Оценка влияния активного индуктивно-емкостного фильтра на амплитудно-частотные характеристики промышленных систем электроснабжения при резонансных режимах

В современных системах электроснабжения горных предприятий неизменно расчет число элементов с нелинейными вольтамперными характеристиками, одним из которых является частотно-регулируемый преобразователь электропривода технологических установок. Следствием их работы является искажение кривых тока и напряжения, т.е. во внутренних электрических сетях предприятия появляются гармонические искажения. Эти искажения оказывают негативный эффект на работу другого электрооборудования, которое работает совместно с нелинейными потребителями, в виде сокращения срока его службы, ухудшения рабочих и энергетических характеристик. Наибольшее негативное влияние высшие гармоники оказывают на конденсаторные установки компенсации реактивной мощности из-за возможности образования резонансного контура с питающей сетью. Известны технические решения, такие как фильтрокомпенсирующие устройства, которые позволяют снизить гармонические искажения напряжения в сети до допустимых значений. Однако совместная работа активного фильтра с конденсаторными установками при наличии резонансных режимов снижает его компенсационные характеристики. Поэтому авторами статьи рассматривается влияние активного индуктивно-емкостного фильтра, устанавливаемого на выходе активного фильтра, на амплитудно-частотные характеристики сопротивления промышленной системы электроснабжения с целью устранения резонансного режима и улучшения его компенсационных характеристик. В результате проведенного исследования было установлено, что параметры пассивно-активного индуктивно-емкостного фильтра должны отстраиваться от частоты исходного резонанса, однако в области усиления амплитуд амплитудно-частотной характеристики на смежных к исходному резонансу гармониках необходимо ступенчато регулировать параметры индуктивности и активного сопротивления фильтра, что усложняет процесс смещения резонансной частоты. Алгоритм работы пассивно-активного индуктивно-емкостного фильтра позволяет осуществлять плавное ступенчатое регулирование реактивной мощности в соответствии с потребностями узла нагрузки.

Сериков В. А., Сычев Ю. А., Костин В. Н., Хайдар Самет Оценка влияния активного индуктивно-емкостного фильтра на амплитудно-частотные характеристики промышленных систем электроснабжения при резонансных режимах // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 7. – С. 159–183. DOI: 10. 25018/0236_1493_2025_7_0_170.

Сериков Владимир Александрович¹ — канд. техн. наук, ассистент кафедры, e-mail: Serikov.va@bk.ru, ORCID ID: 0000-0002-2863-000X,
Костин Владимир Николаевич — канд. техн. наук, доцент, ведущий специалист проектов, Группа компаний «Городской центр экспертиз — Энергетика» (ГЦЭ-Энерго), e-mail: kostin_vn@mail.ru,
Сычев Юрий Анатольевич¹ — д-р техн. наук, доцент, e-mail: ya_sychev@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-0119-505X,
Самет Хайдар — д-р техн. наук, профессор, Ширазский университет, Шираз, Иран, e-mail: hsamet@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-1367-3872,
¹ Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II.

Сериков В.А., e-mail: Serikov.va@bk.ru.

1. Плащанский Л. А., Решетняк С. Н., Решетняк М. Ю. Повышение качества электрической энергии в подземных электрических сетях высокопроизводительных угольных шахт // Горные науки и технологии. — 2022. — Т. 7. — № 1. — С. 66—77. DOI: 10.17073/2500-0632-2022-1-66-77.

2. Плащанский Л. А., Решетняк М. Ю. Анализ гармонического состава в электрических сетях понизительных подстанций угольных шахт // Горный журнал. — 2020. — № 5. — C. 63—67. DOI: 10.17580/gzh.2020.05.11.

3. Zhukovskiy Y. L., Suslikov P. K., Arapova E. G., Alieva L. Z. Digital platform as a means of process optimization of integrating electric vehicles into electric power networks // Journal of Physics: Conference Series. 2020, vol. 1661, no. 1, article 012162. DOI: 10.1088/1742-6596/1661/1/012162.

4. Жуковский Ю. Л., Сусликов П. К. Оценка потенциального эффекта применения технологии управления спросом на горных предприятиях // Устойчивое развитие горных территорий. — 2024. — Т. 16. — № 3. — С. 895—908. DOI: 10.21177/1998-4502-2024-16-3-895-908.

5. Сычев Ю. А., Сериков В. А., Костин В. Н., Коржев А. А. Оценка влияния активно-емкостного фильтра на амплитудно-частотные характеристики промышленной системы электроснабжения с нелинейной нагрузкой и конденсаторными установками при резонансных явлениях // Промышленная энергетика. — 2024. — № 1.— С. 46—55. DOI: 10.34831/EP.2024.37.84.006.

6. Клюев Р. В. Разработки методики расчета качаний в электрической системе // Устойчивое развитие горных территорий. — 2024. — Т. 16. — № 3. — С. 1205—1213. DOI: 10.21177/19984502-2024-16-3-1205-1213.

7. Клюев Р. В. Разработка методики планирования эксперимента для исследования параметров мельниц горно-обогатительного комбината // Горная промышленность. — 2024. — № 5S. — С. 105—109. DOI: 10.30686/1609-9192-2024-5S-105-109.

8. Ustinov A. D., Abou R. A. Using artificial neural network methods to increase the sensitivity of distance protection // International Journal of Engineering. 2024, vol. 37, no. 11, pp. 2192—2199. DOI: 10.5829/ije.2024.37.11b.06.

9. Petrochenkov A. B., Mishurinskikh S. V. Development of a method for optimizing power consumption of an electric driven centrifugal pump // Proceedings of the 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). 2021, vol. 2021, pp. 1520— 1524. DOI: 10.1109/ElConRus51938.2021.9396730.

10. Petrochenkov A. B., Romodin A. V. Energy-optimizer complex // Russian Electrical Engineering. 2010, vol. 81, no. 6, pp. 323—327. DOI: 10.3103/S106837121006009X.

11. Кубрин С. С., Закоршменный И. М., Решетняк С. Н., Максименко Ю. М. Повышение эффективности функционирования горных машин угольных шахт // Уголь. — 2024. — № 4. — С. 83—87. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-4-83-87.

12. Lyakhomskii A., Petrochenkov A., Romodin A., Perfil’eva E., Mishurinskikh S., Kokorev A., Kokorev A., Zuev S. Assessment of the harmonics influence on the power consumption of an electric submersible pump installation // Energies. 2022, vol. 15, no. 7, article 2409. DOI: 10.3390/en15072409.

13. Yanchenko S., Kulikov A., Tsyruk S. Modeling harmonic amplification effects of modern household devices // Electric Power Systems Research. 2018, vol. 163, pp. 28—37.

14. Шевырев Ю. В., Шевырева Н. Ю. Улучшение формы напряжения в системах электроснабжения предприятий минерально-сырьевого комплекса с активным выпрямителем // Горный журнал. — 2019. — № 1. — С. 66—69. DOI: 10.17580/gzh.2019.01.14.

15. Шевырева Н. Ю. Влияние активного выпрямителя напряжения с релейным контуром тока на искажение формы напряжения сети // Горный журнал. — 2022. — № 12. — С. 49—54. DOI: 10.17580/gzh.2022.12.09.

16. Мякотных А. А., Иванова П. В., Иванов С. Л. Критерии и технологические требования создания мостовой платформы добычи торфяного сырья для климатически нейтральной геотехнологии // Горная промышленность. — 2024. — № 4. — С. 116—120. DOI: 10.30686/16099192-2024-4-116-120.

17. Абрамович Б. Н., Богданов И. А. Повышение эффективности автономных электротехнических комплексов нефтегазовых предприятий // Записки Горного института. — 2021. — Т. 249. — С. 408—416. DOI: 10.31897/PMI.2021.3.10.

18. Morenov V., Leusheva E., Buslaev G., Gudmestad O. System of comprehensive energy-efficient utilization of associated petroleum gas with reduced carbon footprint in the field conditions // Energies. 2020, vol. 13, no. 18, article 4921. DOI: 10.3390/en13184921.

19. Корогодин А. С., Иванов С. Л. Оценка технического состояния опорных подшипников скольжения барабанной мельницы при эксплуатации в составе арктического комплекса горного оборудования // Горная промышленность. — 2024. — № 6. — С. 144—151. DOI: 10.30686/16099192-2024-6-144-151.

20. Shpenst V. A., Orel E. A., Babyr K. V. Reliability improvement of DC-DC power converters by means of feedback signals reserve / Proceedings of the 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus-2022. 2022, pp. 1270—1275.

21. Ilyushin Y. V., Nosova V. A., Krauze A. Application of systems analysis methods to construct a virtual model of the field // Energies. 2025, no. 18, pp. 1—35.

22. Avdeev B. A., Vyngra A. V., Chernyi S. G., Zhilenkov A. A., Degtyarev A., Mamunts D., Kustov A. Parametric correction in the control system of the electric propulsion of autonomous underwater vehicles affected by random inputs // Discover Applied Sciences. 2024, vol. 6, no. 10, article 510.

23. Avdeev B., Vyngra A., Chernyi S. Improving the electricity quality by means of a single-phase solid-state transformer // Designs. 2020, vol. 4, no. 3, article 35. DOI: 10.3390/designs4030035.

24. Muratbakeev E. H., Kozhubaev Y. N., Yao Y., Shehzad U. Symmetrical modeling of physical properties of flexible structure of silicone materials for control of pneumatic soft actuators // Symmetry. 2024, vol. 16, no. 750. DOI: 10.3390/sym16060750.

25. Raupov I., Rogachev M., Sytnik J. Overview of modern methods and technologies for the well production of highand extra-high-viscous oil // Energies. 2025, vol. 18, article 1498. DOI: 10.3390/ en18061498.

26. Михайлов А. В., Казаков Ю. А., Соловьев И. В. Анализ элементов блочной технологии поверхностной выемки органогенного сырья // Горная промышленность. — 2025. — № 1. — С. 129—136. DOI: 10.30686/1609-9192-2025-1-129-136.

27. Клюев Р. В., Моргоева А. Д., Гаврина О. А., Босиков И. И., Моргоев И. Д. Прогнозирование планового потребления электроэнергии для объединенной энергосистемы с помощью машинного обучения // Записки Горного института. — 2023. — Т. 261. — C. 392—402.

28. Бажин В. Ю., Устинова Я. В., Федоров С. Н., Шалаби М. Э. Х. Повышение энергетической эффективности руднотермических печей при плавке алюмокремниевого сырья // Записки Горного института. — 2023. — Т. 261. — C. 384—391.

29. Устинов Д. А., Айсар А. Р. Анализ влияния объектов распределенной генерации на системы защиты и режим напряжения: обзор // Безопасность труда в промышленности. —2023. — № 2. — С. 15—20. DOI: 10.24000/0409-2961-2023-2-15-20.

30. Yanchenko S. A., Costa F. B., Strunz K. Simulation tool for accurate and fast assessment of harmonic propagation in modern residential grids // IEEE Transactions on Power Delivery. 2021, vol. 36, no. 4, pp. 2118—2128. DOI: 10.1109/TPWRD.2020.3020754.

31. Baburin S. V., Turysheva A. V., Kovalchuk M. S. Algorithm for the choice of power supply system rational structure of gas pumping stations // Journal of Physics: Conference Series. 2021, vol. 1753, no. 1, article 012009. DOI: 10.1088/1742-6596/1753/1/012009.