При технической реализации защиты от замыканий на землю в сетях 6–35 кВ, имеющей, как правило, первичные токи срабатывания, не превышающие нескольких ампер, должна быть решена задача предотвращения повреждения входных элементов измерительных органов от токов двойного замыкания на землю, которые могут превышать ток срабатывания в тысячи раз.

Обычным способом решения этой задачи является включение на входе устройства защиты нелинейных полупроводниковых [1] или газонаполненных элементов [2], которые ограничивают мгновенные значения сигналов. Снижению сигналов при двойных замыканиях на землю дополнительно способствует возможное насыщение трансформаторов тока нулевой последовательности (ТТНП), так как выпускаемые промышленностью специальные токовые реле для защиты от замыканий на землю имеют входное сопротивление, соизмеримое с сопротивлением ветви намагничивания ТТНП.

В [1] были перечислены разновидности направленных защит от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) в сетях 6–35 кВ, а в [2] показано, как могут изменяться основные параметры рабочих сигналов, поступающих на защиту при перемежающихся дугах. Из описанного в [2] не следует делать вывод о принципиальной неработоспособности направленных защит в режимах с перемежающимися дугами. Если рабочие сигналы интегрировать в течение нескольких десятых долей секунды и «запоминать» факт запуска защиты на время возможной бестоковой паузы, то на основе рассматриваемого принципа вполне можно построить эффективные защиты от ОЗЗ.
Это подтверждает опыт эксплуатации нескольких сотен устройств направленной токовой защиты от ОЗЗ, разработанной одним из авторов настоящей статьи [3, 4, 5] и установленной в некоторых энергосистемах России. Как производственные испытания с имитацией перемежающейся дуги, так и опытная эксплуатация защит дали положительные результаты.
Международный опыт эксплуатации направленных защит линий от ОЗЗ также подтвердил их эффективность, но некоторые разновидности таких защит, по признанию самих разработчиков и изготовителей, а также по данным эксплуатации, ведут себя неудовлетворительно при ОЗЗ с перемежающимися дугами.
Простейшие разновидности направленных токовых защит от ОЗЗ эксплуатируются в России уже в течение десятков лет. Однако до сих пор отсутствуют методики расчета их уставок, что сильно усложняет труд проектантов и вызывает сомнение в возможности эффективной работы защит в первые годы после введения их в работу до тех пор, пока необходимые уставки не будут найдены опытным путем в процессе эксплуатации. Этот материал направлен на решение этого вопроса.