Закрыть

Причины возникновения короткого замыкания: От чего возникает короткое замыкание и как с ним бороться | ЭлектроАС

Содержание

что это такое, определение, причины, виды КЗ.

Ток короткого замыкания — это возрастающий электрический импульс ударного типа. Из-за его появления могут расплавиться провода, выйти из строя некоторые электрические приборы.

Почему происходит короткое замыкание?

Ток КЗ возникает в следующих случаях:

  1. При высоком уровне напряжения. Происходит резкий скачок, уровень напряжения начинает превышать допустимые нормы, возникает вероятность появления электрического пробоя изоляционного покрытия проводника или схемы электрического типа. Образуется утечка тока, повышается температура дуги. Напряжение короткого замыкания приводит к созданию кратковременного дугового разряда.
  2. При старом изоляционном покрытии. Такое замыкание возникает в жилых и промышленных зданиях, в которых не проводилась замена проводки. У любого изоляционного покрытия есть свой ресурс, который со временем истощается под воздействием факторов внешней среды. Несвоевременная замена изоляции может стать причиной КЗ.
  3. При внешнем воздействии механического типа. Перетирание защитной оболочки провода или снятие его изоляционного покрытия, а также повреждение проводки приводят к возгоранию и КЗ.
  4. При попадании посторонних предметов на цепь. Попавшие на проводник пыль, мусор или другие мелкие предметы способны вызвать замыкание в цепи механизма.
  5. Во время удара молнии. Повышается уровень напряжения, пробивается изоляционное покрытие провода или электрической схемы, из-за чего и возникает КЗ в электро цепи.

Почему КЗ так называется?

Рассмотрим определение КЗ, расшифровка — короткое замыкание. Это объединение 2 любых точек (обладающих различным потенциалом), которые находятся в электрической цепи. Соединение не предусмотрено нормальным режимом функционирования цепи, что приводит к критическим показателям силы тока на месте объединения этих точек.

Такое замыкание называется коротким, потому что образуется, минуя прибор, т.е. по короткому пути.

Простым языком: происходит соединение положительного и отрицательного проводника (короткий путь), что приводит к тому, что значение сопротивления становится равно 0. Для нормального функционирования механизма необходимо сопротивление, а его отсутствие вызывает сбой в работе источника напряжения, что приводит к замыканию.

КЗ — это любое соединение проводников с разным потенциалом между собой или с землей. КЗ возникает только в том случае, если такое объединение не запланировано конструкцией данного прибора или механизма. Например, соединение между любыми точками разных фаз или объединение фазы и 0, когда образуется разрушительный ток, превышающий все критические значения электрической схемы устройства.

В чем опасность?

Последствия короткого замыкания могут быть следующими:

  1. Падает уровень напряжения в электро цепи. Это может привести к выходу из строя и обгоранию электрического прибора или сбоям в функционировании устройства.
  2. Повреждения механического и термического типа: обрыв цепи, повреждение проводки или отдельных проводов, розеток и выключателей.
  3. В зависимости от мощности короткого замыкания возможно возгорание проводки и расположенных рядом с ней материалов и предметов.
  4. Деструктивное электромагнитное воздействие на телефонную линию связи, компьютер, телевизор и другие электроприборы.
  5. Опасность для жизни. Если в момент возникновения замыкания человек находится рядом с источником КЗ, то он может получить ожоги.
  6. Нарушается функционирование электропоставляющих систем.
  7. В зависимости от параметров КЗ возможны сбои в работе подземных коммуникаций при электромагнитном воздействии.

Многих людей интересует вопрос о том, как посчитать, чему равна сила тока при коротком замыкании. Для этого необходимо воспользоваться законом Ома: сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению на ее концах и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

Вычисление КЗ осуществляется по формуле: I= U/R (I — сила тока, U — напряжение, R — сопротивление).

Виды короткого замыкания и их причины

Существуют такие виды КЗ, как:

  1. Однофазное КЗ. Повреждение на линиях электропередачи, когда 1 из фаз электрической системы замыкается на землю или на элемент, который соединен с землей. Причиной замыкания может стать неправильное заземление.
  2. Двухфазное КЗ. Тип замыкания, возникающий между 2 фазами с различным потенциалом в электроэнергетической цепочке. Причина — нарушение изоляции проводов. Также это может быть одновременное соединение 2 фаз не между собой, а на землю.
  3. КЗ трехфазное (симметричное). Замыкание 3 фаз друг на друга. Причиной может стать механическое повреждение изоляционного покрытия, перегрев и пробой в изоляции или схлестывание проводов.
  4. Межвитковое. Такой тип замыкания характерен для электрических машин. В этом случае происходит замыкание витков механизма обмотки статора, трансформатора или ротного устройства между собой.
  5. Замыкание на металлический корпус прибора или системы. Такое короткое замыкание возникает при нарушении изоляции проводки на металлическом корпусе.

Варианты защиты от КЗ

В качестве защиты от возникновения короткого замыкания можно использовать:

  • реакторы электрического типа, которые будут ограничивать ток;
  • распараллеливание электрической цепи;
  • отключение секционных выключателей;
  • трансформаторы понижающего типа с расщепленной обмоткой с низким уровнем напряжения;
  • быстродействующие коммутационные аппараты, в которых есть опция ограничения поступления тока;
  • плавкие предохранительные элементы;
  • установку автоматических выключателей;
  • своевременную замену изоляционного покрытия проводов и регулярный осмотр проводки на наличие дефектов;
  • устройства релейной защиты, которые будут отключать поврежденные участки цепи.

Автоматы можно устанавливать только на всю систему, а не на отдельные фазы и цепь нуля. В противном случае во время замыкания выйдет из строя нулевой автомат, а вся электросеть окажется под напряжением, т.к. фазный автомат будет включен. По этой же причине не рекомендуется устанавливать провод меньшего сечения, чем может позволить автомат.

Использование этого явления

Данное явление нашло свое применение в дуговой сварке, принцип работы которой построен на взаимодействии стержня с металлической поверхностью. Поверхность нагревается до температуры плавки, благодаря чему появляется новое прочное соединение, т.е. сварочный электрод замыкается с заземляющим контуром.

Такие режимы короткого замыкания действуют непродолжительный промежуток времени. В момент сварки в месте соединения стержня и поверхности возникает нестандартный заряд тока, из-за чего выделяется большое количество теплоты. Ее достаточно для плавки металла и создания сварочного шва.

Также короткое замыкание используется в сфере промышленной автоматики, с его помощью создаются информационные системы, которые отражают параметры передачи токового сигнала.

Полезное КЗ применяется в электродинамических датчиках. Например, в индукционных виброметрах, сейсмических приемниках. Короткое замыкание дает возможность дополнительно уменьшить количество колебаний подвижной системы.

Режим КЗ может использоваться при объединении каскадов в электронике, когда выход первого активного компонента работает в режиме КЗ.

Короткое замыкание | Заметки электрика

Добрый день, уважаемые читатели сайта «Заметки электрика».

Давно хотел написать статью про короткое замыкание. Но все как то не доходили руки.

Сегодня решился, потому как повлияли на меня последние события, произошедшие на распределительной подстанции нашего предприятия.

Ранее в статьях мы говорили, что повреждения в электроустановках вызывают короткие замыкания, или сокращенно, к.з.

Короткое замыкание — это одно из самых тяжелых и опасных видов повреждения.

Вы спросите почему? Читайте ниже.

Что же такое короткое замыкание?

Википедия на этот вопрос отвечает, что  короткое замыкание — это:

Определение прочитали.

А теперь давайте рассмотрим подробно, что же происходит с параметрами электроустановки в момент короткого замыкания.

При возникновении короткого замыкания,  напряжение на источнике питания, а правильнее назвать ЭДС, замыкается «накоротко» через небольшое (малой величины) сопротивление кабельных и воздушных линий, обмоток трансформаторов и генераторов. Отсюда и название «короткое замыкание».

В «накоротко» замкнутой цепи появляется ток очень большой величины, который и называется током короткого замыкания.

Классификация коротких замыканий

Рассмотрим классификацию коротких замыканий.

Короткие замыкания разделяются по количеству замкнувшихся фаз:

  • трехфазные короткие замыкания
  • двухфазные короткие замыкания
  • однофазные короткие замыкания

Короткие замыкания разделяются по замыканию:

  • с землей
  • без земли

Короткие замыкания разделяются по количеству замкнувшихся точек в сети:

  • в одной точке
  • в двух точках
  • в нескольких точках (более двух)

Пример

Рассмотрим пример.

Допустим, что наш потребитель питается с подстанции через воздушную линию (ВЛ) электропередач. Питающая линия является транзитной, поэтому питание потребителя осуществляется отпайкой от линии ВЛ в точке «О».

Пунктирной линией под номером 2 показан уровень напряжения на протяжении всей воздушной линии до возникновения короткого замыкания. 

По рисунку видно, что напряжение в любой точке электрической сети равно разнице ЭДС источника питания и падения напряжения в электрической цепи до необходимой нам точки.

Например, напряжение в точке «О» можно рассчитать по формуле:

Uо = E — I*Zo, где

  • E — ЭДС источника питания, в нашем случае генератора
  • Zo — полное сопротивление воздушной линий от источника питания до точки «О» (состоит из активного и реактивного сопротивления)
  • I — ток, протекающий по воздушной линии в данный момент времени.

Аналогично, можно рассчитать напряжение в любой точке нашей воздушной линий.

Предположим, что по каким-либо причинам произошло короткое замыкание на воздушной линии, но за пределами нашей отпайки. Назовем эту точку короткого замыкания буквой «К».

Что же произойдет в момент короткого замыкания?

В момент короткого замыкания по воздушной линии проходит уже не номинальный ток, а  ток короткого замыкания большой величины, поэтому возрастает падение напряжения на каждом элементе электрической цепи. А именно на сопротивлении Zo и Zк.

Самое наибольшее снижение напряжения будет в месте короткого замыкания, т.е. в точке «К». В остальных точках воздушной линии, удаленных от места к.з., напряжение снизится чуть меньше (это видно на рисунке — линия под номером 1).

В одной из своих статей я привел наглядный пример расчета токов короткого замыкания. Переходите по ссылочке и знакомьтесь с материалами.

 

Последствия от короткого замыкания

Мы уже выяснили, что в момент короткого замыкания происходит резкое увеличение величины тока и снижение напряжения, что приводит к следующим последствиям.

1. Разрушения

Вспомним немного физику.

По закону известного физика Джоуля-Ленца, ток короткого замыкания, протекая по активному сопротивлению электрической цепи в течение некоторого времени, выделяет в нем тепло, которое рассчитывается по формуле:

В точке короткого замыкания это тепло, а также пламя электрической дуги, производят огромные разрушения. И чем больше ток короткого замыкания и время его прохождения по цепи, тем больше будут разрушения.

Чтобы было понятно Вам насколько эти разрушения масштабны, ниже приведу примеры из своей практики.  

Короткое замыкание в кабине трансформаторов

Привод переключающего устройства РПН. Короткое замыкание произошло в обмотке асинхронного двигателя

2. Повреждение изоляции

Во время прохождения тока короткого замыкания по неповрежденным линиям, происходит их нагрев выше предельной допустимой температуры, что приводит к повреждению их изоляции.

Активная часть трансформатора. Короткое замыкание произошло по причине повреждения изоляции

Повреждение изоляции кабельной линий привело к короткому замыканию

Короткое замыкание кабеля. Последствия

3. Потребители и электроприемники

Снижение напряжения при коротком замыкании нарушает нормальную работу потребителей и электроприемников электрической энергии.

Например, асинхронный электродвигатель  при снижении напряжения сети может вообще остановиться, т.к. момент его вращения может оказаться меньше момента сопротивления и трения механизмов.

Также нарушается нормальная работа и осветительных остановок. Здесь я думаю объяснять не требуется.

Смотрите наглядное видео про причины и последствия короткого замыкания в электроустановке 400 (В) на одной из наших подстанций:

А вот уже случай по-серьезнее — трехфазное короткое замыкание в сети 10 (кВ).

Вот еще фрагменты аварии, которая возникла по причине короткого замыкания в разделке кабеля 10 (кВ):

P.S. В завершении статьи на тему короткое замыкание, хочется подтвердить сказанное в начале своей статьи, что короткое замыкание является самым опасным и тяжелым видом повреждения, которое требует мгновенного и быстрого реагирования и отключения поврежденного участка цепи.  

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


Короткое замыкание, причины, последствия. Защита от короткого замыкания

Приветствую всех на своем блоге! Знаете, что такое короткое замыкание, причины возникновения, последствия и какая бывает защита? Уверен, знаете. Нового ничего не расскажу, поэтому можете дальше не читать ))) Шутка. Поговорим о явлении — короткое замыкание.

Те, кто хоть иногда почитывают мой блог знают, что недавно со мной произошел несчастный случай. Этому рассказу я посвятил пост «Электрическая дуга, что это, как защититься«. Почитайте.

Статья получила большую популярность в интернете. Живой пример всетаки. На основе нее один «Электрошаман» написал интересную статью про «ВЗРЫВпакетники«.

Что же произошло, каковы причины? Читал предположения в комментариях.

Ответ таиться в слове — замыкание. Я конечно на 100% не уверен, все произошло быстро, но так написано в акте о несчастном случае. Цитирую коротко:

При протягивании произошло короткое замыкание между контактной группой и корпусом пакетного выключателя через жало отвертки , которую АЗ держал правой руке.

Скоро расскажу подробнее об этом акте, что там, как, подписывайтесь на новости, чтобы не пропустить.  Итак:

 

Что такое короткое замыкание?

Это  не предусмотренное конструкцией соединение двух точек электрической цепи с разными потенциалами.

Бывают:

  • Однофазные,
  • Двухфазные,
  • Трехфазноеые,
  • Межвитковые,
  • На металлический корпус.

 

Последствия короткого замыкания:

Сопровождаются большим выделением тепла, электромагнитным полем, расплавлением токоведущих частей, возгоранием, что приводит к пожарам, скачкам напряжения, нарушениям функциональности электрической цепи, системным авариям в энергосетях итд.

Думаю каждый из вас знает случай пожара, который произошел из за короткого замыкания электропроводки дома, квартиры. Частое явление.

Электрическая дуга также может возникнуть от короткого замыкания, как в моем случае. Кстати, как обещал, фото того самого электрощита, после аварии:

Темновато, но видно вроде.

 

Причины короткого замыкания:

Могут быть вызваны перегрузкой, разными неполадками, например: неисправность в выключателе или штепсельной розетке, непрочное соединение в осветительной коробке, механическое повреждение изоляции кабеля, неисправность  бытовых приборов без системной защиты заземлением или занулением.

Неисправности и повреждения могут образоваться как из-за неосторожного обращения, так и при физическом износе элементов системы. Например если у выключателя сломалась пружинящая контактная пластина или образовалась трещина на крышке, его необходимо заменить.

Причины можно долго перечислять, если у кого-то есть уникальные случаи, поделитесь историей в комментариях, интересно.

 

Защита от короткого замыкания.

В отличии от защиты от отгорания нуля, сегодня существует большое количество аппаратов защиты. Они автоматически, в короткое время, отключают цепь если произошло замыкание  или повреждение. Это автоматические выключатели, различного вида предохранители, дифавтоматы, устройства релейной защиты итп.

Профилактика.

Все составные электропроводки (выключатели, кабели, розетки итд) рассчитаны на довольно значительный срок службы. Тем не менее со временем они изнашиваются, поэтому необходимо время от времени производить осмотр и проверку.  Помещения с нормальными условиями рекомендуется проверять — 1 раз в 2 года, остальные помещения — 1 раз в год.

Явление короткое замыкание имеет и положительные стороны. Ему нашли применение, электросварка, например (в следствии него возникает электрическая дуга, которая плавит металлы).

 

 

 

 

Анекдот:

Женщина звонит электрику:
— Я же просила зайти починить звонок! Где вы?
— Я уже был у вас.
— Я никуда не выходила!
— Я пришел, позвонил, дверь никто не открывал, я ушел.

 

 

Ну вот собственно и все, что я хотел сегодня рассказать. Что такое короткое замыкание разобрали, причины и последствия тоже. Обязательно используйте защиту от короткого замыкания и соблюдайте технику безопасности.

P.S. Понравился пост? Делись ссылкой с единомышленниками в социальных сетях.

www.elektrobiz.ru

Разница между коротким замыканием и перегрузкой (со сравнительной таблицей)

Одно из основных различий между коротким замыканием и перегрузкой заключается в том, что короткое замыкание возникает из-за короткого замыкания между линиями или между линией и землей, тогда как перегрузка означает, что оборудование потребляет избыточный ток от источника питания.

Другие различия между ними описаны ниже в сравнительной таблице.

Термин «перегрузка» относится к цепи или устройствам. Считается, что цепь перегружена, когда к ней приложена нагрузка, превышающая желаемую.Перегрузка возникает из-за неисправности оборудования или неисправных цепей. В то время как состояние короткого замыкания возникает, когда металлические провода соприкасаются друг с другом или из-за пробоев изоляции. Сопротивление устройств при коротком замыкании становится равным нулю, из-за чего по сети протекает сильный ток.

Содержание: заряд против тока

  1. Таблица сравнения
  2. Определение
  3. Ключевые отличия

Таблица сравнения

Основа для сравнения Короткое замыкание Перегрузка
Значение При коротком замыкании напряжение в точке повреждения уменьшается до нуля, и ток нерегулярного высокого значения течет через неисправную точку сети.
Перегрузка означает, что на систему была возложена нагрузка, превышающая требуемое значение.
Напряжение Ноль Напряжение становится низким, но не может быть нулевым.
Ток Высокий Низкий по сравнению с коротким замыканием.
Происходит Это происходит, когда нейтраль и провод под напряжением касаются друг друга. Возникает при подключении большого количества устройств в одну розетку.

Определение короткого замыкания

Цепь, которая позволяет электрическому току проходить по случайному пути с низким сопротивлением, известна как короткое замыкание. Короткое замыкание вызывает сильный ток, который повреждает изоляцию электрического оборудования. В основном это происходит, когда два провода соприкасаются друг с другом или когда изоляция между проводниками нарушается.

Величина тока короткого замыкания становится в тысячи раз больше, чем нормальный ток. Во время короткого замыкания напряжение в точке повреждения уменьшается до нуля, и через сеть протекает ток большой величины. Короткое замыкание оказывает различное вредное воздействие на энергосистему. Их

  1. Короткое замыкание вызывает сильный ток в энергосистеме, который выделяет чрезмерное тепло и, следовательно, приводит к возгоранию или взрыву.
  2. В результате короткого замыкания возникает дуга, которая вызывает серьезное повреждение элемента системы питания.
  3. Короткое замыкание влияет на стабильность сети, что нарушает непрерывность электроснабжения.

Определение перегруженного

Перегрузка означает больше, чем желаемая нагрузка на сеть энергосистемы. Напряжение при перегрузках падает до очень низкого значения, но не может быть нулевым. Ток в состоянии перегрузки высокий, но значительно ниже тока короткого замыкания. Перегрузка увеличивает температуру в джоулях, что вызывает ожоги и, как следствие, повреждение электрооборудования.

Состояние перегрузки вызывает повреждение оборудования энергосистемы.Например — предположим, что инвертор имеет номинальную мощность 400 Вт, и если к нему подключена нагрузка 800 Вт, это вызовет перегрузку.

Ключевые различия между коротким замыканием и перегрузкой

  1. Короткое замыкание означает, что напряжение в точках неисправности снижается до нуля и через цепь начинает протекать большой ток, тогда как в условиях перегрузки на систему подается нагрузка, превышающая допустимое значение.
  2. Напряжение при коротком замыкании снижается до нуля, тогда как в режиме перегрузки напряжения снижаются, но не могут быть равны нулю.
  3. Во время короткого замыкания сопротивление пути тока становится низким, из-за чего через цепь протекает сильный ток, тогда как в условиях перегрузки величина тока высока, но заметно мала по сравнению с током короткого замыкания.
  4. Короткое замыкание происходит в системе, когда нейтраль и провод под напряжением соприкасаются друг с другом, а перегрузка возникает, когда несколько электрооборудования подключаются к одной розетке.

Мощность короткого замыкания в основном подается через синхронный генератор, синхронный двигатель и синхронные конденсаторы.

Короткое замыкание

— DCCWiki

Краткое описание: Короткое замыкание получило свое название от того, что электрическая энергия находит короткий путь, более легкий путь от одной стороны источника питания к другой.

Защита вашего макета от чрезмерных токов, протекающих во время короткого замыкания, может предотвратить повреждение ваших моделей и цифровой системы командного управления. Чтобы вызвать повреждение, показанное выше, не требуется много времени или тока.

Что такое короткое замыкание ?

Короткое замыкание (или просто короткое замыкание ) получило свое название от того, что электрическая энергия находит короткий путь, более легкий путь от одной стороны источника питания к другой.И он всегда пойдет по легкому пути, когда найдет его. Меньше всего вам нужно быть частью этого легкого обратного пути в цепи высокого напряжения. Таким образом он обходит нагрузку, ограничивающую прохождение тока.

Короткое замыкание — это плохо. Если флажок не установлен, он расплавит источник питания, проводку, пластиковые шпалы и т. Д., А в худшем случае вызовет пожар. По этой причине все железнодорожные источники питания коммерческих моделей (аналоговые или DCC) имеют встроенную защиту от короткого замыкания.

Не очень хорошо использовать обычный предохранитель для защиты источников питания трека, потому что короткие замыкания будут возникать достаточно часто, и вы будете постоянно перегорать предохранители.Вместо этого используются электронные методы защиты, которые автоматически восстанавливаются при устранении замыкания.

Причины

Есть несколько вещей, которые могут вызвать короткое замыкание:

  • Металлический предмет, касающийся направляющей, например инструмент или ремешок для часов
  • Крушение — короткое замыкание локомотива или другого подвижного состава противофазных рельсов
  • Наезд на живую лягушку, против которой выступают
  • Реверсивная петля или любое другое расположение путей, позволяющее поезду вернуться назад тем же путем, которым он пришел
  • Локомотивная переправа между не имеющими себе равными энергорайонами
  • Плохая проводка дорожки — например, неизолированные подводящие провода входят в контакт
  • Неправильная установка декодера — в результате короткое замыкание звукоснимателей треков
  • Недостаточная явка для DCC в сочетании с нестандартным подвижным составом, что приводит к сокращению явки

Некоторые фактические причины, указанные в информационном бюллетене Lenz:

  • Инструменты поперек пути
  • Неисправные переключатели
  • Очки в металлической оправе
  • Спящая мокрая кошка
  • Кормушки перекрестные
  • Банка кокса
  • Секундомер на трассе
  • Пролитый кофе
  • Записная книжка спиральная
  • Свежеоклеенный балласт
  • Паяльная станция
  • Leaf Rake (Применяется, только если вы путешествуете по улице. )

Почему я должен волноваться?

Зачем беспокоиться о коротких замыканиях, если усилители DCC имеют встроенную защиту? Если вы используете более крупный макет, есть две важные причины, по которым вам не следует полагаться только на свой бустер:

  1. Отключение бустера приведет к отключению всего района повышения давления , и все поезда, курсирующие по нему, немедленно остановятся. Это может быть очень неудобно при планировке клуба, потому что любая ошибка оператора сразу станет очевидной и раздражает всех остальных операторов.
  2. Максимальная токовая защита бустера предназначена только для защиты самого бустера.
    1. Большой усилитель может непрерывно выдавать до 5 ампер без отключения. При низком качестве проводки этот ток может быть результатом короткого замыкания, поэтому 5А будет непрерывно проходить через все, что вызывает короткое замыкание. Сюда может входить тонкая проводка приемного устройства локомотива, которая может перегреться и расплавить пластиковую изоляцию.

Защита от короткого замыкания

Бустерные поездки

Как упоминалось ранее, все усилители DCC включают электронную защиту от короткого замыкания.В зависимости от конструкции они сработают либо при превышении определенного уровня тока, либо при внезапном увеличении потребляемого тока.

Это одна из веских причин, по которой вы хотите использовать проводку достаточно толстого сечения для шины питания рельсового пути в средней и большой компоновке. Если вы используете только соединительный провод легкого калибра (скажем, калибр 22 AWG) для 40-дюймовой шины, сопротивление постоянному току (туда и обратно) будет около 1,3 Ом. Само по себе этого недостаточно, чтобы предотвратить срабатывание бустера, но он точно не поможет.Чрезмерное сопротивление и индуктивность на силовой шине будут препятствовать работе выключателя.

Скорость изменения

Многие бустеры используют скорость изменения для обнаружения короткого замыкания. Этот метод очень быстрый и эффективный для предотвращения повреждений. Если ток изменится более чем на установленную величину за фиксированный промежуток времени, система защиты цепи примет меры.

Если у вас на пути несколько локомотивов, оборудованных звуком, усилитель может отключиться при включении пути или при восстановлении после предыдущего происшествия.Всплеск пускового тока для зарядки любых конденсаторов в локомотивах будет интерпретирован как короткое замыкание.

Многие бустеры имеют возможность изменять время отклика, в бустере есть CV, чтобы продлить период короткого замыкания до того, как он среагирует. Это часто необходимо при ложных срабатываниях (например, при большом пусковом токе) или для предотвращения срабатывания усилителя до того, как сработает устройство управления питанием или автореверсивное устройство.

Проверьте проводку трека

Вам следует проверить проводку дорожки, выполнив квартальный тест.Если тест не прошел, значит, проблема связана с проводкой, и ее необходимо исправить. Чрезмерная индуктивность замедлит скорость изменения тока, снизив эффективность защиты от сверхтока.

Бустер с автоматическим реверсом

Если вы используете два или более бустеров в своей компоновке, тогда все, кроме одного, должны иметь автоматическое реверсирование. Это избавляет от необходимости беспокоиться о согласовании фазы района повышения мощности. В противном случае при пересечении локомотивом между районами два ускорителя будут бороться друг с другом — фактически то же самое, что и короткое замыкание.

Очень важно, чтобы на границе зоны повышения давления только один усилитель имел возможность реверсирования фазы.

Прочтите инструкции, так как вам может потребоваться обратный путь между бустерами, чтобы обеспечить правильную работу функции автоматического реверса

Автореверсоры

Если на схеме есть возможность для выхода и возврата поезда, так что он оказывается лицом в противоположном направлении на том же участке пути, с которого он начал, то у вас короткое замыкание. Это может быть реверсивная петля или воздушная петля, реверсивный треугольник (звезда-звезда), поворотный стол или кроссовер по схеме «собачья кость».

Очевидно, что для предотвращения сильного короткого замыкания дорожка должна иметь двойной зазор в соответствующих местах. Но короткое замыкание все равно произойдет, когда локомотив пересечет зазоры, войдя в реверсивную секцию. Это можно решить с помощью модуля автоматического реверсирования DCC.

Автоматические выключатели

PM4 от Digitrax. Он может контролировать 4 энергорайона или функционировать как 4 блока с автореверсом. Автоматические выключатели

могут использоваться для отключения электричества в подрайонах вспомогательного района при обнаружении короткого замыкания.Это смягчает эффект короткого замыкания, уменьшая количество отключений компоновки из-за ошибки оператора.

Это гораздо более дешевое решение, чем добавление дополнительных бустеров.

Система управления питанием Digitrax PM42 является примером автоматического выключателя с несколькими выходами.

Недостатки использования автоматических выключателей:

  • Они не предотвращают короткое замыкание, а только уменьшают эффект
  • Их сложно модернизировать, потому что рельсовые силовые автобусы должны быть разделены на отдельные подрайоны, и к каждой подрайонной силовой шине необходимо провести дополнительный провод большой толщины.

Устройства ограничения тока

Часто можно услышать решения, связанные с последовательным подключением резистора (обычного или предохранителя PTC) или автомобильной лампы к дорожке для ограничения тока в случае короткого замыкания.

Плохая идея. Защита от короткого замыкания должна включать отключение источника питания до обнаружения и устранения проблемы.

Ограничением тока вы не решаете проблему. Предохранители защищают ваше оборудование от повреждений в случае короткого замыкания.Многократная замена предохранителя не решает проблему. Сначала устраните причину короткого замыкания. Используйте прибор NMRA для проверки зазоров стрелочных переводов и проверки правильности колеи.

Поскольку многие системы DCC могут выдавать более пяти ампер, ограничение тока с помощью дополнительного импеданса означает, что не весь ток может протекать через короткое замыкание. У вас может быть еще три или четыре ампера. Это решение прекрасно работало во времена аналогового управления с низким током. Бустеры DCC имеют гораздо более высокий ток.

Дополнительный импеданс в рельсовой цепи DCC может отрицательно повлиять на работу устройств защиты от перегрузки по току, присутствующих в бустере, а также устройств управления питанием.

Автомобильные лампы

Эта идея появилась в 1960-х годах, когда для ограничения тока использовались лампы задних фонарей. Когда протекает слабый ток, нить накала имеет низкое сопротивление с минимальным падением напряжения. Во времена аналогового управления использовались несколько слаботочных источников питания для питания кабины компоновки.Так что в этой идее были свои достоинства. Типичная лампа 1156 потребляет ~ 2,5 А при полной яркости, поэтому при коротком замыкании она ограничивает ток и ярко светится.

Лист данных NMRA D7q упоминает использование ламп 12 В для ограничения тока, но не рекомендует использовать лампы в условиях сильноточного тока. Он рекомендует их только в условиях слабого тока ( менее 1А). Поскольку системы DCC обычно выдают 3 и более ампер, этот метод не подходит. Это аналоговое решение аналоговой проблемы, и оно должно оставаться в этой области.

Почему это плохая идея для DCC?

  1. Бустеры DCC вырабатывают больший ток, обычно 5 А, и срабатывают до того, как лампа что-нибудь сделает.
  2. Если вы защищаете несколько источников электроснабжения с помощью нескольких ламп, усилитель может отключиться при двух или более коротких замыканиях.
    1. Когда лампы остынут, бустер повторно включит дорожку, немедленно отключится, снова включит питание …
  3. Эта техника только ограничивает ток.Максимальный ток — это величина, ограниченная сопротивлением лампы. Между тем, ток около 2,5 А все еще течет, чем дольше он течет, тем больше вероятность повреждения. Если не очистить сразу, короткий нанесет ущерб.
  4. Нагреваются сами лампочки. Более чем достаточно, чтобы растопить или опалить что-нибудь поблизости. При наличии достаточного количества времени или наличия поблизости легковоспламеняющегося материала это может вызвать пожар.

Опять же, это не решает проблему, а просто маскирует ее. Единственное решение — устранение причины короткого замыкания.

Вопросы безопасности и гарантии

Поскольку добавление устройства ограничения тока будет мешать правильной работе встроенной защиты от сверхтоков бустера, производитель вашей системы DCC или бустера может аннулировать любые гарантии, если такие устройства использовались с их оборудованием DCC.

DCC Stater Наборы со слаботочными усилителями не выдают достаточного тока для зажигания лампы во время короткого замыкания. Эти системы обычно имеют мощность не более трех ампер, что недостаточно для зажигания лампы 1156.Лампа может фактически предотвратить отключение усилителя, что может привести к повреждению его выходной схемы из-за чрезмерного нагрева. Дополнительная нагрузка может также привести к тому, что выход усилителя будет периодически включаться и выключаться до тех пор, пока короткое замыкание не будет устранено, что снова может привести к повреждению усилителя.

  • Lenz аннулирует вашу гарантию, если вы сделаете их защиту цепи бесполезной с помощью ламп.

Соковыжималка для лягушек

Электронная соковыжималка для лягушек

не только решает проблему правильной фазировки лягушек для стрелок с живыми лягушками, но и частично решает проблему, когда оператор совершает распространенную ошибку, заключающуюся в неправильном направлении на стрелку (т.е. переключатель установлен напротив поезда), тем самым вызывая короткое замыкание. Если это произойдет, соковыжималка для лягушек автоматически исправит фазу, и короткого замыкания не произойдет. Это не гарантирует, что поезд не сойдет с рельсов и не вызовет короткое замыкание из-за того, что колесо локомотива коснется противоположного рельса.

Дополнительное чтение

Лампы короткого замыкания DCC от Дика Бронсона

Последствия обрыва и короткого замыкания

ВЛИЯНИЕ ОТКРЫТОГО И КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Ранее в этой главе обсуждались термины обрыв и короткое замыкание. Следующее обсуждение касается воздействия на цепь при обрыве или коротком замыкании.

Основное различие между разрывом в параллельной цепи и разрывом в последовательной цепи состоит в том, что в параллельной цепи разрыв не обязательно приведет к отключению цепи. Если разомкнутое состояние возникает в последовательном участке цепи, тока не будет, потому что нет полного пути для протекания тока. Если, с другой стороны, размыкание происходит на параллельном пути, некоторый ток все равно будет течь в цепи.Параллельная ветвь, в которой происходит разрыв, будет эффективно отключена, общее сопротивление цепи УВЕЛИЧИТСЯ, а общий ток УМЕНЬШИТСЯ.

Чтобы прояснить эти моменты, на рис. 3-61 показана последовательная параллельная цепь. Сначала будет рассмотрен эффект разрыва последовательной части этой цепи. На рис. 3-61 (A) показана нормальная схема, R T = 40 Ом и I T = 3 ампера. На рисунке 3-61 (B) в последовательной части цепи показан разрыв, полный путь для тока отсутствует, и сопротивление цепи считается бесконечным.

Рисунок 3-61. — Последовательно-параллельная схема с обрывами.

На рисунке 3-61 (C) показан разрыв в параллельной ветви R 3 . Нет пути прохождения тока через R 3 . В цепи ток течет только через R 1 и R 2 . Поскольку существует только один путь для прохождения тока, R 1 и R 2 фактически включены последовательно.

В этих условиях R T = 120 Ом и I T = 1 ампер. Как вы можете видеть, когда в параллельной ветви происходит разрыв, общее сопротивление цепи увеличивается, а общий ток цепи уменьшается.

Короткое замыкание в параллельной сети имеет эффект, аналогичный короткому замыканию в последовательной цепи. Как правило, короткое замыкание вызывает увеличение тока и возможность повреждения компонентов независимо от типа задействованной цепи. Чтобы проиллюстрировать этот момент, на рис. 3-62 показана последовательно-параллельная сеть, в которой возникают короткие замыкания. На рисунке 3-62 (A) показана нормальная схема. R T = 40 Ом и I T = 3 ампера.

Рисунок 3-62. — Последовательно-параллельная цепь с короткими замыканиями.

На рисунке 3-62 (B) произошло короткое замыкание R 1 . R 1 теперь имеет нулевое сопротивление. Суммарное сопротивление цепи теперь равно сопротивлению параллельной сети R 2 и R 3 , или 20 Ом. Ток в цепи увеличился до 6 ампер. Весь этот ток проходит через параллельную сеть (R 2 , R 3 ), и это увеличение тока, скорее всего, повредит компоненты.

На рисунке 3-62 (C) R 3 закорочен.При замкнутом R 3 происходит короткое замыкание параллельно с R 2 . Короткое замыкание направляет ток вокруг R 2 , эффективно удаляя R 2 из цепи. Общее сопротивление цепи теперь равно сопротивлению R 1 , или 20 Ом.

Как известно, R 2 и R 3 образуют параллельную сеть. Сопротивление сети можно рассчитать следующим образом:

Дано:


Решение:


Общий ток цепи с замкнутым R 3 составляет 6 ампер.Весь этот ток протекает через R 1 и, скорее всего, повредит R 1 . Обратите внимание, что даже при том, что была закорочена только одна часть параллельной сети, вся параллельная сеть была отключена.

Как обрывы, так и короткие замыкания, если они происходят в цепи, приводят к общему изменению эквивалентного сопротивления. Это может вызвать нежелательные эффекты в других частях схемы из-за соответствующего изменения общего протекания тока. Короткое замыкание обычно приводит к отказу компонентов в цепи, которая не имеет должным образом предохранителей или иным образом не защищена.Неисправность может принять форму перегоревшего резистора, поврежденного источника или возгорания компонентов схемы и проводки.

Предохранители и другие устройства защиты цепей устанавливаются в цепях оборудования для предотвращения повреждений, вызванных увеличением тока. Эти устройства защиты цепи предназначены для размыкания, если ток увеличивается до заданного значения. Устройства защиты цепей подключаются последовательно к цепи или части цепи, которую защищает устройство. Когда устройство защиты цепи размыкается, ток в цепи прекращается.

Более подробное объяснение предохранителей и других устройств защиты цепей представлено в Модуле 3, Введение в защиту цепей, управление и измерения.

Какое влияние на общее сопротивление и общий ток в цепи оказывает обрыв в (а) параллельной ветви и (б) в последовательной части?

Какое влияние на общее сопротивление и общий ток в цепи оказывает короткое замыкание в (а) параллельной ветви и (б) в последовательной части?

Если одна ветвь параллельной сети закорочена, какая часть тока цепи протекает через остальные ветви?

РАСЧЕТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Симметричные компоненты

Они были разработаны, чтобы упростить расчеты для несбалансированных трехфазных систем и как помощь в численном решении с использованием анализаторов цепей. Даже при современных цифровых вычислениях симметричные компоненты помогают в решении несбалансированных систем, помимо объяснения многих явлений, таких как нагрев ротора в машинах, ток нейтрали и т. Д.

Основная идея состоит в том, чтобы преобразовать набор из трех векторов в другой набор из трех векторов с определенными желательными свойствами. Симметричные компоненты (представленные Fortescue) — это только один такой набор, другой набор — это компоненты Kimbark / Clarke.

Уникальное свойство симметричных компонентов состоит в том, что они сохраняют концепцию трехфазной системы, связанной с вектором каждого компонента.Таким образом, положительная последовательность сохраняет концепцию 3 сбалансированных векторов, имеющих ту же последовательность фаз, что и исходные векторы, тогда как компонент обратной последовательности сохраняет концепцию 3 сбалансированных векторов, но вращающихся в противоположном направлении вращения. Компонент нулевой последовательности — это сбалансированный набор из 3 совпадающих векторов, но вращающихся в том же направлении, что и исходные несбалансированные векторы.

Базовое определение набора несбалансированной трехфазной системы с точки зрения компонентов последовательности:

I a = I 0a + I 1a + I 2a

I b = I 0b + I 1b + I 2b + I 0 a + a 2 I 1 a + a I 2 a

I c = I 0 c + I 1 c + I 2 c = I 0 a + a I 1 a + a 2 I 2 a

Эти уравнения могут быть записаны в матричной форме как

I a, b, c = [Ts] I 0,1,2

Где Ts называется матрицей преобразования симметричных компонентов.

I 0,1,2 = [Ts] -1 I a, b, c

Аналогичное преобразование может применяться и для несимметричных напряжений.

Проиллюстрируйте эти преобразования добавлением векторов.

Степенная инвариантность

Если вышеуказанное преобразование Ts используется одновременно для значений напряжения и тока трехфазных сетевых элементов, то

Spq abc = P pq + j Qpq = [(I pq abc ) *] t e pq abc

и

Spq 012 = [(I pq 012 ) *] t e pq 012

Обратите внимание, что Spq abc не равно Spq 012 .

Spq abc = 3Spq 012 , поскольку Spq 012 относится только к мощности фазы «a», и аналогичное количество мощности также присутствует в фазах «b» и «c». Таким образом, необходимо использовать все три фазы симметричных компонентов. Часто для компьютерной работы симметричное преобразование, задаваемое

T si = (1 / Ö 3) Т с

используется, где T si * t . T si = единичная матрица.Это свойство ортогональных матриц. Далее, поскольку T si * = T si -1 , мы можем показать, что Spq abc = Spq 012. Однако в более ранних работах и ​​даже сейчас первоначально определенное инвариантное преобразование без мощности используется

Преобразование импеданса

Чтобы решить сеть с точки зрения компонентов последовательности, требуются компоненты последовательности импеданса.Они получены из соответствующих им трех фазовых значений.

E abc = Z abc I abc

Или,

Ts E 012 = Z abc Ts I 012

Или,

E 012 = T si -1 Z abc Ts I 012

= Z 012 I 012

Таким образом, Z 012 = T s -1 Z abc Ts

0р,

Z abc = T s Z 012 Ts -1

Формы Z 012 для уравновешенных неподвижных и вращающихся элементов должны быть известны. Следует подчеркнуть разделение компонентов последовательности и его ограничения.

Последовательность генерируемых напряжений в сбалансированной сети:

E 1 = Ea, E 2 = 0, E 0 = 0

Цепи последовательностей имеют преимущество, поскольку для сбалансированной сети нет взаимной связи между элементами компонентов последовательности, в отличие от того, что происходит в сбалансированных трехфазных компонентах. Таким образом, сбалансированная 3-фазная сеть может быть собрана компонент для компонента в трех отдельных последовательностях сети.Должна быть известна последовательность сетей генератора, линии передачи, трансформатора и нагрузки. Также должны быть известны сети нулевой последовательности для различных подключений трансформатора. Следует различать идеальную землю и нейтральную точку. Следует знать относительные величины импедансов генератора и линий передачи.

  • Найдите Z 012 для вращающихся и невращающихся элементов в терминах соответствующих фазовых величин
  • Изучение измерений импедансов нулевой последовательности трансформатора для различных подключений
  • Найти фазовые сдвиги в компонентах последовательности в D U преобразование
  • Если импедансы прямой, обратной и нулевой последовательности линии передачи равны 0.3,0,3 и 0,5 соответственно, найти собственное и взаимное сопротивление между фазами.

Анализ неисправностей

Неотъемлемой частью проектирования энергосистемы является расчет токов, протекающих в компонентах, и результирующих напряжений при возникновении неисправностей различного типа. Распространенные неисправности в системе передачи:

  1. LG
  2. LL
  3. LLG
  4. LLL или LLLG
  5. Открытый провод
  6. Одновременные неисправности, которые могут быть любой комбинацией из пяти вышеупомянутых.

Неисправности также могут возникать в распределительных устройствах, трансформаторах и машинах, но их природа может отличаться от неисправностей в линиях передачи.

Причины системных неисправностей

Неисправности чаще всего возникают из-за удара молнии и переключения. Большинство из них временные. Ошибка LG является наиболее распространенной, а ошибка LLL — наименее распространенной. Реле, предусмотренные в системе, обнаруживают эти неисправности и выдают сигнал отключения для автоматического выключателя, чтобы изолировать неисправный участок от системы.Таким образом, чтобы определить время срабатывания выключателя и реле, необходимо рассчитать токи и напряжения короткого замыкания и для многих других приложений.

За исключением трехфазных КЗ, все другие типы КЗ вызывают несбалансированную работу, токи и напряжения при таких условиях должны быть получены с использованием симметричных компонентов или фазовых компонентов (последний анализ намного сложнее даже с цифровыми компьютерами.

Расчет трехфазных симметричных КЗ относительно прост, но он составляет основу определения номинальных характеристик автоматического выключателя.

Симметричные разломы

Когда в системе электроснабжения происходит внезапное короткое замыкание, токи и напряжения имеют переходную природу, прежде чем они стабилизируются до значений устойчивого состояния.

Ток повреждения в любой момент составляет

  1. Переходный процесс постоянного тока, также называемый смещением постоянного тока, возникающий из-за условий типа
  2. Ae -RT / L

  3. Переходные процессы переменного тока, состоящие из членов типа
  4. Ae -Rt / L Sin (w т + ж ) где w = частота питания

  5. Значение устойчивого состояния типа A Sin (w т + ж ).

Для системы с одной машиной максимальное значение переходного процесса постоянного тока может быть равно пиковому значению общей составляющей переменного тока.

показывает симметричный ток в одной фазе без смещения постоянного тока (другие фазы будут иметь смещение постоянного тока). Причину субпереходного / переходного тока можно объяснить на основе теоремы о постоянных потоковых связях, связанных с обмоткой возбуждения. Демпферная обмотка влияет на начальное значение тока повреждения. Начальное значение спадает быстрее (область PQ на рис.5) из-за очень малой постоянной времени этой схемы. Позже преобладают эффекты замкнутой цепи поля (область QR). Область QR может быть расширена до начала координат в виде пунктирной линии bQ.

Определение реактивных сопротивлений

X d «= Ö 2 .E. / Oa

X d ‘= Ö 2 .E. / Ob

X d = Ö 2 .E. / Oc

Каковы типичные значения этих реактивных сопротивлений для турбо- и гидрогенераторов?

Для номинального тока отключения автоматического выключателя (время составляет 2-5 циклов) важен непереходный ток. Переходный ток важен для исследований стабильности переходных процессов, продолжающихся от 1-2 секунд до 10 секунд.

Короткое замыкание вольт-ампер = Ö 3. (ток короткого замыкания). [Номинальное напряжение (линейное значение)]

Представление системы при коротком замыкании

Упрощающие предположения

  1. Каждая машина представлена ​​постоянным напряжением за реактивным сопротивлением машины, субпереходным или переходным в зависимости от ситуации.
  2. Шунтирующие соединения, т.е .; нагрузки, линейная зарядка и т. д. не учитываются.
  3. Предполагается, что все трансформаторы имеют номинальные значения отвода.
  4. Приведенные выше три допущения не означают, что система была разгружена до неисправности. Однако предполагается, что сеть разгружена и все напряжения генератора находятся на уровне 1 о.е. Это предположение оправдано, поскольку токи повреждения в сети намного больше, чем токи нагрузки.

Если предположения 2–4 не принимаются во внимание, токи перед повреждением добавляются к токам повреждения, полученным с использованием эквивалента сети Тевенина.

Эквивалент Тевенина

Эквивалент Тевенина сети в точке локализации повреждения (по фазе или по составляющей последовательности) получается для расчета токов повреждения. Если сеть сбалансирована до неисправности, то в точке неисправности напряжения последовательности Тевенина становятся

.

E a1 = E a

E a2 = 0

E a0 = 0.

Если сеть не сбалансирована, указанные выше напряжения могут иметь конечные значения, и подход компонентов последовательности может оказаться бесполезным.Уравнение производительности для сбалансированной сети с точки зрения компонентов последовательности:

[Vs] = [Eph] — [Zs] [Is],

где

[Vs] = [V0a, V1a, V2a]

[Eph] = [0, E1a, 0]

[Zs] = диагональная матрица [Z0, Z1, Z2]

[Is] = [I0a, I1a, I2a]

Сеть в точке неисправности F выглядит так, как показано в

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.