Сети напряжением 6–35 кВ в нашей стране и сопредельных государствах характеризуются применением изолированной или компенсированной нейтралью. Это означает, что обмотки силовых трансформаторов могут быть либо соединены в треугольник, либо собраны по схеме «звезда».
В случае соединения обмоток трансформаторов этих классов напряжения по схеме «звезда», нейтрали преобразователей напряжений могут быть изолированы от земли либо могут выполняться заземлением через дугогасящий реактор или резистор. Такое решение начали внедрять еще в начале XX в. с целью повышения надежности электроснабжения потребителей [1].
Сети напряжением 6–35 кВ в России занимают видное место по своей протяженности. В городских условиях они в основном реализованы с использованием кабельных линий (КЛ), тогда как в сельской местности предпочитаются воздушные линии электропередачи (ВЛ). Поскольку большинство КЛ прокладываются под землей, вероятность возникновения пробоя в одной из фаз в таких системах значительно возрастает. Особенно часто однофазные замыкания на землю наблюдаются весной и осенью, когда смещение грунта может привести к повреждению оболочки кабеля и увлажнению его изоляции. Наиболее распространенными являются пробои изоляции в соединительных муфтах, что может вызвать переход к двух- и трехфазным коротким замыканиям (КЗ).
Ситуация значительно хуже в сетях с напряжениями 6–35 кВ, построенных на голых проводах. В таких системах существует больше факторов, способных привести к однофазному замыканию на землю. Среди основных причин можно выделить:
– пробой изоляторов;
– контакт веток деревьев с голыми проводами;
– неисправность вентильных разрядников и ограничителей перенапряжений (ОПН) [2], и др.
В данной системе при повреждении изоляции одной из фаз на месте замыкания на землю течет емкостный ток. Значение этого тока в основном определяется длиной линии. Чем длиннее ВЛ или КЛ, подключенные к распределительному устройству (РУ), тем выше емкостный ток. Его величина также зависит от сечения провода или кабеля, расположения жил на опоре и высоты, на которой фазные провода находятся относительно земли. Влияние погодных условий на значение токов является незначительным.