Закрыть

Виды коротких замыканий: Виды коротких замыканий в электроустановках

Содержание

Виды коротких замыканий в электроустановках

Виды коротких замыканий в электроустановках

 

1. Трехфазное КЗ. Нарушение изоляции между всеми фазами. – К(3). Составляют 3-5% от всех КЗ. Две трети всех трехфазных КЗ приходится на электрические сети, т.к. у них большая протяженность.
2. Двухфазной КЗ. Нарушение изоляции между двумя фазами. К(2). Составляют 20-25% от всех КЗ.
3. Двойное замыкание на землю. Две фазы замыкаются на землю в разных точках. Возникает в сетях с изолированной нейтралью. Составляет 10-15%  от общего числа.
 

 
 

4. Однофазное замыкание на землю. Составляет 60-70% от общего числа. В сетях с глухоизолированной нейтралью замыкание на землю является КЗ и в этом случае должна быть защита.
В сетях с изолированной или заземленной через дугогасящие реакторы нейтралью замыкание на землю не является КЗ.

Токи протекают небольшие. Междуфазные напряжения при этом не изменяются и работа системы электроснабжения не нарушается. Тем не менее это ненормальный режим работы, так как напряжения неповрежденных фаз относительно земли возрастают и существует опасность перехода однофазного замыкания на землю в многофазные короткие замыкания. Однако, необходимости в быстром отключении поврежденного участка нет, поэтому устройства релейной защиты от замыканий на землю обычно действуют на сигнал, привлекая внимание персонала. В некоторых случаях возможны отключения. (Эти случаи определяются правилами по ТБ).


Величина тока КЗ зависит от следующих условий:
1.       Вида и характера КЗ;
2.       Мощности и схемы ЭС;
3.       Режима работы нейтрали трансформаторов;
4.       Удаленности КЗ от генерирующих источников;

5.       От продолжительности КЗ.
 

Токи КЗ оказывают термическое и динамическое воздействие на оборудование.
Основными особенностями системы электроснабжения являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера — коротких замыканий в электрических установках. Поэтому, для надежного и экономичного функционирование систем электроснабжения необходимо автоматическое управление. К устройствам автоматического управления относится релейная защиты, действующая при повреждении электрических установок.

Короткое замыкание | Практическая электроника

Что такое короткое замыкание

Короткое замыкание (КЗ, англ. short curcuit) — незапланированное  соединение точек цепи с различными потенциалами друг с другом или с другими электрическими цепями через пренебрежимо малое сопротивление. При этом образуется сверхток, значения которого на порядки превышают предусмотренные нормальными условиями работы.

Определение КЗ из “Элементарного учебника физики” Ландсберга

В результате короткого замыкания выходит из строя электрооборудование, происходят возгорания. О самых разрушительных последствиях коротких замыканий мы регулярно узнаем из новостных рубрик «Чрезвычайные происшествия». Что же именно происходит при КЗ? В результате чего они появляются? Какими могут быть последствия? Давайте рассмотрим подробнее эти и другие вопросы в приведенной ниже статье.

Как образуется короткое замыкание

Как мы помним из учебника физики за 8 класс, закон Ома для участка цепи определяется по формуле:

где

I – сила тока в цепи, А

U – напряжение, В

R – сопротивление, Ом

Давайте рассмотрим вот такую схему

Если мы подключим настольную лампу EL к источнику тока Bat и замкнем ключ SA, то вольфрамовая нить лампы начнет разогреваться под тепловым воздействием тока. В этом случае значительная часть электрической энергии преобразуется в световую и тепловую.

А теперь покончим с лирическими отступлениями и замкнем два провода, которые идут на лампочку, через толстый провод AВ

Что будет дальше, если мы замкнем контакты ключа SA?

В результате ток пойдет по укороченному пути, минуя нагрузку. Короткий путь в данном случае и есть провод AB. Сопротивление провода АВ близко к нулю. В результате наша схема преобразуется в делитель тока. Согласно правилу делителя тока, если нагрузки соединены параллельно, то через нагрузку с меньшим сопротивлением побежит большая сила тока, а через нагрузку с большим значением сопротивления – меньшая сила тока. Так как провод АВ обладает почти нулевым сопротивлением, то через него потечет большая сила тока, согласно опять же закону Ома:

Как я уже сказал, в режиме КЗ сила тока достигает критических значений, превышающих допустимые для данной цепи.

Закон Джоуля-Ленца

Согласно закону Джоуля-Ленца, тепловое действие тока прямо пропорционально квадрату силы тока на данном участке электрической цепи

где

Q – это количество теплоты, которое выделяется на сопротивлении нагрузки Rн . Выражается в Джоулях. 1 Джоуль = 1 Ватт х секунда.

I – сила тока в этой цепи, А

Rн – сопротивление нагрузки, Ом

t – период времени, в течение которого происходит выделение теплоты на нагрузке Rн , секунды

Это означает, что на проводе AB будет выделяться бешеное количество теплоты. Провод резко нагреется от температуры, а потом и сгорит. Все зависит от мощности источника питания.

То есть, если ток при коротком замыкании возрастет в 20 раз, то количество выделяющейся при этом теплоты — примерно в 400 раз! Вот почему бывшая еще мгновение назад мирной электроэнергия превращается в настоящее стихийное бедствие: горит проводка, расплавленный металл проводов поджигает находящиеся рядом предметы, возникают пожары. 

Существуют еще запланированные  и контролируемые КЗ, а также специальное замыкающее оборудование. Например, сварочные аппараты работают как раз на контролируемом КЗ, где требуется большая сила тока для плавки металла.

Основные причины короткого замыкания

Все многообразие причин возникновения коротких замыканий можно свести к следующим:

  • Нарушение изоляции
  • Внешние воздействия
  • Перегрузка сети

Нарушение изоляции вызывается как естественным износом, так и внешним вмешательством. Естественное старение элементов электросети ускоряется за счет длительного теплового воздействия тока (тепловое старение изоляции), агрессивных химических сред.

Внешние воздействия могут быть вызваны грызунами, насекомыми и другими животными. Сюда же относится и человеческий фактор. Это может быть “кривой” электромонтаж, либо несоблюдение техники электробезопасности.

Намного чаще короткое замыкание вызывается перегрузкой сети из-за подключения большого количества потребителей тока. Так, если совокупная мощность одновременно включенных в бытовую сеть электроприборов превышает допустимую нагрузку на проводку, с большой вероятностью произойдет короткое замыкание, так как сила тока в такой цепи начинает превышать допустимое значение. Такое явление можно часто наблюдать в домах со старой проводкой, где провода чаще всего алюминиевые и не рассчитаны на современные мощные электроприборы.

Ток короткого замыкания

Сверхток, образующийся в результате КЗ, называется током короткого замыкания. Как только произошло короткое замыкание в цепи, ток короткого замыкания достигает максимальных значений. После того, как провода начнут греться и плавиться, ток короткого замыкания идет на спад, так как сопротивление проводов в при нагреве возрастает.

Для источников ЭДС ток короткого замыкания может быть вычислен по формуле

где

Iкз – это ток короткого замыкания, А

E – ЭДС источника питания, В

Rвнутр. – внутреннее сопротивление источника ЭДС, Ом

Более подробно про ЭДС и внутреннее сопротивление читайте здесь.

Ниже на рисунке как раз изображен такой источник ЭДС  в виде автомобильного аккумулятора с замкнутыми клеммами

Внутреннее сопротивление автомобильного аккумулятора может достигать значений в доли Ома. Теперь представьте, какой ток короткого замыкания  будет течь через проводник, если закоротить им клеммы аккумулятора. Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от многих факторов. Возьмем среднее значение R

внутр = 0,1 Ом. Тогда ток короткого замыкания будет равен Iкз =E/Rвнутр. = 12/0,1=120 Ампер. Это очень большое значение.

Виды коротких замыканий

В цепи постоянного тока

В этом случае КЗ бывает, как правило, между напряжением питания, которое чаще всего обозначается как “+”, и общим проводом схемы, который соединяют с “-“. Последствия такого КЗ зависят от мощности источника питания постоянного тока. Если в автомобиле голый плюсовой провод заденет корпус автомобиля, который соединяется с “минусом” аккумулятора, то провода начнут плавится и гореть как спички, при условии если не сработает предохранитель, либо вместо него уже стоит “жучок” – самопальный предохранитель. Ниже на фото вы можете увидеть результат такого КЗ.

В цепи переменного тока

Трехфазное замыкание

Это когда три фазных провода коротнули между собой.

Трехфазное на землю

Здесь все три фазы соединены между собой, да еще и замкнуты на землю

Двухфазное

В этом случае любые две фазы замкнуты между собой

Двухфазное на землю

Любые две фазы замкнуты между собой, да еще и замкнуты на землю

Однофазное на землю

Однофазное на ноль

Эти две ситуации чаще всего бывают в ваших квартирах и домах, так как к простым потребителям идет два провода: фаза и ноль.

В трехфазных сетях наиболее часто происходит однофазное замыкание на землю –  60-70% всех коротких замыканий. Двухфазные КЗ составляют 20-25%. Двойное замыкание фаз на землю происходит в электросетях с изолированной нейтралью и составляет 10-15% всех случаев. До 3-5% занимают трехфазные КЗ, при которых происходит нарушение изоляции между всеми тремя фазами.

В электрических двигателях короткое замыкание чаще всего возникает между обмотками двигателя и его корпусом.

Последствия короткого замыкания

Во время КЗ температура в зоне контакта возрастает до нескольких тысяч градусов. Помимо воспламенения изоляции, расплавления и механических повреждений выключателей и розеток и возгорания проводки, следствием замыкания может стать выход из строя компьютерного и телекоммуникационного оборудования и линий связи, которые находятся рядом, вследствие сильного электромагнитного воздействия.

Но падение напряжения и выход из строя оборудования — не самое опасное последствие. Нередко короткие замыкания становятся причиной разрушительных пожаров, зачастую с человеческими жертвами и огромными экономическими потерями.

Из-за удаленности и большого сопротивления до места замыкания защитное оборудование может не сработать. Бывают ситуации, когда ток недостаточен для срабатывания защиты и отключения напряжения, но в месте КЗ его вполне хватает для расплавления проводов и возникновения источников возгорания. Поэтому, токи коротких замыканий очень важны для расчетов аварийных режимов работы.

Меры, исключающие короткое замыкание

Еще на заре развития электротехники появились плавкие предохранители. Принцип действия подобной защиты очень прост: под влиянием теплового действия тока предохранитель разрушается, тем самым размыкая цепь. Предохранители наиболее часто используются в бытовых электросетях и бытовых электроприборах, электрическом оборудовании транспортных средств и промышленном электрооборудовании до 1000 В. Встречаются они и в цепях с высоковольтным оборудованием.

Вот такие предохранители используются в цепях с малыми токами

вот такие плавкие предохранители вы можете увидеть в автомобилях

А вот эти большие предохранители используются в промышленности, и они уже рассчитаны на очень большие значения токов

Более сложную конструкцию имеют автоматические выключатели, оснащенные электромагнитными и/или тепловыми датчиками. Ниже на фото однофазный автоматический выключатель, а справа – трехфазный

Их принцип действия основан на размыкании цепи при превышении допустимых значений силы тока.

В быту мы чаще всего сталкиваемся со следующими устройствами защиты электросети:

  • Плавкие предохранители (применяются в том числе в бытовых электроприборах).
  • Автоматические выключатели.
  • Стабилизаторы напряжения.
  • Устройства дифференциального тока.

Все вышеперечисленное защитное оборудование относится к устройствам вторичной защиты, действующим по инерционному принципу. На вводе бытовых электросетей наиболее часто устанавливаются автоматические защитные устройства, действующие по адаптивному принципу. Такие устройства можно увидеть возле счетчиков электроэнергии квартир, коттеджей, офисов.

В высоковольтных сетях защита чаще обеспечивается:

  • Устройствами релейной защиты и другим отключающим оборудованием.
  • Понижающими трансформаторами.
  • Распараллеливанием цепей.
  • Токоограничивающими реакторами.

Большинства коротких замыканий можно избежать, если устранить основные причины их возникновения: своевременно ремонтировать или заменять изношенное оборудование, исключить вредные воздействия человека. Не допускать неправильных действий при монтажных и ремонтных работах, соблюдать СНИПы и правила техники безопасности.

Защита от короткого замыкания и что такое КЗ: виды и последствия

Одним из самых опасных моментов для работы электрических сетей является процесс короткого замыкания. Он связан с высокими токовыми перегрузками, выбросом большого количества тепловой энергии и, как следствие, нарушением надёжности электроснабжения потребителей и подключенного к источнику энергии оборудования. В этом режиме неизбежно отключение повреждённого участка от сети, значит, перебои в электроснабжении при устранении аварии.

Что собой представляет КЗ

Что такое короткое замыкание

Короткое замыкание (сокращённо КЗ) – это аварийный режим электрической цепи, который представляет собой соединение двух точек этой цепи с разницей потенциалов. Так как это аварийный режим работы, то он не предусматривается конструкцией устройства или линией электроснабжения, находящейся под напряжением. Возникновение процесса КЗ связано с резким увеличением силы тока, до максимально возможного значения, при этом масштабы повышения характеризуются мощностью источника питания. Также увеличение тока в режиме замыкания сопровождается снижением величины напряжения, так как происходит падение напряжения.

Важно! Увеличение силы тока вызывает повышенный резкий перегрев проводников. Соответственно, для надёжности электроснабжения в случае возникновения короткого замыкания любая (без исключения) цепь должна иметь надёжные инструменты и быстро реагирующую аппаратуру для аварийного отключения потенциально опасного участка от источника напряжения.

Почему короткое замыкание так называется

Почему короткое замыкание так называется? Этот процесс выхода устройства или электрической цепи из нормального режима работы получил своё название, благодаря низкому сопротивлению между точками соприкосновения цепи с разным потенциалом. Так как доказано, что электроны двигаются по самому короткому пути с минимальным электрическим сопротивлением, то во время соединения двух проводников в точке КЗ их путь будет кротчайшим, поэтому этот процесс получил соответствующее название.

Причины возникновения короткого замыкания

Несмотря на то, что этот нежелательный аварийный процесс считается случайным, на его создание могут влиять следующие причины, связанные с некачественным монтажом или неправильной эксплуатацией электрического оборудования (цепей). Вот основные причины появления короткого замыкания:

  1. Снижение качества изоляции токоведущих проводников. Это одна из самых распространенных причин перехода сети в режим КЗ, который возникает вследствие пересыхания, механического повреждения или разрушения изоляции между проводниками с разным потенциалом. Чаще всего все перечисленные причины снижения сопротивления изоляции и её разрушения связаны с воздействием на неё вредных факторов, на которые она не рассчитана. Например, при длительном воздействии солнечных лучей на изоляцию, которая боится ультрафиолетового излучения, происходят пересыхание, потрескивание и, как следствие, короткое замыкание.

Нужно отметить! У любой изоляции есть свой срок использования, старение её приводит к аварийным режимам.

  1. Изменение физических параметров электрической сети, например, перенапряжение. Такое явление возможно во время грозы, а именно попадания молнии в проводник с током.
  2. Неправильная коммутация, ошибки монтажа или укладки кабеля, с несоответствием техническим условиям, заявленным заводом производителем.

Любой электромонтажник или электромонтер не застрахован от ошибочных, неправильных действий при монтаже электропроводки или при выполнении оперативных переключений. В низковольтных цепях такие ошибки менее опасны, чем в высоковольтных цепях с мощными источниками энергии, например, на высоковольтных силовых подстанциях электроснабжения. Даже с современными элементами и устройствами защиты от превышения нагрузок процесс КЗ в силовых высоковольтных цепях опасен не только для оборудования, но и для обслуживающего персонала, из-за появления мощной электрической дуги.

  1. Длительная эксплуатация электрического оборудования и линий в режиме перегрузок или в условиях с завышенными температурами окружающей среды. Это приводит к перегреву изоляции между обмотками электрооборудования, значит, происходит снижение сопротивления изоляции, которое в какой-то момент достигает критического значения.

Выполнение монтажа качественными материалами, правильная организация работ в электроустановках, а также своевременное обслуживание, с заменой повреждённых участков линии, снизят риск появления короткого замыкания.

Виды коротких замыканий

Рассматривая трёхфазные электрические сети и аварийные режимы в них, можно выделить следующие возможные виды короткого замыкания:

  1. трёхфазное – три фазных провода замыкаются между собой;
  2. однофазное – электрическое соединение фазного провода с земляным, нейтральным или токопроводящим элементом, которые присоединены к земле;
  3. двухфазное – замыкание двухфазных проводов с разным потенциалом между собой;
  4. двухфазное замыкание на землю – это два любых фазных провода с током замыкаются между собой и прикасаются к земле или заземлению.

Замыкание внутри электрических устройств и оборудования – это процесс, идентичный КЗ, но происходит он из-за ухудшения изоляции внутри электрических машин и чаще всего требует замены статорной или роторной обмотки. Внутри электрических машин короткое замыкание может быть двух типов:

  1. межвитковое, снижающее сопротивление обмоток до критического значения;
  2. замыкание обмотки на корпус, который изготовлен из токопроводящего материала.

Виды КЗ

Как предотвратить КЗ, защита от него

Так как КЗ это аварийный режим, то существуют способы защиты от этого опасного процесса и его предотвращения:

  • Быстродействующая электромагнитная или электронная защита от мгновенного увеличения тока в нагрузке или линии, которая максимально быстро отключит аварийный участок цепи от напряжения. Для этого используются автоматические выключатели, предохранители, дифференциальные автоматы. В домашних условиях для защиты от КЗ достаточно установить на группу приборов правильно рассчитанный автоматический выключатель (АВ).
  • Для высоковольтных линий и силовых цепей подстанций используются масляные (вакуумные и другие) аппараты коммутации с настроенной и проверенной защитой от резкого увеличения тока на отходящих линиях.

Способ предотвращения короткого замыкания в тот момент, когда этот процесс уже произошел, простой: он заключается в немедленном автоматическом отключении участка цепи от напряжения. В принципе, любой автоматический выключатель имеет внутри конструкции электромагнитный разцепитель, который при превышении номинального тока разрывает цепь нагрузки достаточно эффективно и быстро.

Важно! Защита от КЗ должна быть надёжной и быстродействующей, это два основных правила безопасной эксплуатации электрических цепей.

Виды предохранителей и автоматических выключателей

Так как предохранители и автоматические выключатели – это самые распространённые элементы защиты участков цепей от коротких замыканий, то стоит рассмотреть основные виды этой токоограничивающей аппаратуры.

Предохранители делятся на три основные группы, которые отличаются по типу срабатывания:

  • с плавкой вставкой;
  • электромеханические с повторным взводом путём нажатия кнопки;
  • электронные (редко применяемые в быту).

Автоматические выключатели делятся по количеству полюсов:

  • однополюсные;
  • двухполюсные;
  • трёхполюсные.

Подбор данной аппаратуры для отключения напряжения вследствие короткого замыкания связан с величиной напряжения сети, номинальной силой тока и порога срабатывания защиты. В зависимости от назначения электроустановки, конструктивных особенностей, а также местных условий работы, проектировщики выбирают необходимую и максимально эффективную систему защиты от КЗ.

Автоматический выключатель считается более надёжным и быстродействующим элементом защиты от короткого замыкания, нежели предохранитель, даже если автомат включить повторно на цепь с коротким замыканием – это не так опасно для человека, нежели установка предохранителя под нагрузкой и напряжением.

Что такое УЗО

Появившиеся недавно на рынке защитного оборудования системы УЗО (внешне похожи на автоматические выключатели) – это надёжные устройства для защиты от токовой утечки из-за появления повреждений изоляции, которые выявляются за счёт токового перекоса цепи. Данная система отлично справляется с защитой от попадания человека под напряжение, но никак не от короткого замыкания. Таким образом, установка УЗО повышает безопасность участка цепи и обслуживаемого оборудования, но это не значит, что в этой цепи не требуется установка автоматических выключателей с токовым разцепителем.

Внимание! Существует ошибочное мнение, что устройство защитного отключения (УЗО) защитит цепь от короткого замыкания. УЗО выполняет защитную функцию при попадании человека под опасное напряжение сети (потенциал), а также реагирует на ухудшение сопротивления изоляции, которое в дальнейшем может привести к замыканию на землю или на нулевой проводник.

Последствия короткого замыкания

Согласно закону Ома, при снижении сопротивления в цепи, которое характерно при КЗ, происходит пропорциональное многократное увеличение силы тока. При этом увеличение тока сопровождается значительным выделением тепла, согласно закону Джоуля Ленца, что приводит к возгоранию, пожару, нагреву и расплавлению изоляции на проводах с током.

Что такое КЗ и его последствия, часто видят и знают пожарные службы, которым приходится устранять возгорания, а также электромонтёры с опытом работы в электроустановках. Короткое замыкание у одного из потребителей способно нарушить электроснабжение и привести к отключению целого участка энергосистемы, поэтому установка, обслуживание, а также проверка срабатывания токоограничивающей защиты являются очень важными и актуальными.

Чем опасно КЗ и его последствия

Преднамеренное использование

Короткое замыкание лишь в некоторых случаях оправдывает себя, а именно:

  • Для обесточивания участка цепи, на которой человек попал под воздействие опасного напряжения. Если индивид попадает под опасный потенциал, а в цепи нет УЗО, и автоматический выключатель находится далеко от места происшествия, то для спасения человека выполняется искусственное КЗ, отключающее линию;
  • При отключении цепей высоковольтных участков от источника напряжения с помощью короткозамыкателей. Короткозамыкатель – это коммутационный аппарат, имеющий мощную контактную часть, которая конструктивно рассчитана и предназначена для создания искусственного короткого замыкания в сетях электроснабжения;
  • В сварочных аппаратах. Конструкция этих устройств рассчитана на технологическое создание электрической дуги. За счёт низкого напряжения (практически безопасного) и электрического соединения с землёй через сварочный электрод, который плавится, выполняется сваривание металлических поверхностей.

Преднамеренное короткое замыкание с помощью короткозамыкателя

Электрическая энергия и возникающее в сетях короткое замыкание – это опасный процесс, который может привести к ужасным последствиям с человеческими жертвами. Однако, если правильно рассчитать и установить токоограничивающие аппараты, а также своевременно проверять их работоспособность, то его можно контролировать. Быстрое реагирование качественной защитной аппаратуры на режим КЗ предотвратит крупные аварии.

Видео

Причины возникновения

Считается, что короткое замыкание (КЗ) — явление случайное, которое может произойти в любое время. Существует ряд прямых и косвенных причин, приводящих к этому негативному событию. К ним относятся:

  1. В процессе длительной эксплуатации большой износ энергетических систем или бытовой электрической сети. Провода со временем теряют качество изоляции, что приводит к непреднамеренным соединениям. Проверяется такая ситуация в местах соединения электрической проводки по степени ее нагрева. Если происходит большой нагрев проводников, значит, где-то произошло нарушение изоляции.
  2. Часто причиной короткого замыкания считается удар молнии в высоковольтную линию. Происходит кратковременное перенапряжение сети с последующим замыканием. Если даже молния ударила рядом с линией, все равно это вызывает ионизацию воздуха, что приводит к увеличению электрической проводимости. Вследствие чего образуется дуга, соединяющая линии электрических передач.
  3. В бытовых условиях происходит механическое повреждение изоляции. Особенно часто такая ситуация возникает во время проведения ремонта.
  4. Возможно попадание на токоведущие элементы посторонних металлических предметов. Такая ситуация говорит о неудовлетворительном уходе за электрическим оборудованием.
  5. Подключение к сети неисправных приборов, у которых низкое внутреннее сопротивление.

Кроме того, большое значение имеют действия человека, которые иногда могут привести к замыканию. Особенно такие моменты часто происходят при неправильном монтаже электрической проводки.

Основные виды

Существует несколько видов КЗ. Все они описываются и подтверждаются документально национальным стандартом. В перечень входят:

  1. Трехфазное — электрический контакт осуществляется между тремя фазами цепи. В отличие от других видов, этот процесс протекает симметрично, поэтому более точно можно рассчитать силу тока в этот период. Такой вид замыкания считается самым опасным по тепловым и электродинамическим воздействиям. Наличие контакта с землей никак не влияет на параметры процесса.
  2. Двухфазное — это короткое замыкание в электрической цепи, как все последующие, вызывает неравномерное распределение напряжения в сети. Такой вид негативного явления в кабельных линиях может быстро перейти в трехфазное замыкание из-за разрушения изоляции проводников.
  3. Двухфазное с землей — обычно такой процесс наблюдается в электрических магистралях с заземленной нейтралью.
  4. Однофазное с землей — наиболее часто встречающаяся ситуация, которая происходит в бытовых или промышленных электросетях и подключенным к ним устройствам.
  5. Двойное замыкание на землю — когда две фазы замыкаются через землю, не взаимодействуя напрямую друг с другом. Наблюдается в сетях с заземленной нейтралью.

Характерные признаки и последствия

Визуально такой процесс можно определить по ярким вспышкам, появлению дыма, обугленным проводам и перегоревшим плавким предохранителям. Кроме того, при этом происходит падение напряжения и рост силы тока в электрической магистрали. Все эти явления представляют большую опасность, а именно:

  1. В месте соприкосновения проводников или элементов устройств появляется источник возгорания, который часто приводит к возникновению пожара.
  2. Падение напряжения приводит к сбою в работе электрического оборудования и бытовой техники.
  3. Возникают электромагнитные волны, которые оказывают влияние на линии связи и коммуникаций.
  4. Происходит цепь различных аварий, приводящих к отключению потребителей от энергетической системы до устранения последствий.

Последствия негативного явления считаются очень серьезными, поэтому при проектировании и монтаже электрооборудования обязательно устанавливаются средства защиты от КЗ.

Методы защиты

Так как возникновение этого явления полностью нельзя исключить, поэтому все меры защиты основаны на профилактике и предупреждении КЗ. Основной задачей считается применение мероприятий, понижающих вероятность возникновения аварийной ситуации. К ним относятся:

  1. Наблюдение за состоянием изолирующего материала на токоведущих элементах или линиях электрических передач. Раз в три года проводятся испытания изоляции электрических проводов в производственных помещениях, а в бытовых магистралях определение ее надежности осуществляется согласно сроку эксплуатации. Для медного провода он составляет 40 лет.
  2. Перед проведением ремонтных работ, связанных со сверлением стен, необходимо с помощью специального прибора определить месторасположение скрытых проводов.
  3. Отказаться или минимизировать использование электрического оборудования в ванной комнате и в других помещениях с повышенной влажностью.

Для обеспечения безопасности электрического оборудования проводится установка автоматических выключателей как на ввод, так и на каждую внутреннюю линию. Выключатель срабатывает при протекании через него большого тока, который образуется в результате замыкания в электрической сети или бытовом приборе.

В некоторых распределительных устройствах используются плавкие предохранители, рассчитанные на определенную силу тока. На производстве для защиты электрических двигателей устанавливается специальное реле, которое разрывает цепь при замыкании якоря или обмотки статора устройства.

Применение короткого замыкания

Помимо негативных характеристик, это явление широко применяется в некотором электрическом оборудовании. По этому принципу работают короткозамыкатели, которые представляют собой быстродействующие приводы.

Используются они для создания преднамеренного замыкания с целью вызвать защитное отключение. Такие приборы применяются при аварийных ситуациях в высоковольтных линиях. При поломке силового трансформатора устройство вызывает замыкание между фазами в электрических магистралях до 35 кВ или фазой и землей при напряжении от 110 кВ.

Прибор включается как автоматически, так и вручную, если есть необходимость. На основе замыкания работает электродуговая сварка, которая позволяет получить крепкие металлические соединения. Чаще всего такое устройство используется для соединения кузовных деталей автомобилей.

Общие сведения о коротких замыканиях. Виды коротких замыканий

Стр 1 из 5Следующая ⇒

Общие сведения о коротких замыканиях. Виды коротких замыканий

К о р о т к и м з а м ы к а н и е м называют всякое не предусмотренное нормальными условиями работы замыкание между фазами, а в системах с заземленными нейтралями – также замыкание одной или несколько фаз на землю.

В системах с незаземленными нейтралями или с нейтралями, заземленными через специальные компенсирующие устройства, замыкание одной из фаз на землю называют простым замыканием. При этом виде повреждения прохождение тока обусловлено только емкостью фаз относительно земли.

При возникновении короткого замыкания (к. з.) в сети сопротивление короткозамкнутой цепи уменьшается, что приводит к увеличению токов в отдельных ветвях сети по сравнению с их значениями в нормальном режиме.

В трехфазных системах с заземленной нейтралью различают следующие основные виды к.з. в одной точке: трехфазное; двухфазное; однофазное и двухфазное на землю, то есть замыкание между двумя фазами с одновременным замыканием той же точки на землю.

Трехфазное к.з. является симметричным, так как при нем все фазы остаются в одинаковых условиях. Напротив, все остальные виды к.з. являются несимметричными, поскольку при каждом из них фазы находятся уже в неодинаковых условиях.

Аварийная статистика по электрическим системам России показывает, что при глухозаземленной нейтрали относительная вероятность различных видов к.з. (в процентах) характеризуется данными:

 

Трехфазное; ; 5%;

 

Двухфазное; ; 10%;

 

Однофазное; ; 65%;

 

Двухфазное на землю; ; 20%.

 

 

Причины возникновения и следствия

Основной причиной к.з. явл. нарушение изоляции электрического оборудования.

Ток к.з. обычно во много раз превышает номинальный ток самой аварийной ветви.

Последствия

1тепловое действие

2 токи к.з. вызывают между проводниками фаз большие механические усилия. При недостаточной прочности проводников и их креплений они могут быть разрушены при к.з

3 нарушение устойчивой работы электрической системы.

 

Назначение расчетов и требования, предъявляемые к ним

 

Под расчетом электромагнитного переходного процесса обычно понимают вычисление токов и напряжений в рассматриваемой схеме при заданных исходных условиях.

Задачи :

а) сопоставление, оценка и выбор схемы электрических соединений б) выявление условий работы потребителей при аварийных режимах;

в) выбор аппаратов и проводников и их проверка

г) проектирование и настройка устройств релейной защиты;

д) Выявление условий работы потребителей

 

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТОВ

 

Допущения:

а) отсутствие насыщения магнитных систем. При этом все элементы схем обладают линейными характеристиками;

б) пренебрежение токами намагничивания силовых трансформаторов и автотрансформаторов;

в) сохранение симметрии трехфазной системы до места повреждения;

г) приближенный учет нагрузок;

д) неучет активных сопротивлений при определенных условиях;

е) отсутствие качаний роторов синхронных машин.

 

Понятие о расчетных условиях

 

При решении различных задач могут возникать противоречивые условия.

Например, для выбора высоковольтного выключателя должны быть определены наибольшие токи к.з. Для этого предполагают что все генераторы находятся в отключенном состоянии

Предполагая что к.з. произошло у самого вывода выкл. Необходимо ввести разрядник.

 

Основные понятия о системе относительных единиц

 

Представление любых физических величин в относительных (безразмерных) единицах позволяет существенно упростить некоторые теоретические выкладки и придать им общий характер. В практических расчетах такое представление величин , позволяет лучше ориентироваться в порядке определяемых значений.

Для применения системы относительных единиц необходимо принять какую-то физическую величину за единицу измерения и выбрать базисные условия.

Для расчета токов к.з. достаточно выбрать базисные условия для полной мощности ( ), линейного напряжения ( )

;

.

,

где — значение э.д.с. в относительных единицах, приведенное к базисным условиям; — заданное значение э.д.с. в кВ; — напряжение в кВ, принятое за основную базисную единицу.

;

;

.

 

Анализ трёхфазного к.з.

Простейшая трёхфазная цепь — это цепь с сосредоточенными активными сопротивлениями и индуктивностями, при отсутствии в ней трансформаторных связей.

Питание данной цепи осуществляется от источника с сопротивлением отличным от 0 и напряжение имеет незначительную амплитуду и постоянную частоту.

 
 

Рассмотрим схему замещения (рис.3.1.) Как видно, она является симмеричной, так как сопротивления всех трех фаз равны между собой.

Рис.3.1.

Предположим, что до к.з. в схеме протекал процесс, характеризуемый параметрами .

.

Допустим, что произошло металлическое трехфазное к.з. так, что схема распалась на две независимые части.

После этого в левой части схемы наступит новый установившийся режим, характеризуемый параметрами: , где —

установившиеся значения токов фаз.

Построим векторную диаграмму, характеризующую режим левой части схемы до к.з. и после к.з. (рис.3.2), где ось — есть ось времени.

 
 

Рис.3.2.

Следует отметить, что в новом режиме фаза и величина токов изменились в сторону увеличения. Увеличение фазы (углового сдвига тока относительно напряжения своей фазы) обусловлено увеличением доли реактивной составляющей сопротивления цепи к.з. по сравнению с ее активной составляющей (сказывается отсутствие сопротивления нагрузок, имеющего преимущественно активную составляющую сопротивления с целью получения высокого значения коэффициента мощности).

Общие сведения о коротких замыканиях. Виды коротких замыканий

К о р о т к и м з а м ы к а н и е м называют всякое не предусмотренное нормальными условиями работы замыкание между фазами, а в системах с заземленными нейтралями – также замыкание одной или несколько фаз на землю.

В системах с незаземленными нейтралями или с нейтралями, заземленными через специальные компенсирующие устройства, замыкание одной из фаз на землю называют простым замыканием. При этом виде повреждения прохождение тока обусловлено только емкостью фаз относительно земли.

При возникновении короткого замыкания (к.з.) в сети сопротивление короткозамкнутой цепи уменьшается, что приводит к увеличению токов в отдельных ветвях сети по сравнению с их значениями в нормальном режиме.

В трехфазных системах с заземленной нейтралью различают следующие основные виды к.з. в одной точке: трехфазное; двухфазное; однофазное и двухфазное на землю, то есть замыкание между двумя фазами с одновременным замыканием той же точки на землю.

Трехфазное к.з. является симметричным, так как при нем все фазы остаются в одинаковых условиях. Напротив, все остальные виды к.з. являются несимметричными, поскольку при каждом из них фазы находятся уже в неодинаковых условиях.

Аварийная статистика по электрическим системам России показывает, что при глухозаземленной нейтрали относительная вероятность различных видов к.з. (в процентах) характеризуется данными:

 

Трехфазное; ; 5%;

 

Двухфазное; ; 10%;

 

Однофазное; ; 65%;

 

Двухфазное на землю; ; 20%.

 

 



Читайте также:

 

% PDF-1.4 % 516 0 объект > endobj xref 516 125 0000000016 00000 н. 0000003778 00000 н. 0000003947 00000 н. 0000004639 00000 н. 0000005245 00000 н. 0000005359 00000 п. 0000005989 00000 п. 0000006277 00000 н. 0000006846 00000 н. 0000007042 00000 н. 0000007695 00000 н. 0000008168 00000 н. 0000008280 00000 н. 0000008670 00000 п. 0000009104 00000 п. 0000009455 00000 п. 0000009603 00000 н. 0000010228 00000 п. 0000010739 00000 п. 0000010957 00000 п. 0000011287 00000 п. 0000011891 00000 п. 0000012466 00000 п. 0000013066 00000 п. 0000013703 00000 п. 0000013895 00000 п. 0000014207 00000 п. 0000014388 00000 п. 0000014713 00000 п. 0000014804 00000 п. 0000015090 00000 н. 0000015402 00000 п. 0000015503 00000 п. 0000016127 00000 п. 0000016261 00000 п. 0000016443 00000 п. 0000016681 00000 п. 0000017080 00000 п. 0000017107 00000 п. 0000017134 00000 п. 0000017574 00000 п. 0000017704 00000 п. 0000018032 00000 п. 0000018171 00000 п. 0000018258 00000 п. 0000018538 00000 п. 0000018842 00000 п. 0000019219 00000 п. 0000019821 00000 п. 0001210694 00000 п. 0001211130 00000 п. 0001211159 00000 п. 0001230487 00000 п. 0001230870 00000 п. 0001231234 00000 п. 0001232553 00000 п. 0001236966 00000 п. 0001237299 00000 n 0001237572 00000 п. 0001237697 00000 п. 0001237822 00000 п. 0001250314 00000 п. 0001262806 00000 п. 0001263491 00000 п. 0001263561 00000 п. 0001263642 00000 пн 0001269710 00000 пн 0001269977 00000 н. 0001270251 00000 п. 0001272846 00000 п. 0001512292 00000 п. 0001519850 00000 п. 0001521896 00000 n 0001521977 00000 п. 0001522047 00000 п. 0001524100 00000 n 0001526153 00000 п. 0001534884 00000 п. 0001574807 00000 п. 0001574842 00000 н. 0001574917 00000 п. 0001586776 00000 п. 0001587108 00000 п. 0001587174 00000 п. 0001587290 00000 пн 0001587325 00000 п. wrt | &> F1oUs ܈! ZT 3iIiah # vEfѢE !! s

Короткие замыкания в энергосистемах: Практическое руководство по IEC 60909-0, 2-е издание

Перейти к основному содержанию Корзина0
  • КТО МЫ СЛУЖИМ
    • Студенты
      • Аренда учебников
    • Инструкторы
    • Авторы книг
    • Профессионалов
    • Исследователи
    • Учреждения
    • Библиотекарей
    • Корпорации
    • Общества
    • Редакторы журналов
    • Книжные магазины
    • Правительство
  • ПРЕДМЕТЫ
    • Бухгалтерский учет
    • сельское хозяйство
      • сельское хозяйство
      • Аквакультура
    • Искусство и архитектура
      • Архитектура
      • Искусство и прикладное искусство
      • Графический дизайн
    • Управление бизнесом
      • Бухгалтерский учет
      • Реклама
      • Управление бизнесом
      • Бизнес и общество
      • Деловая этика
      • Самопомощь в бизнесе
      • Бизнес-статистика и математика
      • Бизнес-технологии
      • Развитие карьеры
      • Консультации
      • Экономика
      • Финансы и инвестиции
      • Интеллектуальная собственность и лицензирование
      • Управление
      • Маркетинговые продажи
      • Некоммерческие организации
      • Производственные операции
      • Управление проектом
      • Недвижимость и недвижимость
      • Государственное управление
      • Управление качеством
      • Малый бизнес
      • Специальные темы
      • Технологии
      • Обучение и развитие персонала
    • Химия
      • Союзная химия здравоохранения
      • Аналитическая химия
      • Аккумуляторы и топливные элементы
      • Биохимия
      • Катализ
      • Химическая и экологическая безопасность
      • Вычислительная химия
      • Электрохимия
      • Экологическая химия
      • Пищевая наука и технологии
      • Общая химия
      • История химии
      • Промышленная химия
      • Неорганическая химия
      • Математика для химии
      • Органическая химия
      • Фармацевтическая химия
      • Физическая химия
      • Подготовительная химия
      • Специальные темы
      • Устойчивая химия
    • Вычисление

Короткое замыкание или короткое замыкание в логических вычислениях в программировании и Java

Поиск основное меню перейти к содержанию
  • Java 8
    • 5 лучших рецензированных книг по Java 8
    • Список новых возможностей Java 8
    • Лямбды и функциональные интерфейсы
      • Функциональные интерфейсы
      • Лямбда-выражения
      • Дескрипторы функций
      • Ссылки на методы
      • Ссылки на конструктор
    • Пакет новых функций
      • java.Обзор пакета util.function
      • Интерфейс предикатов
      • Интерфейс потребителя
      • Функциональный интерфейс
      • Интерфейс поставщика
    • Streams API
      • Обзор Streams API
      • Фильтрация и нарезка
      • Отображение — методы map / flatMap
      • Соответствие — методы allmatch / anyMatch / noneMatch
      • findAny / findFirst методы
      • Бесконечные потоки с использованием методов итерации / генерации
      • Редукция потоками
    • Методы по умолчанию
      • Какие методы используются по умолчанию
      • Множественное наследование
      • Конфликты множественного наследования и проблема алмазов
      • Статические методы и методы по умолчанию
    • Коллекционеры
      • Основы коллектора
      • Группировка Java 8 с коллекторами
      • Разбиение коллекторами
      • Счет с помощью коллекторов
      • Макс. / Мин. С коллекторами
      • Соединение (струны) с коллекторами
    • Улучшения коллекции
      • Часть 1 — Итерация.forEach, Iterator.remove
      • Часть 2- Collection.removeIf
      • Часть 3- List.sort, List.replaceAll
      • Часть 4 — Методы отображения нескольких значений
    • Java 8 Компараторы
  • Алгоритмы
    • Алгоритмы сортировки
      • Пузырьковая сортировка (с видео)
      • Сортировка вставкой (с видео)
      • Сортировка выбора (с видео)
      • Сортировка слиянием (с видео)
      • Radix Sort Video Tutorial
    • Евклидово — GCD
    • Двоичный поиск (с видео)
  • Концепции
    • Абстракция против инкапсуляции
    • Конвейеры в вычислениях
    • Короткие замыкания в программировании и Java
    • Императивное и функциональное программирование
  • Дизайн
    • Принципы SOLID
      • Принцип единой ответственности
      • Принцип открыт-закрыт
      • Лисков Замещающий руководитель
      • Принцип разделения интерфейса
      • Принцип инверсии зависимостей
    • GOF / Gang Of Four Patterns Обзор
    • Шаблоны создания GOF
      • Образец прототипа
      • Заводской образец
      • Выкройка строителя
    • GOF структурные образцы
      • Шаблон адаптера
      • Фасадный узор
      • Шаблон прокси
      • Составной узор
    • Шаблоны поведения GOF
      • Шаблон метода Шаблон
      • Паттерн стратегии
      • Шаблон посетителей
      • Выкройка на память
      • Государственный образец
      • Точка наблюдателя
      • Цепочка ответственности
      • Шаблон итератора
  • Ядро Java
    • equals () и hashcode ()
    • Клонирование — мелкое и глубокое копирование
    • Классы оболочки
    • @Override аннотация
    • Устарело @ Не рекомендуется
    • Учебное пособие по Java Enums
  • О нас
    • О JavaBrahman
    • JavaBrahmanWeekly!
    • Политика конфиденциальности
    • Свяжитесь с нами
  • Домашняя страница
  • Бесплатная электронная книга !!
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *