Наиболее частым видом повреждения в сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью являются однофазные замыкания на землю, что приводит к возникновению перенапряжений, повреждению изоляции электрооборудования, пожарам и т.д. Однофазные замыкания на землю могут быть глухими или через перемежающуюся дугу. Последние представляют наибольшую опасность, т.к. они сопровождаются большими перенапряжениями, достигающими значений (3-3.8)Uф, а также переходами в междуфазные короткие замыкания.

По действующим в настоящее время нормам основным средством защиты электрооборудования от последствий однофазных замыканий является дугогасящая катушка(ДГК), которая должна подключаться к одной из нейтральных точек сети. Однако желаемый эффект от применения ДГК достигается только в строго симметричных сетях (несимметрия не выше 0,75 %) и резонансной настройке катушки (расстройка не более 1-1,5 %). Поэтому было предложено переводить сети из режима с изолированной нейтралью в режим с частичным заземлением нейтрали через небольшое активное сопротивление порядка100 Ом. При этом улучшение условий работы электрооборудования должно было произойти за счёт глубокого снижения перенапряжений (до 2,2-2,4Uф) и повышения надёжности и селективности срабатывания релейной защиты от замыканий на землю, выполненной на реле РТЗ-51 (РТЗ-50, РТ-40/0,2). В дальнейшем, на основе опыта эксплуатации было установлено, что при глухих замыканиях фазы на землю и отключении повреждённого присоединения без выдержки или с небольшой выдержкой времени эффективность электроснабжения сети с резистивным заземлением нейтрали в целом повышается. Однако при дуговых замыканиях на землю часто имеют место многоместные пробои изоляции, задержки в срабатывании релейной защиты, выполненной на базе электромеханических реле, повреждения с возникновением пожаров и т.д.

В работе рассматривается новый способ, направленный на повышение надежности работы сетей 6 кВ в режимах дуговых замыканий на землю. Основная идея предлагаемого способа заключается в автоматическом шунтировании поврежденной фазы однополюсными пофазно управляемыми вакуумными выключателями и переводе, таким образом, сети в режим искусственного глухого замыкания на землю, с достаточно продолжительным временем работы, допускаемым ПУЭ, что позволяет обслуживающему персоналу принять необходимые меры. Подавление перенапряжений в сети с момента начала горения дуги до момента шунтирования поврежденной фазы однополюсным выключателем можно осуществлять ограничителями перенапряжений типа ОПН, включенными по предлагаемой схеме для обеспечения их термостабильности. Это позволяет ограничить длительность существования дуговых замыканий и сопутствующих им перенапряжений временем порядка 0,5 с до момента включения шунтирующего выключателя. Таким образом, в случае возникновения резонансных перенапряжений при дуговых замыканиях на землю, они будут ограничены в первый момент с помощью ОПН, а затем, после шунтирования поврежденной фазы, исчезнут, в связи с переводом дугового замыкания в глухое.

Разработана схема устройства выбора поврежденной фазы на основе серийно выпускаемых реле. В качестве пускового органа устройства принято реле напряжения, реагирующее на напряжение нулевой последовательности. Последнее, даже при изолированной нейтрали и замыканиях на землю, имеет достаточно большую величину среднего значения за период. Работоспособность схемы экспериментально проверена на физической модели 6 кВ, как при глухих, так и при дуговых замыканиях фазы на землю.