В настоящее время режимы работы нейтрали сетей 6-35 кВ определяется величиной ёмкостных токов однофазного замыкания на землю. Однако вопрос о режиме работы нейтрали не всегда целесообразно решать исходя только из величины ёмкостных токов, не учитывая при этом спецификации работы сети. Особенностью целого ряда кабельных сетей с токами, не требующих их компенсации, является преобладание в нагрузке высоковольтных элекродвигателей. При возникновении однофазного замыкания на землю в такой сети образуются разрядные петли, включающие в себя повреждённую фазу кабеля и присоединённую к ней обмотку электродвигателя. Число указанных петель равно числу отходящих от шин присоединений.

Математический анализ, расчёты на ЭВМ и экспериментальные исследования на физической модели и в реальной сети показали, что при определённом соотношении параметров электродвигателя и питающего кабеля при замыкании фазы на землю в петле возникают резонансные перенапряжения. Кратность перенапряжений и вероятность появления их в значительной мере зависит от суммарной ёмкости сети по отношению к земле и места замыкания фазы на землю наибольшее перенапряжения, как правило, приходится на начало статорных обмоток электродвигателей. В зависимости от параметров сети и места замыкания на землю условия для появления резонансных перенапряжений могут возникнуть одновременно в нескольких точках сети, что и является на наш взгляд часто наблюдаемые в эксплуатации случаи группового повредения электродвигателей. Для сетей с исследованными параметрами частота, при которой наблюдается явление резонанса, колеблются в пределах от десяти-двенадцати до сотен кГц

Большие перенапряжения возникают также в обмотке электродвигателя при замыкании её на корпус. Нами были получены перенапряжения пяти и более кратной величины, т. е. значительно превышающие испытательное напряжение электродвигателя в электрических сетях с токами замыкания в пределах от семи до шестнадцати ампер, характерных для сетей собственных нужд крупных энергоблоков электростанций.

При металлическом замыкании фазы на землю указанные перенапряжения наблюдаются однократно в момент разряда элементов повредившейся фазы, а при перемежающемся дуговом замыкании они воздействуют на изоляцию переодически после каждого зажигания дуги в месте повреждения изоляции. Поскольку эти перенапряжения, нося локальный характер, концентрируясь в основном в местах подключения больших индуктивных сопротивлений, а место их возникновения определяется параметрами сети и точкой замыкания фазы на землю, то распространённые в настоящее время средства ограничения и регистрации перенапряжений в данном случае оказываются неэффективными.

Исследования показали, что один из основных факторов позволяющий подавить высокочастотные резонансные перенапряжения является режим заземления нейтрали электрической сети. Наибольший эффект достигается при заземлении нейтрали через небольшие активные сопротивления, которые лежат в пределах 150-400 Ом для электрических сетей 6-10 кВ.

В работе проведён большой объём экспериментальных исследований с использованием физической модели электрической сети, разработана методика выбора параметров заземляющего резистора, обеспечивающего снижение указанных выше перенапряжений до безопасной величины. Практическая реализация указанных мероприятий позволяет существенно повысить надёжность работы распредилительных сетей с двигательной нагрузкой при дуговых замыканиях фазы на землю.