В сеть переменного тока с эффективным напряжением. При параллельном соединении катушек токи в них различны и обратно пропорциональны сопротивлению катушки R, которое определяется как. И для индукции В при параллельном соединении получаем

R = ρL/S = ρN2πR сол /(πd 2 /4) = 8ρLR сол /d 3 ,

где ρ – удельное сопротивление провода, R сол - радиус поперечного сечения соленоида.

Согласно закону Ома для участка цепи имеем:

J = U/R = U d 3 /(8ρLR сол)

И для индукции В при параллельном соединении получаем

B D /B d = (J D /J d)(d/D) = (D/d) 2 = 4.

Таким образом, магнитное поле катушки, намотанной толстым проводом, оказывается при последовательном соединении в два раза меньше, а при параллельном в четыре раза больше поля катушки, намотанной более тонким проводом.

22. Заряд Q равномерно распределен по тонкому диэлектрическому кольцу, которое лежит на гладкой горизонтальной плоскости. Индукция магнитного поля, перпендикулярного плоскости кольца, меняется от 0 до В о. Какую угловую скорость вращения приобретет при этом кольцо? Масса кольца равна m.

(IX Всесоюзная олимпиада, 1975 г.)

Ответ: ω = ½ QB о /m.

Решение

При изменении магнитного поля возникает вихревое электрическое поле, напряженность которого в каждой точке кольца направлена по касательной к кольцу. На заряды кольца в этом поле действуют силы, благодаря которым кольцо приходит в движение. Изменение кинетической энергии кольца за время Δt равно работе, совершаемой этими силами. Если скорость кольца равна ω, то за время Δt оно поворачивается на угол Δφ = ωΔt. При этом повороте по контуру проходит заряд Δq, которым обладает участок длины ΔφR. Так как заряд единицы длины кольца равен Q/(2πR), то

Δq = ΔφRQ/(2πR) = ωΔtQ/(2π).

Работа, совершаемая при повороте кольца, равна ЭДС индукции, возбуждаемой в контуре, ограниченном кольцом, и умноженной на заряд Δq:

ΔA = |ε|Δq = |ΔФ/Δt|Δq = |πR 2 ΔB/Δt|ωΔtQ/(2π) = ½ R 2 ωQΔB.

Кинетическая энергия кольца за это же время меняется на величину

ΔW = ½ m(v + Δv) 2 – ½ mv 2 ≈ mvΔv = mωR(RΔω) = mωR 2 Δω.

Приравнивая ΔA и ΔW, получаем

½ R 2 ωQΔB = mωR 2 Δω → Δω = ½ QΔB/m.

К моменту, когда индукция магнитного поля достигнет значения В о, угловая скорость кольца станет равной

ω = ½ QB о /m.

Электромагнитныен колебания.

1. В схеме, изображенной на рисунке, в начальный момент ключ К разомкнут, конденсатор не заряжен. Определить максимальное значение силы тока после замыкания ключа. Значения L, C, ε считать известными. Сопротивлением катушки и источника пренебречь.

Ответ: I max = ε(C/L) 1/2 .

Решение

ε с = - L(dJ/dt) = 0.

Следовательно, напряжение на конденсаторе U = ε, а его заряд q = Cε. Именно этот заряд прошел через источник, который совершил при этом работу

A = qε = Cε 2 .

Эта работа пошла на изменение энергии конденсатора и катушки индуктивности

A = W k + W L = ½ Cε 2 + ½ LJ 2 max .

Cε 2 = ½ Cε 2 + ½ LJ 2 max .

J max = ε(C/L) 1/2 .

Два одинаковых конденсатора А и В, каждый емкостью С и катушка индуктивностью L соединены как показано на рисунке. В начальный момент ключ К разомкнут, конденсатор А заряжен до напряжения U . Конденсатор В не заряжен и ток в катушке отсутствует. Определить максимальное значение силы тока в катушке после замыкания ключа. Сопротивлением катушки пренебречь.

Ответ: I max = U[ C/(2L)] 1/2 .

Решение

В начальный момент на конденсаторе А имеется заряд q o = СU o . После замыкания ключа происходит быстрое перераспределение этого заряда между конденсаторами А и В так, что

q A + q B = q o .

U A = U B , → q A /C = q B /C → q A = q B = ½ q o .

В этом процессе катушка, вследствие своей инерционности не участвует. Следует отметить, что закон сохранения энергии в этом процессе не выполняется: часть энергии выделяется в виде тепла на подводящих проводах, другая часть излучается в виде электромагнитной волны (индуктивность контура из конденсаторов очень мала, поэтому частота колебаний – велика).

Энергия системы конденсаторов, после перераспределения зарядов, будет равна

W 1 = 2[ ½ (½ q o) 2 /C] = ¼ CU o 2 .

Эта энергия является начальной энергией системы «конденсаторы+катушка», которая в процессе дальнейших колебаний не меняется, поскольку участие катушки ограничивает как величину тока, а значит и выделение тепла, так и частоту колебаний в контуре, а, следовательно, потери на излучение.

Когда через катушку протекает максимальный ток, ЭДС самоиндукции в ней

ε с = - L(dJ/dt) = 0.

Следовательно, напряжение на конденсаторах U = 0, а их энергия тоже равна нулю. Вся энергия системы, т.о., сосредоточена в катушке. Из закона сохранения энергии получим

¼ CU o 2 = ½ LJ 2 max .

J max = ε(C/L) 1/2 .

3. Конденсатор емкостью С 1 = 1мкФ заряжен до разности потенциалов U o = 300B. К нему через идеальный диод D и катушку индуктивности L подключают незаряженный конденсатор емкостью C 2 = 2мкФ (см. рис.). До какой разности потенциалов он зарядится после замыкания ключа K? Индуктивность L достаточно велика, так что процесс перезарядки происходит достаточно медленно. (МГТУ).

Ответ: U 2 = 200B.

Решение

Так как процесс перезарядки происходит медленно потерями энергии на электромагнитное излучение можно пренебречь. Тепловых потерь тоже нет. Следовательно, электрическая энергия, запасенная в конденсаторе С 1 , должна сохраняться :

½ С 1 U o 2 = ½ С 1 U 1 2 + ½ С 1 U 2 2 .

Кроме того, сохраняется заряд :

С 1 U o = С 1 U 1 + С 2 U 2 .

Решая эту систему уравнений, получим для разности потенциалов на конденсаторе С 2

U 2 = 2C 1 U o /(C 1 + C 2) = 200 B.

Результат не зависит от индуктивности L . Она нужна в цепи для обеспечения медленной перезарядки, когда можно пренебречь потерями на электромагнитное излучение. Кроме того, благодаря ей на конденсаторах устанавливаются разные напряжения.

4. Конденсатор емкости С после замыкания ключа К 1 начинает разряжаться через сопротивление R и индуктивность L. В момент, когда ток в цепи достигает максимального значения равного J o , замыкают ключ К 2 . Чему равны напряжение на индуктивности непосредственно перед замыканием ключа К 2 и максимальный ток при последующих колебаниях? (НГУ-92)

Ответ:J m =J o (1 + CR 2 /L) 1/2 .

Решение.

Максимальный ток J o достигается, когда ЭДС самоиндукции ε L = 0. При этом

U C = U R = J o R.

Соответственно, накопленная энергия

W o = ½ LJ o 2 + ½ C(J o R) 2 .

При колебаниях тока его максимум J m вычисляется из закона сохранения энергии:

½ LJ m 2 = ½ LJ o 2 + ½ C(J o R) 2 .

J m =J o (1 + CR 2 /L) 1/2 .

5. Колебательный контур, состоящий из конденсатора емкости С и катушки с индуктивностью L и сопротивлением R, через ключ K подключен к источнику постоянной ЭДС e (см. рис.). Через некоторое время после замыкания ключа K установится стационарный режим: токи во всех элементах цепи будут постоянны. После этого ключ K снова размыкают. Какое количество тепла выделится в катушке после размыкания ключа? Внутренним сопротивлением батареи пренебречь. Ответ: Q = ½ e 2 (CR 2 + L)/R 2 .

Решение.

В установившемся режиме ток через катушку

а напряжение на конденсаторе равно e. После размыкания ключа в виде тепла выделится вся запасенная в колебательном контуре энергия:

Q = W = ½ LI 2 + ½ Ce 2 = ½ e 2 (CR 2 + L)/R 2 .

6. Две одинаковые катушки самоиндукции подключены через ключи К 1 и К 2 к конденсатору (см. рис.). В начальный момент оба ключа разомкнуты, а конденсатор заряжен до разности потенциалов U. Сначала замыкают ключ К 1 и, когда напряжение на конденсаторе станет равным нулю, замыкают ключ К 2 . Определить максимальное напряжение на конденсаторе после замыкания ключа К 2 . Активным сопротивлением катушек пренебречь. (МФТИ,1980)

Ответ:U max = U/Ö2.

Решение.

Согласно закону сохранения энергии имеем после разрядки конденсатора:

½ LJ o 2 = ½ q 2 /C = ½ U 2 /C или J o = U(C/L) 1/2 ,

где J o – ток в катушке 1 с индуктивностью L. После замыкания ключа К 2 ток J 1 , текущий в первой катушке, перераспределяется между цепью конденсатора J c и цепью второй катушки J 2 (см. рис.). Согласно закону сохранения энергии при переносе единичного положительного заряда по замкнутым контурам I и II получаем:

L(dJ 1 /dt) + L(dJ 2 /dt) = 0

L(dJ 1 /dt) = q/C,

где q – заряд в произвольный момент на конденсаторе. Тогда

J 1 + J 2 = J o = const.

В тот момент, когда напряжение U C на конденсаторе достигнет максимума U C = U max , максимума достигнет и заряд q = q max на конденсаторе. Этому моменту соответствует нулевой ток через конденсатор:

J C = dq/dt = 0, т.к. q = q max .

Поэтому моменту J C = 0 отвечает

J 1 = J 2 = ½ J o .

Cогласно закону сохранения энергии имеем:

½ LJ 1 2 + ½ LJ 2 2 + ½ q 2 /C = ½ LJ o 2 = ½ U 2 C,

или, учитывая J 1 = J 2 = ½ J o , находим:

½ q 2 /C = ¼ LJ o 2 = ¼ U 2 C.

U max = q/C = C(½ L/C) 1/2 = U/Ö2.

Переменный ток.

1. Изображенная на рисунке схема подключена в точках А и С к городской сети переменного тока с эффективным напряжением U = 220 В.Считая диоды D 1 и D 2 схемы идеальными, найти среднюю мощность, выделяющуюся на резисторе R 1 , если R 1 = 20 кОм, R 2 = R 3 = 5 кОм. (МГУ, физ. фак.,2001)

Ответ : N = .

Решение.

Поскольку схема находится в цепи переменного тока, то половину периода φ С > φ А, а вторую половину периода φ С < φ А, здесь φ i – потенциал i –ой точки.

При φ С > φ А сопротивление диодов равно нулю и напряжение на резисторе R 1 равно U (так как φ С = φ В, φ D = φ A). Поскольку U это эффективное или действующее напряжение, то количество теплоты, выделившееся на резисторе R 1 , будет равно

Q 1 = (U 2 / R 1)(T/2),

где Т- период колебаний.

При φ С < φ А диоды находятся в запертом состоянии, и ток идет по ветви
C-D-B-A. Действующее значение силы тока в этой ветви определяется законом Ома:

I = U/(R 1 + R 2 + R 3).

Тогда выделившееся на резисторе R 1 количество теплоты будет равно

Q 2 = I 2 R 1 (T/2) = U 2 R 1 /(R 1 + R 2 + R 3) 2 .

В итоге, искомая мощность будет равна

N = (Q 1 +Q 2)/2 = (U 2 /2) =

= ~ 1.75 Вт.

2. Найти максимальное падение напряжения на резисторе, имеющем сопротивление R = 10 Ом, и долю периода, в течение которой ток в цепи отличен от нуля (см. рис.). Амплитудное значение напряжение источника переменного тока равно 220 В, а частота равна 50 Гц. Внутренним сопротивлением батареи постоянной ЭДС ε = 210 B можно пренебречь. Решить задачу для двух случаев, когда зависимость тока через диод от приложенного к нему напряжения имеет вид представленный на рисунке. (Меледин, 3.101 *)

Ответ: 1) τ/Т = 0.1, U max = 10 B; 2) U max = 5 B.

Решение.

1) Тока через диод нет, пока приложенное к нему напряжение не достигнет 10 В. При более высоком напряжении диод не оказывает влияния на характер тока, протекающего в цепи. Пусть зависимость переменного напряжения от времени имеет вид

U = U o cos(2πt/T),

где U o = 220 В. Если учесть ЭДС батареи, то ясно, что диод открыт при

U ≥ 210 В, т.е. при cos(2πt/T) ≥ 21/22.

В течение времени

τ = (Т/π)arcos(21/22)

диод открыт. Искомая доля периода

τ/Т = (1/π)arccos(21/22) = 0.1.

Максимальное падение напряжения на резисторе U max = 10 B.

2) Зависимость тока через диод от напряжения расшифровывается просто: тока через диод нет, пока приложенное к нему напряжение не достигнет 10 В. При дальнейшем увеличении напряжения диод эквивалентен резистору с сопротивлением 10 Ом. Искомое максимальное падение напряжения на резисторе U max = 5 B.

3. Выпрямитель с идеальным выпрямляющим элементом (диодом) подключен к сети переменного тока с напряжением U = 220 B и частотой f = 50 Гц (см. рис.). Во сколько раз изменится мощность, рассеиваемая на резисторе с сопротивлением R при замыкании ключа К, если известно, что за период переменного тока конденсатор емкости С практически не успевает разрядиться через резистор? Какому условию должны подчиняться параметры цепи? (Козел, 3.208)

Ответ: возрастет в четыре раза, RCf >> 1.

Решение.

При разомкнутом ключе с учетом того, что диод пропускает ток только половину периода, мощность

N 1 = ½ U 2 /R.

При замкнутом ключе на резисторе R установится практически Резисторы и вольтметр включены в цепь переменного тока, как показано на рисунке. Напряжение между точками А и А / втрое меньше напряжения между точками В и В / . Найти сопротивление R x , если сопротивление R известно. (Меледин, 3.81)

Ответ: R x = ½ R при R x < R, R x = 2R при R x > R. постоянное напряжение, равное амплитудному напряжению сети U√2. Мощность будет равна

т.е. возрастет в четыре раза. Так как при напряжении на конденсаторе U ток через R равен U/R, то за период может протечь заряд

Для того чтобы напряжение на конденсаторе мало менялось в течение периода, необходимо выполнение условия

Δq << q = CU.

Отсюда получаем

4. К сети переменного напряжения частоты 50 Гц подключены последовательно конденсатор емкостью 10 мкФ и амперметр переменного тока (см. рис. а ). Последовательно с ними подключают катушку (см. рис. б ). При какой индуктивности катушки показания амперметра увеличатся в два раза? При какой индуктивности показания уменьшатся в два раза? Как изменятся токи, если катушки с вычисленными параметрами подключать не последовательно, а параллельно конденсатору (см. рис. в )? элементы цепи считать идеальными. (СОШ, 97-98, 11-III-5)

Ответ: для “двойного” тока: L 1 = 0.5 Гн, L 2 = 1.5 Гн, для “половинного” тока: L 3 = 1.5 Гн; I пар (L 1) = I о, I пар (L 2) = I о /3, I пар (L 3) = 2I о /3.

Решение.

Ток в цепи с конденсатором I 1 = U/X C = UωC. Если последовательно с конденсатором подключить катушку L, амперметр покажет ток

I 2 = U/|X C – X L | = U/|1/(ωC) – ωL|.

нейтралей трансформаторов от перенапряжений.

В современных энергосистемах сети 110 кВ и выше эксплуатируются с эффективным  заземлением нейтралей обмоток силовых трансформаторов. Сети напряжением 35 кВ и ниже работают с изолированной нейтралью или заземлением через дугогасящие реакторы.

Каждый вид заземления имеет свои преимущества и недостатки.

В

сетяхс изолированной нейтралью однофазное замыкание на землю не приводит к короткому замыканию. В месте замыкания проходит небольшой ток, обусловленный емкостью двух фаз на землю. Значительные емкостные токи обычно компенсируются полностью или частично включением в нейтраль трансформатора дугогасящего реактора. Остаточный в результате компенсации малый ток не способен поддерживать горение дуги в месте замыкания, поэтому поврежденный участок, как правило, не отключается автоматически. Металлическое однофазное замыкание на землю сопровождается повышением напряжения на неповрежденных фазах до линейного, а при замыкании через дугу возможно появление перенапряжений, распространяющихся на всю электрически связанную сеть, в которой могут находиться участки с ослабленной изоляцией. Чтобы уберечь трансформаторы, работающие в сетях с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов, от воздействия повышенных напряжений, изоляцию их нейтралей выполняют на тот же класс напряжения, что и изоляцию линейных вводов. При таком уровне изоляции не требуется применение никаких средств защиты нейтралей, кроме вентильных разрядников, включаемых параллельно дугогасящему реактору.

В сетях с эффективным заземлением нейтрали (рис. 1.19.) однофазное замыкание на землю приводит к короткому замыканию. Ток короткого замыкания (КЗ) проходит от места повреждения по земле к заземленным нейтралям трансформаторов Т1 и Т2, распределяясь обратно пропорционально сопротивлениям ветвей. Поврежденный участок выводится из работы действием защит от замыканий на землю. Через трансформаторы (Т3 и Т4), нейтрали которых не имеют глухого заземления, ток однофазного КЗ не проходит.

С учетом того, что однофазное КЗ является частым (до 80% случаев КЗ в энергосистемах приходится на однофазные КЗ) и тяжелым видом повреждений,

 Сеть с эффективным заземлением нейтрали – сеть, в которой заземлена большая часть нейтралей обмоток силовых трансформаторов. При однофазном замыкании в такой сети напряжение на неповрежденных фазах не должно превышать 1,4 фазного напряжения нормального режима работы сети. В СССР сети напряжением 110 кВ и выше, работающие, как правило, с глухозаземленной нейтралью, относят к сетям с эффективно заземленной нейтралью.

принимают меры по уменьшению токов КЗ. Одной из таких мер является частичное разземление нейтралей трансформаторов.

Нейтрали автотрансформаторов не разземляются, так как они рассчитаны для работы с обязательным заземлением концов общей обмотки.

Число заземленных нейтралей на каждом участке сети устанавливается расчетами и принимается минимальным. При выборе точек заземления нейтралей в энергосистеме руководствуются как требованиями релейной защиты в части поддержания на определенном уровне токов замыкания на землю, так и обеспечением защиты изоляции разземленных нейтралей от перенапряжений. Последнее обстоятельство вызвано тем, что все трансформаторы 110 – 220 кВ отечественных заводов имеют пониженный уровень изоляции нейтралей. Так, у трансформаторов 110 кВ с регулированием напряжения под нагрузкой уровень изоляции нейтралей соответствует стандартному классу напряжения 35 кВ, что обусловлено включением со стороны нейтрали переключающих устройств с классом изоляции 35 кВ. Трансформаторы 220 кВ имеют также пониженный на класс уровень изоляции нейтралей. Во всех случаях это дает значительный экономический эффект, и тем больший, чем выше класс напряжения трансформатора.

Выбор указанного уровня изоляции нейтралей трансформаторов, предназначенных для работы в сетях с эффективно заземленной нейтралью, технически обосновывается значением напряжения, которое может появиться на нейтрали при однофазном КЗ. А оно может достигнуть почти 1/3 линейного напряжения (например, для сетей 110 кВ около 42 кВ – действующее значение). Очевидно, что изоляция класса 35 кВ разземленной нейтрали нуждается в защите от повышенных напряжений. Кроме того, при неполнофазных отключениях 1 (или включениях) ненагруженных трансформаторов с изолированной нейтралью переходный процесс сопровождается кратковременными перенапряжениям. Достаточно надежной защитой нейтралей от кратковременных перенапряжений является применение вентильных разрядников. Нейтрали трансформаторов 110 кВ защищаются разрядниками 2хРВС-20 с наибольшим допустимым действующим напряжением гашения 50 кВ.

Однако практика показывает, что на нейтрали трансформаторов могут воздействовать не только кратковременные перенапряжения. Нейтрали могут оказаться под воздействием фазного напряжения промышленной частоты (для сетей 110 кВ 65 – 67 кВ), которое опасно как для изоляции трансформатора, так и для разрядника в его нейтрали. Такое напряжение может появиться и длительно (десятки минут) оставаться незамеченным при неполнофазных режимах коммутации выключателями, разъединителями и отделителями ненагруженных трансформаторов, а также при некоторых аварийных режимах.

Неполнофазное включение ненагруженных трансформаторов . На рис. 1.20. показан трехфазный трансформатор с изолированной нейтралью. Из векторной диаграммы видно, что при симметричном напряжении сети и параметрах схемы токи намагничивания и магнитные потоки в сердечнике также симметричны, т.е.

а напряжение на нейтрали равно нулю.

1 Неполнофазным отключением (включением) называется коммутация, при которой выключатели, разъединители или отделители в цепи оказываются включенными не тремя, а двумя или даже одной фазой.

При полной фазной коммутации трансформатора его электрическое и магнитное состояние изменяется. Включение трансформатора со стороны обмотки, соединенной в звезду, двумя фазами (рис 1.20,б ) приводит к исчезновению потока Ф с и появлению на нейтрали и на отключенной фазе напряжения, равного половине фазного:

Напряжение на разомкнутых контактах коммутационного аппарата U с = U с - U  c .

При подаче напряжения по одной фазе все обмотки трансформатора и его нейтраль будут находиться под напряжением включенной фазы. Между разомкнутыми контактами аппарата напряжение U = U л.

В эксплуатации задержка в устранении неполнофазных режимов ненагруженных трансформаторов неоднократно приводила к авариям. Лучшей мерой защиты пониженной изоляции трансформаторов от опасных напряжений является глухое заземление от сети (разъединителями, отделителями или воздушными выключателями) трансформаторов 110 – 220 кВ, у которых нейтраль защищена вентильными разрядниками, глухо заземлять нейтраль включаемой под напряжение или отключаемой обмотки, если к тем же шинам или к питающей линии не подключен другой трансформатор с заземленной нейтралью.

Испытаниями установлено, что глухое заземление нейтрали трансформатора облегчает процессы отключения и включения намагничивающих токов. Дуга при отключении трансформатора горит интенсивно и быстро гаснет.

Отключение заземляющего разъединителя в нейтрали трансформатора, работающего нормально с разземленной нейтралью, защищенной разрядником, следует производить сразу же после включения под напряжение и проверки полнофазности включения коммутационного аппарата. Нельзя длительно оставлять заземленной нейтраль, если это не предусмотрено режимом работы сети. Заземлением нейтрали вносится изменение в распределение токов нулевой последовательности и нарушается селективность действия защит от однофазных замыканий на землю.

С

хемы питания от одиночных и двойных проходящих линий 110 – 220 кВ подстанций, выполненных по упрощенным схемам, в настоящее время получили широкое распространение. Число присоединяемых к линии трансформаторов не регламентируется и доходит до четырех – пяти. Если к линии присоединены два трансформатора и более (рис. 1.21.), то целесообразно постоянно (или на время производства операций) хотя бы у одного из них иметь глухое заземление нейтрали (трансформаторы Т2 и Т3 на рис. 1.21). Это позволит избежать появления опасных напряжений на изолированных нейтралях других трансформаторов в случае неполнофазной подачи напряжения на линию вместе с подключенными к ней трансформаторами.

Так, приоднофазном включении (фаза В) питающей линии под напряжение (рис. 1.22, а) в сердечниках отключенных фаз трансформатора с глухозаземленной нейтралью Т1 замкнется магнитный поток Ф в неотключенной фазы. Он наведет в обмотках фаз А и С примерно равные ЭДС взаимоиндукции Е А и Е с. Трансформатор Т1 будет находиться в уравновешенном однофазном режиме. При однофазной симметричной системе напряжений на линейных выводах трансформатора (сумма этих напряжений равна нулю) напряжение на незаземленной нейтрали Т2 относительно земли также равно нулю:

Придвухфазном включении (фаз А и В) питающей линии (рис. 1.22, б) по сердечнику отключенной фазы замыкается суммарный магнитный поток Ф А + Ф В =  Ф С, который наведет в обмотке отключенной фазы ЭДС взаимоиндукции Е С, равную по значению и направлению напряжению фазы U С, если бы она была включена. Таким образом, на линейных вводах всех подключенных трансформаторов образуется симметричная трехфазная система напряжений, при которой напряжение на изолированной нейтрали трансформатора Т2 равно нулю:

В сетях с эффективно заземленной нейтралью трансформаторы подвержены опасным перенапряжениям в аварийных режимах , когда, например, при обрыве и соединении провода с землей выделяется по тем или иным причинам участок сети, не имеющий заземленной нейтрали со стороны источника питания. На таком участке напряжение на нейтралях трансформаторов становится равным по значению и обратным по знаку ЭДС заземленной фазы, а напряжение неповрежденных фаз относительно земли повышается до линейного. Возникающие при этом в результате колебательного перезаряда емкостей фаз на землю перенапряжения представляют собой серьезную опасность для изоляции трансформаторов и другого оборудования участка.

В сетях с эффективно заземленной нейтралью на случай перехода части сети в режим работы с изолированной нейтралью от замыканий на землю предусматривают защиты, регулирующие на напряжение нулевой последовательности 3 U о, которое появляется на зажимах разомкнутого треугольника трансформатора напряжения при соединении фазы с землей. Защиты действуют на отключение выключателей трансформаторов с незаземленной нейтралью. Защиты от замыканий на землю в сети настраивают таким образом, чтобы при однофазном повреждении первыми отключались питающие сеть трансформаторы с изолированной нейтралью. На тех подстанциях 110 кВ, где силовые трансформаторы могут получать подпитку со стороны СН и НН, такие защиты от замыканий на землю не устанавливаются, не производится также и глухое заземление нейтралей.

При выводе в ремонт силовых трансформаторов, а также изменениях схем подстанций необходимо следить за сохранением режима заземления нейтралей, принятого в энергосистеме, и не допускать при переключениях в сетях с эффективно заземленной нейтралью выделения участков без заземления нейтралей у питающих сеть трансформаторов.

Во избежание же автоматического выделения таких участков на каждой системе шин подстанции, где возможно питание от сети другого напряжения, желательно иметь трансформатор с заземленной нейтралью с включенной на нем токовой защитой нулевой последовательности. В случае вывода в ремонт трансформатора, нейтраль которого заземлена, необходимо предварительно заземлить нейтраль другого параллельно работающего с ним трансформатора.

Без изменения положения нейтралей других трансформаторов производится отключение трансформаторов с изолированной нейтралью (трансформаторы старых выпусков с равнопрочной изоляцией выводов) или нейтралью, защищенной вентильным разрядником.