Авторы: Халявинская А.Д., Куренный Э.Г.
Источник: 13-я Всеукраинская научно-техническая конференция студентов «Электротехника, электроника и микропроцессорная техника» ЭЭМТ – 2013. – Донецк, 15-16 мая 2013 г.
Халявинская А.Д., Куренный Э.Г. Экспериментальный анализ тока металлического замыкания на землю. Предложена методика обработки осциллограмм параметров режима замыкания на землю с использованием рядов Фурье для установившейся и свободной составляющих тока. Выполнена коррекция динамических погрешностей, вносимых осциллографическим гальванометром.
Замыкание фазы на землю вызывает перегрев кабелей и железа двигателей, а также перенапряжения на изоляции других фаз сети и электрооборудования. В проектировании по приближённым формулам рассчитываются только действующие значения токов замыкания установившихся режимов. Объективную информацию о протекании тока можно получить из опыта замыкания на землю. В работе предлагается методика обработки кривой тока iз(t) замыкания с учётом динамической погрешности осциллографирования. Исходными данными являются осциллограмма фазных напряжений и тока металлического замыкания на землю в сети 6 кВ с дугогасящим реактором, а также найденные опытным путём частотные характеристики осциллографического гальванометра (ОГ).
В первый момент замыкания начинается переходный процесс, после окончания которого наступает установившийся режим с током 
. Обработка осциллограммы начинается с определения гармонического состава установившегося тока и его угла сдвига относительно напряжения той фазы, где произошло замыкание.
Свободная составляющая 
тока замыкания получается вычитанием из кривой тока 
с момента t = 0 до длительности tп окончания переходного процесса. Свободная составляющая является непериодической функцией времени, но в качестве расчётного приёма её можно представить в виде ряда Фурье без распространения его на t ≥ tп.
Амплитуды 
и фазы 
гармоник порядка n в установившемся режиме определяются за время tf = 0.02 с, поэтому их угловые частоты ωуn = 2πn / tf. Параметры 
гармоник порядка ν свободной составляющей рассчитываются за время tп с угловыми частотами ωсν = 2πν / tп. В этом случае
где 
– постоянная величина.
Амплитуды 
и 
гармоник определяются с динамическими погрешностями, вносимыми ОГ. Поэтому требуется выполнить коррекцию кривых токов. Для этого используется амплитудная A(ω) и фазовая ψ(ω) частотные функции ОГ. Скорректированные параметры n-ой гармоники составляют:
Кривые токов получаются суммированием гармоник: iу(t) – от t = 0 до ∞, iс(t) – от 0 до tп. Опыт показал, что в начальный момент первый импульс тока в 3,2 раза превышает наибольшую ординату тока в установившемся режиме.
Полученные данные позволили уточнить уставки по току и времени релейной защиты от замыканий на землю.