При однофазном коротком замыкании на землю может проходить значительный ток короткого замыкания, даже при высоком сопротивлении изоляции электрической сети. Так происходит из-за большого значения суммарной емкости электрической сети относительно земли, и ток однофазного короткого замыкания (ОКЗ) тем больше, чем больше значение указанной суммарной емкости и выше напряжение в электрической сети. Этот ток может достигать нескольких сотен ампер, он сопровождается электрической дугой, которая способна вызвать пожар и разрушить проводники тока в месте короткого замыкания, и тогда замыкание может перейти в междуфазное или трехфазное [1].
Действующее значение тока ОКЗ быстро снижается до небольшого установившегося значения, если заземлить нейтральную точку электрической сети на землю через индуктивный компонент. Он настроен в резонанс с указанной суммарной емкостью. При подключении к этой сети или отключении от нее какихлибо линий или потребителей электроэнергии, эта емкость изменяется. Поэтому индуктивный компонент выполняют из двух частей: регулируемого силового элемента и блока управления. Последний воздействует на силовой элемент так, чтобы его индуктивность изменялась вслед за изменением суммарной емкости электрической сети.
До настоящего времени в качестве индуктивного компонента применяют дугогасящие реакторы (ДР) различной конструкции. Включение ДР, кроме снижения тока в месте замыкания, приводит к увеличению времени восстановления напряжения на поврежденной фазе, что способствует восстановлению диэлектрических свойств изоляции в месте повреждения [2].
На рис. 1 показана схема замещения трехфазной электрической сети, к которой подключено устройство, ограничивающее ток ОКЗ с помощью индуктивного компонента.
В этой схеме нейтраль N трехфазного источника с мгновенными значениями напряжений uA, uB и uC через силовой элемент СЭ индуктивного компонента соединена с землей. Распределенным емкостям фаз сети соответствуют конденсаторы CA, CB и CC. Ток ik ОКЗ замыкается через сопротивление, которому соответствует резистор R. Этот ток имеет две составляющие. Одна из них проходит через конденсаторы CA, CB и CC, а другая – через СЭ, который имеет индуктивность L. Значение этой индуктивности определяется выходным сигналом блока управления (БУ), который воздействует на управляющий вход СЭ. Две составляющие тока ОКЗ в установившемся режиме проходят через резистор R в направлениях, которые близки к взаимно противоположным. Эта особенность указанных составляющих приводит к снижению тока ik. Минимум этого тока достигается при резонансной настройке СЭ, когда его индуктивность связана с суммарной емкостью CΣ всех трех фаз электрической сети по отношению к земле следующим соотношением [1,3]: