# Феррорезонанс в трансформаторах напряжения: объяснение

> Источник: https://voltgrids.com/ru/blog/ferroresonance-in-voltage-transformers-explained/
> Published: 2026-04-11T02:43:30+00:00
> Modified: 2026-05-10T02:39:39+00:00
> Agent JSON: https://voltgrids.com/ru/blog/ferroresonance-in-voltage-transformers-explained/agent.json
> Agent Markdown: https://voltgrids.com/ru/blog/ferroresonance-in-voltage-transformers-explained/agent.md

## Резюме

Узнайте о причинах возникновения феррорезонанса в трансформаторах напряжения и стратегиях его устранения, чтобы предотвратить катастрофическое разрушение изоляции. В этом комплексном руководстве рассматриваются конфигурации сети, подверженные риску, методы идентификации и проверенные решения, такие как демпфирующие резисторы с разомкнутым треугольником и антиферрорезонансные конструкции для обеспечения надежности энергосистемы и защиты оборудования.

## Media

- YouTube: https://youtu.be/uR2l9BX94h0
- SoundCloud: https://soundcloud.com/bepto-247719800/ferroresonance-in-voltage/s-Utwm6nX585H?si=a3ad5f212c3e4a78bbfcd67bc4f15659&utm_source=clipboard&utm_medium=text&utm_campaign=social_sharing

## Статья

![JLSZW-10/GY Открытый сухой тип комбинированный CT PT измерительный блок 10 кВ Трехфазное высокое напряжение - литье эпоксидной смолы 5-400/5A 300VA Предельный выход 0.2S/0.5 Класс Закрытый железный ящик 12/42/75 кВ Изоляция GB17201 GB1208 GB1207](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/01/JLSZW-10GY-Outdoor-Dry-Type-Combined-CT-PT-Metering-Box-10kV-Three-Phase-High-Voltage.jpg)

[Калькулятор коэффициента PT / VT](https://voltgrids.com/ru/tools/pt-vt-ratio-calculator/)

## Введение

Трансформатор напряжения, который вчера работал нормально, сегодня утром оказывается сгоревшим до неузнаваемости - при этом в реле защиты нет ни одной записи о неисправности, ни одного срабатывания по току, ни одного внешнего повреждения окружающего оборудования. Операторы подстанции в недоумении. Инженер по защите подозревает нарушение изоляции. Но истинная причина - нечто гораздо более коварное, и она была заложена в схему задолго до выхода трансформатора из строя: феррорезонанс.

**Феррорезонанс в трансформаторах напряжения - это нелинейное резонансное явление, которое возникает, когда насыщающийся магнитопровод трансформатора [взаимодействует с емкостью подключенной сети](https://en.wikipedia.org/wiki/Ferroresonance_in_electricity_networks)[1](#fn-1) - Вызывают устойчивые, хаотические перенапряжения и сверхтоки, которые могут в 3-5 раз превышать нормальные рабочие уровни, вызывая катастрофическое разрушение изоляции, тепловое разрушение и нарушение работы системы защиты без срабатывания обычной защиты от сверхтоков.**

Я расследовал случаи феррорезонанса в промышленных сетях MV в Европе, на Ближнем Востоке и в Юго-Восточной Азии, и картина удивительно постоянна: изменение конфигурации сети - подключение кабеля, переключение, однофазное замыкание - вызывает резонансное состояние, которое не было предусмотрено первоначальным проектом. Результат - разрушенный трансформатор напряжения, сбитая с толку система защиты и команда инженеров, ищущая ответы не там, где нужно. В этой статье вы получите полную картину: что такое феррорезонанс, почему он возникает, как его распознать и - самое главное - как исключить его из проекта вашей сети. 🔍

## Оглавление

- [Что такое феррорезонанс и чем он отличается от линейного резонанса?](#what-is-ferroresonance-and-how-does-it-differ-from-linear-resonance)
- [Что вызывает феррорезонанс в трансформаторах напряжения и какие конфигурации сети наиболее уязвимы?](#what-causes-ferroresonance-in-voltage-transformers-and-which-network-configurations-are-most-vulnerable)
- [Как определить условия феррорезонанса и выбрать правильную спецификацию VT?](#how-do-you-identify-ferroresonance-conditions-and-select-the-right-vt-specification)
- [Каковы проверенные стратегии смягчения феррорезонанса в сетях МВ?](#what-are-the-proven-mitigation-strategies-for-ferroresonance-in-mv-networks)
- [Вопросы и ответы о феррорезонансе в трансформаторах напряжения](#faqs-about-ferroresonance-in-voltage-transformers)

## Что такое феррорезонанс и чем он отличается от линейного резонанса?

![Инфографика с техническим сравнением линейного резонанса и феррорезонанса. В верхней части показаны предсказуемые, плавные синусоидальные волны и постоянная модель LC-контура. В нижней части показаны хаотические формы волн, несколько стабильных рабочих состояний, квазипериодические режимы и сечение насыщения сердечника трансформатора напряжения, подчеркивающие непредсказуемую и опасную природу феррорезонанса, возникающего в результате нелинейного насыщения сердечника.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/04/Visual-Comparison-Linear-Resonance-vs.-Ferroresonance-in-Power-Systems-1024x687.jpg)

Визуальное сравнение - линейный резонанс и феррорезонанс в энергосистемах

Чтобы понять, что такое феррорезонанс, нужно сначала понять, почему он принципиально отличается от классического резонанса, с которым инженеры-электрики сталкиваются в теории цепей. Линейный резонанс предсказуем, поддается расчету и происходит на одной четко определенной частоте. Феррорезонанс не имеет ничего подобного - и именно эта непредсказуемость делает его таким опасным. ⚙️

### Классический линейный резонанс против феррорезонанса

В стандартном LC-контуре резонанс возникает на одной частоте:

fрезонанс=12πLCf_{\text{резонанс}} = \frac{1}{2\pi \sqrt{LC}}

На этой частоте индуктивная и емкостная реакции равны и противоположны, а импеданс цепи падает до резистивного минимума. Это поведение полностью предсказуемо - учитывая L и C, вы можете точно рассчитать, когда и при какой амплитуде наступит резонанс.

Феррорезонанс заменяет линейную индуктивность L на **нелинейная, насыщающаяся индуктивность** - намагничивающая индуктивность сердечника трансформатора напряжения. Эта единственная подстановка меняет весь математический характер задачи:

| Недвижимость | Линейный резонанс | Феррорезонанс |
| Индуктивность | Постоянный (линейный) | Переменная (нелинейная, зависящая от ядра) |
| Резонансная частота | Одно фиксированное значение | Несколько возможных значений |
| Амплитуда | Предсказуемость, расчетливость | Хаотичный, непредсказуемый |
| Триггер | Требуется точное соответствие частоты | Может срабатывать при переходных процессах |
| Стабильные состояния | Одна стабильная рабочая точка | Несколько сосуществующих стабильных состояний |
| Демпфирующий эффект | Пропорционально уменьшает амплитуду | Не может предотвратить устойчивые колебания |
| Самостоятельная работа | Нет - требуется постоянное возбуждение | Да - может быть самодостаточным |

### Нелинейное ядро: Почему ВЦ уникально уязвимы

Трансформаторы напряжения проектируются так, чтобы их сердечники работали при относительно высокой плотности потока - вблизи точки колена кривой намагничивания B-H - для достижения точного измерения напряжения в широком диапазоне. Такой выбор конструкции, необходимый для обеспечения точности измерений, одновременно делает сердечники ТН весьма восприимчивыми к феррорезонансу, поскольку:

- Индуктивность намагничивания сердечника резко изменяется в зависимости от уровня потока
- Небольшое увеличение приложенного напряжения может привести сердечник в состояние насыщения
- После насыщения эффективная индуктивность резко падает, сдвигая резонансное состояние
- Схема может переходить в новое стабильное рабочее состояние при гораздо более высоком уровне напряжения

### Проблема множественных стабильных состояний

Наиболее опасной характеристикой феррорезонанса является наличие **несколько стабильных рабочих состояний** для той же конфигурации схемы. Нелинейная характеристика V-I насыщающегося сердечника VT дает свернутую кривую отклика с тремя точками пересечения на линии емкостной нагрузки:

- **Штат 1:** Нормальная рабочая точка - низкое напряжение, низкий ток, линейный режим работы сердечника
- **Штат 2:** Нестабильная точка перехода - никогда не наблюдалась на практике
- **Штат 3:** Рабочая точка феррорезонанса - высокое напряжение, высокий ток, насыщенный сердечник

Цепь может перейти из состояния 1 в состояние 3 в ответ на переходное возмущение - переключение, неисправность, разряд молнии - и затем оставаться в состоянии 3 неопределенно долгое время, даже после того, как триггерное событие прошло. Именно поэтому феррорезонанс является самоподдерживающимся: схема нашла новое устойчивое равновесие, для поддержания которого не требуется первоначальный триггер.

### Режимы феррорезонанса

Феррорезонанс проявляется в четырех различных режимах, каждый из которых имеет характерные волновые сигналы:

| Режим | Содержание частоты | Характер волны | Типичный триггер |
| Фундаментальный режим | Частота питания (50/60 Гц) | Искаженная синусоида, продолжительная | Однофазное переключение |
| Субгармонический режим | fn/n (например, 16,7 Гц, 25 Гц) | Периодические, низкочастотные колебания | Подача напряжения на кабель |
| Квазипериодический режим | Несколько частот | Сложный, нерегулярный | Изменение конфигурации сети |
| Хаотический режим | Широкополосный спектр | Совершенно нерегулярный, непредсказуемый | Несколько одновременных триггеров |

## Что вызывает феррорезонанс в трансформаторах напряжения и какие конфигурации сети наиболее уязвимы?

![Современная инфографика, иллюстрирующая риск феррорезонанса, связанный с тремя различными конфигурациями заземления электропитания. На вертикальных панелях сравниваются системы с изолированной нейтралью (IT), резонансным заземлением (катушка Петерсена) и сплошным заземлением. На стилизованных диаграммах показаны резонансные контуры, однофазные коммутационные операции и измерители риска (от самого высокого до самого низкого). На вспомогательной боковой панели перечислены "инициирующие события" с пиктограммами (однофазный разъединитель, предохранитель, включение, устранение неисправности и т. д.) и наглядно показано сравнение зарядной емкости воздушной линии и подземного кабеля (в 10-50 раз выше) как основной опасности.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/04/Infographic-Comparison-of-Ferroresonance-Risk-in-Power-System-Grounding-Configurations-1024x687.jpg)

Инфографическое сравнение риска феррорезонанса в конфигурациях заземления энергосистем

Феррорезонанс не возникает случайно - для его возникновения требуется одновременное наличие определенной комбинации условий в цепи. Понимание этих условий является основой как для оценки рисков, так и для их предотвращения. 🔬

### Три основных ингредиента

Для каждого случая феррорезонанса необходимо наличие всех трех следующих условий:

**1. Насыщенная нелинейная индуктивность:**
Магнитопровод трансформатора напряжения. Электромагнитные ТН (индуктивные ТН) восприимчивы по своей природе. Емкостные трансформаторы напряжения (ТН) имеют принципиально иную топологию схемы, которая обеспечивает естественную невосприимчивость к большинству режимов феррорезонанса.

**2. Емкость, включенная последовательно или параллельно:**
Емкость может возникать из нескольких источников:

- Емкость зарядки подземного кабеля (наиболее распространена в сетях среднего напряжения)
- Паразитная емкость сборных шин и распределительных устройств
- Градация конденсаторов в автоматических выключателях и разъединителях
- Конденсаторные батареи для коррекции коэффициента мощности
- Шунтирующая емкость воздушных линий

**3. Цепной путь с малыми потерями:**
Феррорезонанс поддерживается за счет обмена энергией между нелинейной индуктивностью и емкостью. Достаточное демпфирующее сопротивление в цепи предотвратит устойчивые колебания - но многие конфигурации сети MV, особенно системы с изолированной нейтралью и слабонагруженные кабельные сети, обеспечивают очень малое естественное демпфирование.

### Сетевые конфигурации с наибольшим риском возникновения феррорезонанса

**Изолированные нейтральные (ИТ) системы - самый высокий риск:**
В сети MV с изолированной нейтралью емкость фазы-земли кабельной сети образует [прямой резонансный контур с намагничивающей индуктивностью VT](https://webstore.iec.ch/publication/28613)[2](#fn-2). Однофазные переключения - размыкание одной фазы разъединителя, в то время как две другие остаются замкнутыми - прикладывают полное напряжение сети к ТН через емкость кабеля, создавая идеальные условия феррорезонанса.

**Системы с резонансным заземлением (катушка Петерсена) - высокий риск:**
Катушка Петерсена настроена на компенсацию емкости сети, поэтому остаточная емкость после компенсации очень мала. Эта небольшая остаточная емкость может войти в резонанс с намагничивающей индуктивностью VT на частоте питания или вблизи нее - особенно опасное состояние, поскольку резонанс близок к основной моде.

**Надежно заземленные системы - меньший риск (но не защита):**
Твердое заземление обеспечивает низкоомный путь, который значительно ослабляет феррорезонанс. Однако феррорезонанс все же может возникать при переключениях, которые временно изолируют ТН от опорного заземления, или в системах с кабельным питанием и высокой зарядной емкостью.

### Триггерные события

| Триггерное событие | Риск феррорезонанса | Пояснение |
| Работа однофазного разъединителя | Очень высокий | Временно подает напряжение только через емкость |
| Работа с однофазным предохранителем | Очень высокий | Создает несимметричную емкостную связь |
| Подача напряжения на кабель с подключенным ТН | Высокий | Емкость кабеля заряжается через намагничивающую ветвь VT |
| Устранение однофазного замыкания на землю | Высокий | Внезапное перераспределение напряжения между здоровыми фазами |
| Подача напряжения на трансформатор | Средний | Пусковой ток вводит сердечник VT в насыщение |
| Молния или коммутационный перенапряжение | Средний | Переходный процесс переводит цепь из нормального в феррорезонансное состояние |

### Почему подземные кабельные сети представляют особую опасность

Распространение подземных кабельных сетей в современных системах распределения электроэнергии резко повысило риск возникновения феррорезонанса по сравнению с традиционными системами воздушных линий. Причина проста: подземные кабели имеют [В 10-50 раз большая емкость на единицу длины по сравнению с аналогичными воздушными линиями.](https://standards.ieee.org/ieee/C57.105/)[3](#fn-3).

Типичный XLPE-кабель 11 кВ имеет зарядную емкость 0,2-0,4 мкФ/км. Таким образом, кабель длиной 5 км вносит в сеть емкость 1-2 мкФ - более чем достаточно для образования резонансного контура с индуктивностью намагничивания стандартного электромагнитного ТН на частоте питания.

**История клиента:** Инженер по защите по имени Дэвид, управляющий промышленной подстанцией 33 кВ на нефтехимическом комплексе в Роттердаме (Нидерланды), столкнулся с тремя отказами ТН за восемнадцать месяцев - все на одной и той же секции шин, питаемой подземным кабелем длиной 4,2 км. Каждый отказ произошел во время переключения, без регистрации неисправностей и отключения сверхтока. Анализ, проведенный после инцидента, выявил причину феррорезонанса: емкость кабеля (всего 1,68 мкФ) резонировала с намагничивающей индуктивностью ТН на частоте 47 Гц - достаточно близко к основной частоте, чтобы поддерживать колебания неограниченно долго. Изоляция ТН разрушалась под воздействием постоянного перенапряжения 2,8 на единицу. Компания Bepto поставила запасные ТН с установленными на заводе демпфирующими резисторами во вторичной обмотке открытого треугольника, что позволило устранить все последующие случаи феррорезонанса. ✅

## Как определить условия феррорезонанса и выбрать правильную спецификацию VT?

![Техническая инфографика, описывающая количественный инженерный процесс оценки риска феррорезонанса и выбора трансформатора напряжения. Композиция состоит из четырех отдельных панелей, которые направляют пользователей по многоступенчатой схеме, основанной на численных данных, для целей проектирования и закупок. Они включают панели, иллюстрирующие расчет емкости сети, определение зоны риска критической емкости с помощью графика и формулы, сравнение риска для различных конфигураций заземления нейтрали (изолированная, Петерсена, высоковольтная, сплошная), а также выбор между стандартными электромагнитными ТН, антиферрорезонансными конструкциями и принципиально невосприимчивыми емкостными трансформаторами напряжения (CVT). Общая эстетика - профессиональная, современная и ориентированная на данные, со светящимися трассами схем и потоками цифровой информации. Люди отсутствуют.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/04/Engineering-Framework-for-Quantitative-Ferroresonance-Risk-Assessment-and-VT-Specification-in-Power-Networks-1024x687.jpg)

Инженерная основа для количественной оценки риска феррорезонанса и спецификации ТН в электрических сетях

Оценка риска феррорезонанса - это количественный инженерный процесс, а не качественное суждение. Приведенная ниже схема дает вам инструменты для оценки риска до того, как оборудование будет определено и установлено, а не после первого отказа ТН. 📐

### Шаг 1: Определите емкость сети

Рассчитайте общую емкость фаза-земля в точке установки ТН:

Cвсего=Cкабель+Cшина+Cраспределительное устройство+CдругиеC_{\text{total}} = C_{\text{cable}} + C_{\text{шина}} + C_{\text{коммутационное оборудование}} + C_{\text{прочее}}

Для кабельных сетей:
Cкабель=cконкретный×LкабельC_{\text{cable}} = c_{\text{specific}} \times L_{\text{cable}}

Где c_specific - емкость кабеля на единицу длины (из технического описания кабеля, обычно 0,15-0,45 мкФ/км для кабелей MV XLPE), а L_cable - общая длина подключенного кабеля в км.

### Шаг 2: Определите диапазон критической емкости

Зона риска феррорезонанса определяется диапазоном емкости, в котором емкостное сопротивление сети может резонировать с намагничивающим сопротивлением ТН на частоте питания или вблизи нее:

Cкритический=1ω2×LmC_{\text{критический}} = \frac{1}{\omega^{2} \times L_{m}}

Где Lm - намагничивающая индуктивность ТН (можно получить из данных испытаний на потери холостого хода или спецификации намагничивающего тока). Если C_total находится в пределах 0.1×Cкритический;на;10×Cкритический0,1 \times C_{\text{critical}} ;\text{to}; 10 \times C_{\text{critical}}, Риск феррорезонанса является значительным, и требуются меры по его снижению.

### Шаг 3: Оцените конфигурацию заземления нейтрали

| Заземление нейтрали | Риск феррорезонанса | Рекомендуемый тип ТН |
| Изолированный (ИТ) | Очень высокий | CVT или VT с демпфирующим резистором |
| Резонансное заземление (катушка Петерсена) | Высокий | VT с демпфирующим резистором, антиферрорезонансная конструкция |
| Высокоомное заземление | Средний и высокий | VT с демпфирующим резистором |
| Низкоимпедансное заземление | Средний | Стандартный ТН со вторичной обмоткой с открытым треугольником |
| Надежно заземлен | Низкий | Стандартный VT - проверка для применения с кабельным питанием |

### Шаг 4: Выберите тип ТН на основе оценки риска

**Электромагнитный ТН (индуктивный ТН) - стандартный дизайн:**

- Чувствительность к феррорезонансу в изолированных и резонансных заземленных сетях
- Требуются дополнительные меры по смягчению последствий (демпфирующие резисторы, антиферрорезонансные устройства)
- Более низкая стоимость, подходит для систем со сплошным заземлением и низкой емкостью кабеля

**Электромагнитный ТН с антиферрорезонансной конструкцией:**

- Сердечник разработан для работы при более низкой плотности потока - [обычно 60-70% от плотности потока, используемой в обычных конструкциях](https://e-cigre.org/publication/419-ferroresonance-in-power-systems)[4](#fn-4)
- Увеличенная индуктивность намагничивания снижает риск возникновения резонанса
- Подходит для применения в изолированных нейтральных системах со средней степенью риска

**Емкостной трансформатор напряжения (CVT):**

- Принципиально другая топология схемы - емкостной делитель с промежуточным трансформатором
- Невосприимчивость к большинству режимов феррорезонанса благодаря последовательному конденсатору в первичной цепи
- Предпочтительно для систем ВН и СНН (≥66 кВ) и конфигураций МВ с высоким уровнем риска
- Более высокая стоимость, но полностью исключается риск феррорезонанса

**История клиента:** Сара, менеджер по закупкам EPC-подрядчика в Сингапуре, работающего с промышленной распределительной системой 22 кВ для предприятия по производству полупроводников, первоначально выбрала стандартные электромагнитные ТН во всех распределительных устройствах. Сеть состояла из 8,5 км подземных кабелей с изолированной нейтралью - типичный сценарий риска феррорезонанса. Команда инженеров Bepto отметила этот риск во время технической экспертизы и рекомендовала антиферрорезонансные ТН с установленными на заводе демпфирующими резисторами с открытым треугольником. Дополнительные затраты составили менее 8% от общего бюджета на закупку ТН. Установка проработала три года без единого отказа ТН или возникновения феррорезонанса. 💡

### Шаг 5: Проверьте требования к окружающей среде и установке

- **Установка вне помещений во влажной или прибрежной среде:** Минимум IP65, клеммные коробки из нержавеющей стали, корпус из гидрофобного силиконового изолятора
- **Окружающая среда с высоким уровнем загрязнения (промышленная, химическая):** Расстояние ползучести ≥ 25 мм/кВ, класс загрязнения IV
- **Высотные установки (>1000 м):** Применяйте поправочные коэффициенты IEC на высоту для диэлектрической прочности
- **Сейсмические зоны:** Убедитесь в том, что номинальная механическая прочность соответствует IEC 60068-3-3

## Каковы проверенные стратегии смягчения феррорезонанса в сетях МВ?

![Современная техническая инфографика, иллюстрирующая многоуровневые инженерные стратегии по снижению феррорезонанса в сетях среднего напряжения (ССН). Композиция разделена на секции с плавными геометрическими линиями и светящимися потоками данных, демонстрирующими различные уровни защиты без людей. Центральная колонка контрастирует изоляционные системы (IT) (красное предупреждение) с заменой на низкоимпедансные заземленные / NER (зеленый экран) с призывами к модификации заземления нейтрали. Ниже, в разделе оптимизации последовательности коммутации, противопоставляется работа однофазного разъединителя (перечеркнуто) и одновременная работа трехфазного автоматического выключателя (зеленая галочка). Справа в окошках с надписями подробно описано "Проектирование антиферезонансного трансформатора" со сравнением сердечников и снижением плотности потока. Ниже, в разделе "УСТРОЙСТВА И ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕХОДОВ", показано сечение МУВ, зажимающего переходной скачок, с надписью "ЗАЩИТНЫЙ, А НЕ ПРЕДОТВРАТИТЕЛЬНЫЙ". В верхней части раздела "Вторичный демпфирующий резистор OPEN-DELTA" показан физический блок резисторов с проводами и обозначенными значениями, а также стилизованный график, показывающий "НЕПРОТЕКШИЕ ОСЦИЛЛЯЦИИ" (хаотичные) против "СТАБИЛЬНОЙ РАБОТЫ С ДЕМПФИРОВАНИЕМ" (чистая синусоидальная волна).](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/04/Comprehensive-Infographic-of-Layered-Ferroresonance-Mitigation-Strategies-in-MV-Power-Systems-1024x687.jpg)

Всеобъемлющая инфографика по стратегиям смягчения многослойного феррорезонанса в системах электроснабжения среднего напряжения

Устранение феррорезонанса не является единым решением - это многоуровневая инженерная стратегия, направленная на борьбу с явлением на уровне схемы, оборудования и эксплуатации одновременно. Наиболее эффективные схемы защиты сочетают в себе несколько уровней смягчения. 🛡️

### Стратегия смягчения последствий 1: вторичный демпфирующий резистор с открытым треугольником

Наиболее широко применяемый и экономически эффективный способ смягчения электромагнитных ТН в сетях среднего напряжения. Принцип действия прост: подключите резистор через открытый угол вторичной обмотки открытого треугольника (разорванного треугольника), чтобы обеспечить непрерывный путь рассеивания энергии, который предотвращает устойчивые колебания феррорезонанса.

**Выбор размера резистора:**
Демпфирующий резистор должен быть подобран таким образом, чтобы обеспечить достаточное демпфирование без перегрузки вторичной обмотки ТН в условиях замыкания на землю (когда напряжение разомкнутого треугольника возрастает до 3× нормального):

Rдемпфирование=(3×Vвторичный, номинальный)2PVT, тепловой пределR_{\text{демпфирование}} = \frac{\left(3 \times V_{\text{вторичный,номинальный}}\right)^{2}}{P_{\text{VT,тепловой предел}}}

Типичные значения варьируются от **25Ω - 100Ω** для стандартных MV VTs, с мощностью **50 Вт - 200 Вт** непрерывный.

**Важные ограничения:**

- Резистор должен быть постоянно подключен - его отключение во время нормальной работы не соответствует его назначению
- Значение резистора должно быть проверено в соответствии с характеристикой намагничивания конкретного ТН - слишком высокое сопротивление обеспечивает недостаточное демпфирование, слишком низкое перегружает обмотку ТН

### Стратегия смягчения 2: Антиферрорезонансная конструкция ядра ТН

Современные антиферрорезонансные ТТ используют конструкции сердечников, которые работают при значительно меньшей плотности потока, чем стандартные ТТ - обычно 60-70% от плотности потока, используемой в обычных конструкциях. Это позволяет отодвинуть рабочую точку дальше от точки спада насыщения, увеличивая запас по напряжению до возникновения феррорезонанса.

Ключевые особенности дизайна:

- **Увеличенное сечение сердечника** - уменьшает плотность потока при номинальном напряжении
- **Высококачественная зернистая кремнистая сталь** - Более резкая точка сгиба, более предсказуемое поведение насыщенности
- **Оптимизированная геометрия намотки** - уменьшает индуктивность утечки, которая может привести к резонансу

### Стратегия смягчения последствий 3: модификация заземления нейтрали

Изменение схемы заземления нейтрали сети является наиболее кардинальным способом устранения последствий - оно направлено на устранение первопричины, а не симптома:

- **Преобразование из изолированного в низкоомный заземленный:** Значительно снижает риск феррорезонанса, обеспечивая низкоомный путь, который гасит колебания
- **Нейтральный заземляющий резистор (NER):** Добавление сопротивления между нейтральной точкой и землей обеспечивает демпфирование без последствий для тока повреждения при сплошном заземлении.
- **Детунизация катушки Петерсена:** В резонансных заземленных системах регулировка индуктивности катушки в сторону от точного резонанса снижает риск возникновения феррорезонанса в основной моде.

### Стратегия смягчения последствий 4: оптимизация последовательности переключения

Многие случаи феррорезонанса вызываются определенными последовательностями переключений, которых можно избежать с помощью эксплуатационных процедур:

- **Всегда переключайте три фазы одновременно** - избегать однофазных коммутаций в цепях с ТН в системах с изолированной нейтралью
- **Обесточьте ТН перед переключением кабеля** - отсоединять ТН от шин перед подачей или снятием напряжения с длинных кабельных фидеров
- **Используйте автоматические выключатели вместо разъединителей** - автоматические выключатели прерывают все три фазы одновременно, устраняя несимметричное включение, вызывающее феррорезонанс

### Стратегия смягчения последствий 5: Ограничители перенапряжения и защита от перенапряжения

Хотя ограничители перенапряжения не предотвращают феррорезонанс, они обеспечивают последнюю линию защиты от перенапряжений, которые он вызывает:

- Установите **[металлооксидные ограничители перенапряжения (MOV)](https://webstore.iec.ch/publication/61413)**[5](#fn-5) непосредственно на клеммах первичной обмотки ТН
- Выбирайте номинальную мощность разрядника в зависимости от длительности феррорезонансного перенапряжения - стандартные молниеотводы могут оказаться недостаточными для длительного феррорезонансного перенапряжения
- Убедитесь, что постоянное рабочее напряжение разрядника (COV) соответствует конфигурации заземления сети.

### Резюме эффективности смягчения последствий

| Стратегия смягчения последствий | Эффективность | Стоимость | Сложность реализации |
| Демпфирующий резистор с открытым треугольником | Высокий | Низкий | Простота - возможна модернизация |
| Антиферрорезонансная конструкция VT | Высокий | Средний | Требуется замена ТН |
| Емкостной ТН (CVT) | Очень высокий | Высокий | Требуется замена ТН |
| Модификация заземления нейтрали | Очень высокий | Средний и высокий | Изменение на уровне сети |
| Процедуры последовательности переключения | Средний | Очень низкий | Оперативный - без оборудования |
| Ограничители перенапряжений на клеммах ТН | Низкий (только для защиты) | Низкий | Простота - возможна модернизация |

### Контрольный список по установке и вводу в эксплуатацию

1. **Проверьте проводку с разомкнутым треугольником** - перед подачей напряжения убедитесь, что вторичное соединение "разомкнутый треугольник" выполнено правильно; неправильно подключенный "разомкнутый треугольник" не обеспечивает защиту от феррорезонанса
2. **Измерьте значение демпфирующего резистора** - проверьте соответствие установленного сопротивления указанному значению в пределах ±5%
3. **Проверьте тепловой номинал резистора** - убедитесь, что номинальная мощность резистора достаточна для условий замыкания на землю
4. **Проверка состояния ограничителя перенапряжения** - Проведите испытание током утечки перед подачей напряжения
5. **Емкость кабеля документа** - записывайте общую длину подключенного кабеля и рассчитанную емкость для будущих оценок изменений в сети
6. **Установите процедуры переключения** - документировать утвержденные последовательности переключений, исключающие однофазные операции в цепях, подключенных к ТН

### Распространенные ошибки, из-за которых сохраняется феррорезонанс

- **Отношение к отказам ТН как к дефектам изоляции** - Многократная замена вышедших из строя ТН без выяснения причины феррорезонанса - самая дорогостоящая ошибка в обслуживании сети MV
- **Удаление демпфирующих резисторов для снижения нагрузки на ТН** - некоторые операторы отключают демпфирующие резисторы, чтобы продлить срок службы ТН в условиях замыкания на землю, неосознанно устраняя единственную защиту от феррорезонанса в цепи
- **Расширение кабельных сетей без переоценки совместимости с VT** - Добавление кабельных фидеров увеличивает емкость сети; ТН, который был безопасен при наличии 2 км кабеля, может оказаться под угрозой при наличии 6 км.
- **Определение стандартных ТН для изолированных нейтральных кабельных сетей** - эта комбинация представляет собой известную конфигурацию с высоким уровнем риска, требующую явного смягчения феррорезонанса на этапе проектирования
- **Игнорирование субгармонических и хаотических режимов феррорезонанса** - реле защиты, настроенные на обнаружение перенапряжений основной частоты, не смогут обнаружить субгармонический феррорезонанс, который может разрушить ТН при напряжениях, которые кажутся нормальными для стандартного контрольного оборудования

## Заключение

Феррорезонанс - предсказуемое и предотвратимое явление, но только если его распознать и устранить на этапе проектирования, до того как первый отказ ТН станет доказательством того, что риск был реальным. Сочетание насыщенных сердечников ТН, емкости сети и конфигурации цепей с низким демпфированием создает условия для возникновения самоподдерживающихся перенапряжений, которые обычная защита не может обнаружить или прервать. Оцените емкость сети, выберите правильный тип ТН для конфигурации заземления нейтрали, установите демпфирующие резисторы с разомкнутым треугольником, как это принято в системах с изолированной нейтралью, и установите процедуры коммутации, исключающие однофазные операции в цепях, подключенных к ТН. **Устраните условия для возникновения феррорезонанса, и ваши трансформаторы напряжения будут обеспечивать точные измерения и надежную защиту в течение всего срока службы.** 🔒

## Вопросы и ответы о феррорезонансе в трансформаторах напряжения

### **Вопрос: Каков наиболее надежный способ подтверждения того, что отказ ТН был вызван феррорезонансом, а не старением изоляции или перенапряжением в результате повреждения?**

**A:** При феррорезонансных отказах обычно наблюдается тепловое разрушение первичной обмотки без внешних признаков вспышки, отсутствие записей о срабатывании реле защиты и конфигурация сети, включающая изолированное заземление нейтрали со значительной емкостью кабеля. Данные регистратора качества электроэнергии, показывающие устойчивые искаженные формы волны или субгармонические колебания перед отказом, являются окончательным подтверждением.

### **В: Может ли феррорезонанс возникать в надежно заземленных сетях MV, или это проблема исключительно изолированных нейтральных систем?**

**A:** В системах со сплошным заземлением риск возникновения феррорезонанса значительно ниже благодаря низкоомному пути заземления, обеспечивающему естественное демпфирование, но и они не застрахованы от него. Феррорезонанс все же может возникнуть при переключениях, которые временно изолируют ТН от опорной земли, или в кабельных системах со сплошным заземлением с необычно высокой зарядной емкостью, превышающей 2-3 мкФ на фазу.

### **Вопрос: Почему емкостные трансформаторы напряжения (CVT) не подвержены феррорезонансу, а электромагнитные ТН - подвержены?**

**A:** В качестве первичного чувствительного элемента в CVT используется емкостной делитель напряжения с небольшим промежуточным трансформатором, работающим на низком напряжении. Последовательный конденсатор в первичной цепи коренным образом меняет топологию схемы - нелинейная намагничивающая индуктивность промежуточного трансформатора не может образовать резонансный контур с емкостью сети, поскольку первичный конденсатор доминирует в характеристике импеданса.

### **Вопрос: Как правильно подобрать размер демпфирующего резистора с открытым треугольником для конкретной установки ТН?**

**A:** Резистор должен обеспечивать достаточное демпфирование для предотвращения феррорезонанса, оставаясь при этом в пределах тепловой мощности ТН при замыканиях на землю. Рассчитайте минимально необходимую демпфирующую проводимость по характеристике намагничивания ТН, затем убедитесь, что рассеиваемая мощность резистора в условиях длительного замыкания на землю (3× нормальное напряжение разомкнутого треугольника) не превышает тепловой номинал вторичной обмотки ТН. Всегда запрашивайте у производителя ТН рекомендации по применению демпфирующего резистора для установленного устройства.

### **Вопрос: Какое оборудование для контроля качества электроэнергии может обнаружить феррорезонанс до того, как он разрушит трансформатор напряжения?**

**A:** Регистраторы качества электроэнергии непрерывного действия с возможностью захвата формы сигнала (IEC 61000-4-30 Class A) могут обнаружить феррорезонанс с помощью анализа гармоник, мониторинга субгармонического содержания и трендинга величины напряжения. Настройте пороги тревоги при устойчивом перенапряжении 1,2 на единицу и установите тревогу по гармоническим искажениям при THD, превышающем 5% - любое из этих условий требует немедленного расследования в сети с известными факторами риска феррорезонанса.

1. “Феррорезонанс в электрических сетях”, `https://en.wikipedia.org/wiki/Ferroresonance_in_electricity_networks`. Всесторонний обзор механики феррорезонанса и нелинейной динамики в электросетях. Роль доказательства: механизм; Тип источника: исследование. Опоры: емкость подключенной сети. [↩](#fnref-1_ref)
2. “IEC 61869-3:2011 Приборные трансформаторы - Часть 3: Дополнительные требования к индуктивным трансформаторам напряжения”, `https://webstore.iec.ch/publication/28613`. Стандарт, определяющий эксплуатационные пределы и резонансную восприимчивость для индуктивных ТН. Роль доказательства: general_support; Тип источника: стандарт. Поддерживает: прямой резонансный контур с индуктивностью намагничивания ТН. [↩](#fnref-2_ref)
3. “IEEE C57.105-1978 - Руководство IEEE по применению трансформаторных соединений в трехфазных распределительных системах”, `https://standards.ieee.org/ieee/C57.105/`. Инженерное руководство с подробным описанием влияния емкости и ограничений для распределительных кабелей по сравнению с воздушными линиями. Роль доказательства: статистика; Тип источника: стандарт. Поддерживает: В 10-50 раз более высокая емкость на единицу длины по сравнению с эквивалентными воздушными линиями. [↩](#fnref-3_ref)
4. “Феррорезонанс в энергетических системах”, `https://e-cigre.org/publication/419-ferroresonance-in-power-systems`. Техническая брошюра с анализом требований к плотности потока в сердечнике для уменьшения насыщения и резонанса. Роль доказательства: механизм; Тип источника: исследование. Поддерживается: обычно 60-70% от плотности потока, используемой в обычных конструкциях. [↩](#fnref-4_ref)
5. “IEC 60099-4:2014 Ограничители перенапряжений - Часть 4: Металлооксидные ограничители перенапряжений без зазоров для систем A.C.”, `https://webstore.iec.ch/publication/61413`. Международный стандарт по применению металлооксидных разрядников в системах среднего и высокого напряжения. Роль доказательства: general_support; Тип источника: стандарт. Поддержка: металлооксидные ограничители перенапряжений (MOV). [↩](#fnref-5_ref)