSSGT), 2025, pp. 61-65.

J. Mitra, X. Xu, and M. Benidris, “Reduction of three-phase transformer inrush currents using controlled switching,” IEEE Transactions on Industry Applications, no. 56 (1), pp. 890-897, 2020.

K. Zhu, and P. W. T. Pong, “Curved trapezoidal magnetic flux concentrator design for current measurement of multi-core power cable with magnetic sensing,” IEEE Transactions on Magnetics, no. 55 (4), pp. 1-9, 2019.