Феррорезонансные явления при перемежающихся дуговых замыканиях рассматриваются Сиротой И.М. как свободные колебания токов нулевой последовательности, образующихся вследствие обрывов заземляющей дуги. При этом автор замечает, что общепринятый к таким процессам в электрических сетях термин "феррорезонансные" следует считать условным и не вполне точным из-за отсутствия другого краткого наименования, которое более точно отражало бы физическую сущность данных процессов. Возможность повреждения обмоток трансформаторов напряжения определяется значительными токами нулевой последовательности, возникающими вследствие обрывов заземляющей дуги. Процессы, протекающие в схеме, рассматриваются с точки зрения принципа наложения с применением метода симметричных составляющих. Расчетная схема замещения участка сети приведена на рис.1.
Рис.1 - Схема замещения нулевой последовательности сети при дуговом замыкании на землю,
где: R - активное сопpотивление пеpвичной обмотки тpансфоpматоpа напpяжения; C - емкость фазы относительно земли всей электpически соединенной сети; r - суммаpное пpодольное активное сопpотивление сети; Lнам - нелинейная индуктивность намагничивания магнитопpовода тpансфоpматоpа напpяжения.
Допущения, принятые при составлении расчетной схемы замещения и моделировании элементов схемы:
Принятые допущения являются достаточно грубыми. Во-первых, индуктивность намагничивания трансформатора напряжения при протекании феррорезонансных процессов изменяется в очень широких пределах. Во-вторых, нельзя не учитывать влияние междуфазных емкостей, так как они в значительной степени могут изменить характер переходного процесса.
В данной работе рассматривается переходный процесс, когда дуга зажигается и погасает один раз в течение одного периода рабочей частоты сети. Считается, что каждое зажигание и погасание дуги происходит в момент амплитудного значения напряжения поврежденной фазы относительно нейтрали сети. Длительность одной стадии горения или погасания дуги составляет 0,01с. При этом отмечается, что исследованиями Белякова Н.Н. установлено, что наибольшие перенапряжения имеют место при напряжениях источника, отличающихся от максимального.
Математическая модель представляется в виде системы линейных дифференциальных уравнений, которые решаются операторным методом расчета переходных процессов в линейных электрических цепях. Напряжение на емкости и ток через нелинейную индуктивность представляются в виде суммы свободной и принужденной составляющих.
Использование операторного метода расчета переходных процессов применительно к нелинейным цепям не позволяет получить результаты с достаточной точностью. Поэтому, используя полученные в данной работе выражения, можно лишь очень грубо и приближенно рассмотреть происходящие в схеме процессы. Количественная оценка токов, протекающих по обмотке высокого напряжения трансформатора напряжения, с допустимой степенью точности невозможна.
Как самая радикальная мера предотвращения феррорезонансных процессов при замыкании фазы на землю в данной работе предлагается заземление нейтрали сети через дугогасящую катушку. Автор предлагает при небольшом емкостном токе сети, порядка Iсм<10A, заземление нейтрали сети через высокоомное активное сопротивление, которым создается дополнительный активный ток замыкания на землю равный (0.5-1)Iсм. Отмечается, что при заземлении через активное сопротивление с большой вероятностью предотвращается опасность двойных замыканий на землю и улучшаются условия безопасности.
В данной работе рассматриваются процессы, которые автор относит к феррорезонансным, иногда возникающие при исправном состоянии сети с изолированной нейтралью. Обусловлены они различиями в характеристиках намагничивания трансформаторов напряжения, которые приводят к самопроизвольному смещению нейтрали сети. При этом возникают перенапряжения на отдельных фазах сети, что является причиной протекания по обмоткам трансформаторов напряжения токов большой величины, приводящих к их повреждению.
Отнесение явления самопроизвольного смещения нейтрали из-за различия в характеристиках намагничивания трансформаторов напряжения при исправном состоянии сети к феррорезонансным процессам является крайне сомнительным и неточным. Данные процессы возникают по другим причинам и в других схемах, не имеющих ничего общего со схемами, в которых проявляются феррорезонансные явления. Один лишь факт насыщения магнитопровода трансформатора напряжения при самопроизвольном смещении нейтрали не является в данном случае определяющим. Исходя из вышесказанного, в дальнейшем обзоре исключается анализ подобных явлений.