Виды короткого замыкания: 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.

причины возникновения и основные виды, признаки и последствия негативного явления

Коротким замыканием называется нештатное соединение двух точек электрической сети, обладающих разными потенциалами. При этом явлении происходит нарушение нормальной работы цепи, не предусмотренное конструкцией оборудования. Такая ситуация может возникать при повреждении изоляции проводников или прикосновении оголенных их частей. Резкое падение сопротивления нагрузки при подключении к сети также относится к короткому замыканию.

Природа негативного явления

Чтобы лучше понять происхождение этого явления, следует сделать короткое замыкание своими руками. Для этого нужно собрать простейшую электрическую цепь из батарейки, лампочки и оголенных проводов.

Как только будут соединены проводами источник питания и устройство, то по цепи пойдет ток, и лампочка загорится. Провода, идущие к лампочке, необходимо замкнуть любым металлическим отрезком. Ток начнет проходить по новому проводнику и через лампочку.

Но так как сопротивление провода очень мало, то весь ток будет протекать через него. Если говорить простым языком, короткое замыкание — это кратчайшее прохождение электрического тока по пути

, где наименьшее сопротивление в цепи. Проводок сильно нагреется, так как, согласно Закону Ома из физики, по нему потечет ток большого значения. В результате сильного нагрева возможен обрыв проводов или их возгорание. В больших масштабах часто из-за этого явления возникают пожары.

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:

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.
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.

В бытовых условиях происходит механическое повреждение изоляции. Особенно часто такая ситуация возникает во время проведения ремонта.
Возможно попадание на токоведущие элементы посторонних металлических предметов. Такая ситуация говорит о неудовлетворительном уходе за электрическим оборудованием.
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:

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.
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.
Двухфазное с землей — обычно такой процесс наблюдается в электрических магистралях с заземленной нейтралью.
Однофазное с землей — наиболее часто встречающаяся ситуация, которая происходит в бытовых или промышленных электросетях и подключенным к ним устройствам.

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:

В месте соприкосновения проводников или элементов устройств появляется источник возгорания, который часто приводит к возникновению пожара.

Падение напряжения приводит к сбою в работе электрического оборудования и бытовой техники.
Возникают электромагнитные волны, которые оказывают влияние на линии связи и коммуникаций.
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:

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.

Перед проведением ремонтных работ, связанных со сверлением стен, необходимо с помощью специального прибора определить месторасположение скрытых проводов.
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.

Что такое короткое замыкание (КЗ): определение, виды, причины возникновения

О коротком замыкании слышат не только в специализированных кругах, но и широких массах. Что такое короткое замыкание, что этому способствует, можно ли защититься от короткого замыкания (КЗ).

Это непраздное любопытство, поскольку именно оно часто является причиной пожара и гибели людей. Зная и соблюдая элементарные правила можно защитить себя и других от многих проблем.

Но прежде чем говорить об этом явлении, следует поближе познакомиться с электричеством и способом его передачи, поскольку это является фундаментальным понятием.

Понятие и теория

Из учебника физики известно, что любое вещество состоит из молекул, а те, в свою очередь, из атомов. На внешней орбите некоторых атомов есть электроны, которые имеют слабую связь с ядром.

Если приложить к этим электронам некоторую силу, они могут оторваться и переместиться. Таким свойством обладают металлы и некоторые другие элементы при особых условиях.

Самыми распространенными металлами, используемые в электротехнике, являются алюминий и медь. Именно из них делают провода для электропроводки.

Но, чтобы получить электрический ток, мало просто оторвать электроны, их еще необходимо сгруппировать и направить, придав им упорядоченное движение.

Для этого существуют различные генераторы постоянного и переменного тока, или источники тока в виде батарей и аккумуляторов.

Различие между батареей и аккумулятором заключается в способности аккумулятора снова заряжаться, пополняя растраченную энергию.

Ток бывает двух видов:

переменный;
постоянный.

На самом деле существует еще ряд других видов, но поскольку в быту мы сталкиваемся в основным с этими двумя, они и будут разобраны.

Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц по замкнутому кругу. Для примера возьмем цепь постоянного тока, состоящую из батарейки, проводов, выключателя и лампочки. Провода служат для соединения всех используемых элементов.

Допустим, у нас получилась такая схема: плюс батареи соединен через провод с одним выводом выключателя, второй вывод выключателя через провод соединен с одним контактом лампочки, а второй контакт лампочки, опять же через провод соединен с минусом батареи. Если выключатель включен, то по собранной цепи будет течь ток, и лампочка загорится, если выключателем разорвать цепь, то лампочка потухнет.

В последнем случае хотя по цепи не идет ток, напряжение присутствует. Оно будет равно напряжению батарейки и определить его можно будет с помощью вольтметра. С одной стороны выключателя будет идти положительный потенциал, по другую его сторону – отрицательный. Положение изменится, если выключатель включить. Теперь плюс и минус будут располагаться по разным сторонам лампочки.

Почему произошло такое изменение? Когда выключатель выключен, то электроны от плюса батарейки, дойдя до выключателя остановились, потому что контакты у него разомкнуты. Следовательно, на другом контакте выключателя этих электрон нет.

Раньше считали, что переносчиками заряда служат положительно заряженные частицы, в некоторых случаях так и есть, но все же основными переносчиками являются электроны, а они имеют отрицательный заряд. Но чтобы не путаться в старых и новых схемах на батарейках ставят знак + на минусовом контакте, и приборы работают по такому же принципу.

Разность между количеством электронов на двух контактах и будет напряжением.

Теперь поговорим о лампочке. Основным ее элементом является нить накаливания. Нить изготавливается из тугоплавкого и имеющего большое сопротивление материала, обычно это вольфрам. Этот материал с трудом пропускает часть электронов поэтому, пройдя через нить лампы, электронов будет гораздо меньше, чем их накопилось до нити.

Кроме того, электроны, прошедшие через лампочку, быстро уносятся к минусу батареи, вот почему теперь напряжение будет наблюдаться на контактах лампочки, а не на выключателе. А что произойдет, если лампочку убрать из схемы?

Что происходит при возникновении короткого замыкания

Лампочка, в приведенной выше цепи, считается полезной нагрузкой для источника питания – батарейки. В чем польза лампочки? Она преобразует электрическую энергию в световую.

Если ее убрать, а выключатель напрямую соединить с минусом батарейки и включить его, то электроны мощным потоком устремятся к другой клемме батарейки. Результатом будет разряд батарейки. Вся ее энергия будет расходована напрасно. Возможно, она даже выйдет из строя. В любом случае больше ею воспользоваться не удастся.

Но, кроме напрасно истраченной энергии существует еще один большой минус. Как уже говорилось, лампочка имеет нить накала из вольфрама. Что происходит при прохождении через нее тока?

Так как сопротивление нити большое, то есть электронам, образно говоря, нужно протискиваться через узкие каналы, то они, ударяясь об атомы вольфрама, отдают часть энергии ему. Это приводит к тому, что вольфрам начинает нагреваться и нагревается до такой температуры, что от него начинает исходить свет.

Любой материал обладает сопротивлением электрическому току, будь то провода или выключатель. Поэтому когда лампочку убирают, то нагрузкой становятся провода и выключатель. Они хоть и не так быстро и горячо будут нагреваться, но все же нагрев будет происходить.

Важно. Из этого можно сделать вывод, чем опасно короткое замыкание: происходит ненужный нагрев проводников и напрасно тратится электрическая энергия.

Почему короткое замыкание так называется

Так что такое короткое замыкание? В последней нашей схеме были использованы: батарейка, провода и выключатель. Поскольку выключатель во включенном положении представляет собой проводник, то его можно заменить куском провода.

В итоге схема приобретает следующий вид: плюс батареи соединен проводом с минусом батареи. Значит, что такое короткое замыкание по-простому? Это короткозамкнутая цепь в схеме питания.

Давайте дадим небольшое определение что такое короткое замыкание — это аварийный режим, при котором происходит контакт двух проводников с разными потенциалами (например, фаза с другой фазой или фаза и ноль). За счет того что нагрузка оказывается закороченной, сопротивление цепи уменьшается, а ток при этом резко возрастает до очень больших значений.

Для примера возьмем обычный утюг. Когда мы включаем его в розетку, создается путь для протекания электрического тока. Ток начинает протекать через нагревательный элемент утюга, сопротивление которого очень большое.

Если убрать это сопротивление из схемы, например, закоротить фазу и ноль до нагревательного элемента, то путь протекания тока уменьшится, то есть станет коротким. Ток будет протекать только по проводам без сопротивления (нагрузки).

В чем опасность короткого замыкания

Рассмотренный пример с батарейкой — это всего лишь миниатюра, показывающая наглядно, к чему приводит короткое замыкание. Емкость и напряжение батарейки невелико, поэтому и последствия от короткого замыкания незначительны – испорченная батарейка.

В быту же чаще всего говорят о коротком замыкании, связанном с домашней сетью, в которой напряжение составляет минимум 220 В. Мощность трансформатора, от которого подается питание на дом, составляет сотни тысяч или миллионы Ватт. Конечно, сопротивление проводов ограничивает этот ток, но не очень сильно.

В советское время линии электропередач состояли из натянутых на опорах проводов. При сильном ветре, если провода были недостаточно натянуты, их перехлестывало. Слышался сильный треск, гул, летели искры. Зрелище не для слабонервных. Иногда провода припаивались друг к другу, обгорали и падали на землю.

Если падал фазный провод, идущий от подстанции, то он создавал огромную опасность для окружающих. Гибли и люди, и животные. К счастью, сегодня все меньше остается таких линий, но в частном секторе, на дачах, в деревнях еще можно встретить такую опасность.

Что касается квартир и частных домов то здесь кроется другая опасность. Как уже было рассмотрено, короткое замыкание – это создание цепи без нагрузки.

При этом высвобождается огромная энергия, которая очень быстро разогревает провода. В месте замыкания могут возникать искры в виде раскаленного металла. Попадая на горючее вещество, они его воспламеняют.

При возникновении короткого замыкания главная опасность заключается в вероятности возгорания и пожара.

Опасно! При тушении водой такого пожара под напряжением приведет к поражению электрическим током.

Поэтому, чтобы защититься от таких неприятностей, в каждом доме обязательно должна быть защита от короткого замыкания.

Защита от короткого замыкания

Для того чтобы понять, как защищаться от короткого замыкания, необходимо повторить, что такое короткое замыкание? Итак, короткое замыкание – это замкнутая цепь, по которой проходит ток большой мощности.

Поэтому защита должна реагировать именно на большой ток. В любом шкафу учета, кроме счетчика стоят автоматические выключатели. Вот они и реагируют на большой ток. Причем автомат реагирует на два разных тока:

ток короткого замыкания;
ток перегрузки.

Признаком короткого замыкания является лавинообразный скачек тока, именно на него должен реагировать первый защитник. Из чего состоит защита и как она работает? Известно, что если по проводу проходит ток, то вокруг него образуется электромагнитное поле. Это свойство используется в автомате.

Из толстого медного провода делается катушка – соленоид, внутри которой располагается сердечник. Сердечник, в свою очередь, соединен с расцепителем – устройством, которое разъединяет цепь.

Число витков рассчитывается так, чтобы при достижении определенного тока она смогла сдвинуть сердечник и через него расцепить цепь. После устранения неисправности механизм устанавливается в первоначальное положение с помощью рукоятки на автомате.

Провода, проведенные в помещении, способны пропускать ток определенной силы, при превышении этого значения они начнут нагреваться, так как обладают сопротивлением. Это может привести к их нагреву до такой степени, что изоляция, находящаяся на них, начнет плавиться. Это может вызвать пожар или короткое замыкание. Чтобы этого избежать, в автомате предусмотрена другая защита – тепловая.

Она представляет собой биметаллическую пластину, через которую проходит ток питания. Когда ток начинает нагревать провода, он также греет и эту пластину.

Пластина, в свою очередь, понемногу начинает менять свою форму до тех пор, пока не разомкнет расцепитель, прекратив подачу тока.

Биметалл – два соединенных разных металла, у которых скорость расширения при нагревании разная. Поэтому когда пластина нагревается, она меняет свою форму, изгибаясь в одну или другую сторону.

Включить автомат можно будет после того, как пластина остынет и вернется в первоначальное положение.

Причины возникновения короткого замыкания

Почему возникает короткое замыкание, рассмотрим некоторые, чаще всего встречаемые причины:

1. Перегрузка в сети.
2. Неисправный электроприбор.
3. Порча грызунами.
4. Случайное повреждение.

Перегрузка – одна из самых распространенных причин замыкания. Промышленность выпускает новые, более мощные электроприборы, а проводка остается старой.

Если вовремя не произвести перерасчет и не поменять провода, то рано или поздно произойдет замыкание. Сначала будет отключаться автомат перегрузки, изоляция с каждым разом будет стареть и терять свои защитные свойства пока, наконец, не выдержит такого испытания.

Если в электроприборе произойдет короткое замыкание, он либо отключится, либо сработают автоматы. Такой прибор легко обнаружить, повторно включив его в сеть. Иногда, особенно в сельской местности, порчу могут нанести грызуны. Им почему-то нравятся резиновые и пластмассовые предметы.

Погибая, они замыкают сеть, приводя к короткому замыканию.

Иногда сами жильцы создают себе проблему. Не убедившись в отсутствии электропроводки, начинают сверлить или забивать гвозди, вызывая не только замыкание, но и сильный стресс и болевые ощущения. Чтобы обезопасить себя от таких травм, необходимо точно убедиться в отсутствии проводов или, хотя бы поставить УЗО.

Устройство Защитного Отключения определяет утечку тока и отключает сеть. Оно предотвращает человека от поражения электрическим током.

Осталось ознакомиться с видами короткого замыкания (КЗ) и их особенностями.

Виды коротких замыканий в быту и в электроэнергетике

По сути можно разделить виды коротких замыканий на два типа: бытовые и промышленные.

В быту где чаще встречается сеть с глухозаземленной нейтралью (3 фазы, ноль и заземление), здесь можно отметить такие виды КЗ:

однофазные;
двухфазные;
трехфазные.

В первом случае фазный провод замкнут на ноль или землю. Во втором, то же самое, или на другую фазу, или также на ноль. При трехфазном замыкаются все три фазы между собой.

Для ознакомления в энергетике согласно ГОСТ 52735-2007 можно встретить такие виды КЗ:

— 3-х фазное, обозначается К^(З): замыкание между всеми тремя фазами;
— 2-х фазное, обозначаетсяК⁽²⁾: замыкание между двух фаз;
— 2-х фазное с землей, обозначается К^(1,1): замыкание между двумя фазами и одновременно на землю;
— 1-но фазное на землю, обозначается К⁽¹⁾: замыкание одной из фаз на землю или заземленные части оборудования;
— двойное КЗ на землю, обозначается К⁽¹⁺¹⁾: это такое КЗ когда две разные фазы замыкаются на землю при этом не замыкаясь между собой.

В цепи постоянного тока

В домашних условиях постоянный ток для бытовых нужд не используется. В основном это относится к электрооборудованию. Для защиты могут быть использованы плавкие предохранители, автоматы или схемы защиты.

Без специальной подготовки и знаний в такие устройства лучше самому не лезть, а отвезти в мастерскую или вызвать специалиста. Но стоит отметить, что принцип замыкания в постоянной цепи ничем не отличается от замыкания в переменном токе.

Последствия могут быть похожими: возникновение пожара или в редких случаях и неблагоприятных условиях — поражение человека постоянным током.

В каких случаях КЗ работает на благо?

На высоковольтных подстанция к силовым трансформаторам подключают устройство под названием короткозамыкатель. По конструкции это заземляющий нож который в любой момент готов намеренно «закоротить» одну из фаз на землю.

При повреждении внутри трансформатора или на его ошиновке происходит срабатывание короткозамыкателя. Когда он включается происходит короткое замыкание, что приводит к появлению больших токов и отключению питающей линии с противоположного конца.

Еще один из примеров в энергетике «плавка гололеда на линиях электропередач». На воздушных линиях электропередач для защиты линии от гололедообразования во обледенений применяют плавку гололеда. Подключаются они одним концом к самому проводу, а другим к земле.

По принципу КЗ работает электросварка, но в отличие от обычного короткого замыкания, ток в сварке регулируется.

Преднамеренное КЗ

В электротехнике есть прибор, называется варистор. Он часто используется в электрооборудовании для защиты аппаратуры от перенапряжения.

Действует по принципу рассмотренного выше короткозамыкателя. Некоторые специально устанавливают его в осветительную цепь для предотвращения перегорания ламп во время больших скачков напряжения или аварий в сети. При их срабатывании домашняя сеть переходит в режим КЗ и автоматы отключают защищаемую цепь.

Все рассмотренные примеры использования короткого замыкания – это вынужденная мера, указывающая на аварийную ситуацию. Поэтому прежде чем включать автоматы после их срабатывания, необходимо убедиться в нормализации питающей сети.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

2.9 Расчет токов короткого замыкания. Электроснабжение

Что такое электрические короткие замыкания

Короткое замыкание относится к особой ситуации, в которой электричество выходит за пределы установленного пути электрической цепи. Ситуация приведет к избыточному протеканию напряжения и может привести к более сильному протеканию тока в источнике питания. Проще говоря, электричество пройдет по короткому маршруту и вызовет короткое замыкание. Брисбен Электрик помогает в устранении таких ситуаций, регулярно посещая вас для проверки электрических соединений. Есть несколько ответвлений короткого замыкания, продолжайте читать, чтобы узнать больше.

Ниже приведены подробные сведения о типах, причинах и предотвращении:

Типы коротких замыканий

Существует два типа коротких замыканий, которые включают нормальные короткие замыкания и короткие замыкания на землю. Первый возникает, когда горячий провод, подающий ток, соприкасается с нейтральным проводом. В этом сценарии сопротивление падает, и огромный ток начинает течь по непредсказуемому пути.Вторая ситуация возникает, когда горячий провод, подающий ток, соприкасается с заземленной областью машины. Это может быть заземленная металлическая коробка, оголенный провод заземления или участок машины. Выключатели безопасности Электрик Carindale поможет с легкостью решить все ваши проблемы с электричеством.

Причины короткого замыкания

Существуют различные причины короткого замыкания. Это может быть неправильная изоляция проводов цепи, ослабленные соединения проводов и неправильная проводка устройства. Что касается изоляции проводов, если изоляция старая или повреждена, горячие провода могут соприкоснуться с нейтралью, что приведет к короткому замыканию.Неплотное соединение проводов может привести к соприкосновению проводов под напряжением и нейтрального провода. И, если есть проблема в проводке устройства, это может вызвать проблемы с цепью. Важно убедиться, что вы получили защиту от короткого замыкания для всех машин. Лучше всего обратиться за профессиональной консультацией по вопросам защиты от короткого замыкания для повышения безопасности.

Предотвращение короткого замыкания

Вы должны принять превентивные меры, чтобы исключить любую непредвиденную ситуацию, которая может создать проблемы для людей и имущества.К всем розеткам подключена сеть проводов. Если есть дефектные провода, неплотные соединения коробки или слишком старая розетка, это может вызвать короткое замыкание. Также не забывайте отключать точки питания во время шторма. Потому что короткое замыкание, вызванное ударом молнии, может оказаться очень опасным; всегда проводите ежегодный осмотр электрооборудования.

Вывод:

Вышеуказанные меры помогут в устранении коротких замыканий. Большое количество людей также устанавливают дымовые извещатели Cleveland для предотвращения коротких замыканий.В настоящее время многие люди выбирают автоматические выключатели или предохранители; коммутационное оборудование, которое останавливает высокий ток.

Распространенные типы электрических неисправностей в электротехнике

При изучении электротехники очень важно иметь представление об электрических неисправностях. Если мы сможем идентифицировать и понять тип возможных неисправностей, очень легко свести к минимуму опасность этих неисправностей и снизить риск их возникновения. В основном могут возникнуть три распространенных электрических неисправности:

Короткое замыкание Электрические неисправности,
Обрыв Неисправности цепи
Перегрузка Неисправности цепи

Ниже приведены некоторые краткие подробности такого рода неисправностей в электротехнической промышленности.

Короткое замыкание электрических неисправностей

Короткое замыкание — это ненормальное соединение с низким сопротивлением между двумя узлами электрической цепи, которые должны находиться под разными напряжениями.

Это приводит к чрезмерному электрическому току. Короткое замыкание — более серьезная причина срабатывания выключателя.

Короткое замыкание возникает, когда провод питания касается другого провода питания или нулевого провода. Есть и другие причины, которые также могут вызвать короткое замыкание.

Это также может быть вызвано обрывом провода в цепи.

Короткое замыкание немного сложнее диагностировать, потому что оно может быть вызвано проводкой в вашем доме или чем-то, что вы подключили к розетке.

Повреждения от короткого замыкания можно уменьшить или предотвратить с помощью предохранителей, автоматических выключателей или других средств защиты от перегрузки, которые отключают питание в ответ на чрезмерный ток.

Как определить ошибку короткого замыкания

• Убедитесь, что в розетке, к которой подключено ваше устройство, отключено питание.

• Осмотрите шнуры питания на предмет повреждений или плавления.

• Проверьте розетки и вилки на запах гари, коричневого или черного цвета.

• Проверьте изоляцию проводов, чтобы убедиться, что на ней нет трещин и соприкосновения черного и белого проводов.

• Если вы не обнаружите проблему, повторите процесс для всех розеток в цепи.

Электрические неисправности разомкнутой цепи

Цепь считается ОТКРЫТЫМ, если имеется разрыв в полном проводящем тракте.Хотя разрыв происходит, когда выключатель используется для обесточивания цепи, разрыв также может возникнуть случайно.

Чтобы восстановить нормальную работу цепи, необходимо найти обрыв, определить его причину и произвести ремонт.

Иногда разрыв можно обнаружить визуально, внимательно осмотрев компоненты схемы. Дефектные компоненты, такие как перегоревшие резисторы, обычно можно обнаружить этим методом.

Другие, такие как обрыв провода, покрытого изоляцией, или оплавленный элемент закрытого предохранителя, не видны глазу.

В таких условиях понимание влияния обрыва на состояние цепи позволяет технику использовать испытательное оборудование для определения места обрыва.

Перегрузка электрической неисправности

Перегрузка цепи является основной причиной срабатывания выключателя и возникает, когда в цепи подключена большая электрическая нагрузка, чем предполагается.

Автоматический выключатель конструируется, когда в цепи протекает больше тока, чем она должна была принимать.

Автоматические выключатели бывают разных номиналов, которые определяют, какой ток они пропускают через цепь.

Если автоматический выключатель на 15 А защищает цепь на 15 А, и через него начинает течь ток 20 А, потому что фен, телевизор и небольшой персональный обогреватель были подключены к одной цепи и были включены одновременно, тогда автоматический выключатель срабатывает, чтобы предотвратить перегрев цепи.

Как устранить отключение цепи при перегрузке

• Наиболее вероятная причина срабатывания выключателя заключается в том, что вы просто подключили слишком много розеток к одной розетке или к нескольким розеткам, подключенным к одной цепи.

• Например, переместите лампы, обогреватели, утюги, фены и другие устройства, потребляющие большую мощность, в другую цепь, которая не используется интенсивно, поэтому отключите некоторые устройства в цепи, чтобы снизить нагрузку.

• Плохие соединения — еще одна возможная, но менее распространенная причина.

• При выключенном питании проверьте розетки на предмет ослабления проводов и электропитания сервисной панели, подключенного к автоматическому выключателю, чтобы убедиться, что он не ослаблен.

• Если эти предложения не решают проблему, у вас может быть более серьезная проблема, например как короткое замыкание или замыкание на землю.

Надеюсь, вы имеете некоторое представление о типах электрических неисправностей, которые могут возникнуть в электротехнической промышленности.

Заземление

Состояние замыкания на землю возникает, когда заземляющий провод касается заземляющего провода (голая медь) или стороны металлической розеточной коробки (поскольку металлическая коробка подключена к заземляющему проводу. Тип короткого замыкания.Это гарантирует, что все открытые проводящие поверхности имеют тот же электрический потенциал, что и поверхность Земли, во избежание риска поражения электрическим током при прикосновении человека к устройству, в котором произошло нарушение изоляции.Это гарантирует, что в случае повреждения изоляции протекает очень сильный ток, который сработает устройство защиты от перегрузки по току (предохранитель, автоматический выключатель), отключающее питание.

Как определить замыкание на землю

Так же, как и при коротком замыкании, вы должны также убедиться, что источник питания не касается стороны металлической розеточной коробки или заземляющего провода.

Необходимость заземления

• Для обеспечения безопасности персонала и оборудования.
• Для поддержания напряжения в исправных фазах в случае повреждения одной фазы.
• Для защиты оборудования и зданий от молнии.
• В качестве обратного проводника в коммуникационных и тяговых работах

Короткое замыкание: причины и способы устранения?

Что такое короткое замыкание? Термин «короткое замыкание» часто неправильно используется для описания любого отказа проводки в электрической цепи. Когда провода электрической цепи или соединения проводов оголены или разорваны, происходит истинное короткое замыкание; они должны быть распознаны и исправлены как можно быстрее.Короткое замыкание возникает, когда два проводника, передающих электроэнергию в цепь, имеют соединение с низким сопротивлением. Это привело бы к избыточному потоку напряжения и переполнению тока, проходящего через источник питания. Короткое замыкание произойдет, если электричество будет протекать по «короткому» маршруту.

Что такое короткое замыкание?

Короткое замыкание — это состояние, при котором электричество выходит за пределы заранее определенного маршрута электрической цепи. Когда электрический поток завершает свой круговой путь на более короткое расстояние, чем присутствует в существующей проводке, происходит короткое замыкание.

Определение короткого замыкания

Электричество по своей природе имеет тенденцию возвращаться на землю, что в правильно функционирующей цепи означает, что ток течет через установленную электрическую цепь обратно к сервисной панели, а затем обратно по линиям электроснабжения. Электрический ток может «протечь», если соединения внутри проводки ослабнут или сломаются. В этом случае электрический ток немедленно пытается вернуться на землю по более короткому пути. Поскольку маршрут может проходить через легковоспламеняющиеся предметы или даже человека, короткое замыкание создает риск пожара или смертельного удара током.

Что такое короткое замыкание? (Ссылка: dfliq.net )

Это происходит потому, что эти другие материалы обеспечивают канал с более низким сопротивлением, чем медная проводка в цепи. Если оголенный медный горячий провод касается металлической распределительной коробки или металлической лицевой панели на переключателе в выключателе света с неисправной проводкой или ненадежным соединением проводов, ток будет перескакивать на любой путь с наименьшим сопротивлением, который вполне может проходить через палец. , рука и тело того, кто прикасается к переключателю.

2 типа короткого замыкания

Короткое замыкание определяется как любой случай, когда установленная электрическая цепь нарушается из-за неисправности проводки или соединений проводов. Однако, несмотря на разные названия, есть два типа, которые квалифицируются как короткие замыкания.

Нормальное короткое замыкание

Электрики чаще всего используют слово «короткое замыкание» для описания обстоятельств, при которых горячий провод, по которому проходит ток, вступает в контакт с нейтральным проводом.Когда это происходит, сопротивление быстро падает, и большой ток течет в неожиданном направлении. Когда случается это классическое короткое замыкание, могут летать искры, слышно треск, дым и пламя.

Электрический пожар из-за короткого замыкания (Ссылка: davidgrayonline.com )

Это происходит, когда токоведущий провод под напряжением контактирует с нейтральным проводом. Когда это происходит, сопротивление мгновенно падает, и большой ток течет в неожиданном направлении.

Короткое замыкание при замыкании на землю

Замыкание на землю происходит, когда токопроводящий горячий провод соприкасается с заземленным компонентом системы, например, оголенным медным проводом заземления, заземленной металлической настенной коробкой или заземленной частью прибора. Замыкание на землю, как и классическое короткое замыкание, вызывает быстрое падение сопротивления, позволяя значительному количеству тока свободно течь по неожиданному пути. Здесь меньше вероятность возгорания и пламени, но есть значительный риск поражения электрическим током.

Когда токоведущий провод под напряжением соприкасается с заземленным компонентом системы, возникает короткое замыкание на землю. Можно использовать заземленную металлическую настенную коробку, оголенный провод заземления или заземленную часть прибора.

3 причины короткого замыкания

Короткие замыкания могут быть вызваны множеством факторов, в том числе тремя наиболее распространенными.

Неисправность изоляции провода цепи

При соприкосновении нейтрального и горячего провода из-за ремонта или нарушения изоляции может произойти короткое замыкание.Оболочки и изоляция проводов могут испортиться из-за неизолированных скоб, проколов гвоздями и винтами, а также времени, что приведет к коротким замыканиям. Если мыши, крысы или белки грызут электрическую проводку, внутренние проводники могут оголиться, что приведет к короткому замыканию.

Свободные соединения проводов Крепления

могут ослабнуть, что приведет к контакту нейтрального и токоведущего проводов. Устранение разорванных проводных соединений является трудным делом, и их должны предпринимать только люди, которые хорошо разбираются в электромонтажных работах.

Пример короткого замыкания (Ссылка: thespruce.com )

Неисправная проводка устройства

Когда вы подключаете прибор к розетке, его проводка становится продолжением цепи, а любые неисправности в проводке прибора превращаются в проблемы цепи. Со временем старые или неисправные приборы могут вызвать внутреннее короткое замыкание. Короткое замыкание прибора может произойти в вилках, шнурах питания или внутри самого предмета. Короткое замыкание в более крупных приборах, таких как духовки и посудомоечные машины, должен проверять профессионал.Более мелкие предметы, такие как лампы, часто может ремонтировать домовладелец.

Дополнительную информацию о факторах, вызывающих короткое замыкание, см. Здесь.

3 средства защиты от коротких замыканий

Поскольку как традиционные короткие замыкания, так и замыкания на землю могут вызвать поражение электрическим током и возгорание, в вашей системе электропроводки предусмотрены различные меры безопасности.

Автоматические выключатели или предохранители

С 1960-х годов почти все новые или модифицированные системы электропроводки были защищены главной сервисной панелью, содержащей индивидуальные автоматические выключатели, которые управляют отдельными цепями в доме.Защита плавким предохранителем также доступна в старых установках электропроводки. При возникновении аномалий, например быстрого неограниченного протекания тока во время короткого замыкания, автоматические выключатели используют внутреннюю систему пружин или сжатого воздуха для контроля изменений протекания тока и разрыва цепи.

Прерыватели цепи при замыкании на землю (GFCI)

Защита от замыкания на землю с помощью специальных автоматических выключателей GFCI или розеток GFCI требуется электрическими кодексами с 1971 года.Эти устройства выполняют ту же функцию, что и автоматические выключатели, в том, что они обнаруживают изменения в протекании тока, но они гораздо более чувствительны, чем автоматические выключатели, и перекрывают ток, когда обнаруживают даже самые незначительные изменения тока. GFCI очень полезны для предотвращения ударов, вызванных короткими замыканиями типа замыкания на землю.

Прерыватели цепи от дугового замыкания (AFCI)

Electrical Codes начали требовать новый вид защиты от дуги, начиная с 1999 года. Возникновение дуги возникает, когда между металлическими контактами возникает скачок электричества, например, когда проводное соединение ослаблено, но не разъединено полностью.AFCI можно рассматривать как устройство, которое обнаруживает короткое замыкание и отключает питание до того, как короткое замыкание произойдет. В отличие от GFCI, которые предназначены для защиты от ударов, AFCI лучше всего подходят для предотвращения дугового пожара. Автоматические выключатели AFCI и розетки AFCI могут обеспечивать защиту AFCI.

Работа с короткими замыканиями

Срабатывание автоматического выключателя и отключение цепи является наиболее частым признаком короткого замыкания. Однако другие факторы, такие как перегрузки по мощности, могут вызвать срабатывание автоматического выключателя, поэтому очень важно выяснить, почему срабатывает автоматический выключатель.Если автоматический выключатель продолжает срабатывать после сброса, это признак того, что есть проблема с проводкой где-то в цепи или в одном из подключенных к ней приборов.

Следуйте этой процедуре, если вы подозреваете короткое замыкание

Найдите сработавший автоматический выключатель: Найдите отдельный автоматический выключатель с ручкой, которая защелкнулась на главной сервисной панели. Чтобы упростить обнаружение, на некоторых выключателях есть индикатор в виде красного или оранжевого окна.Цепь, в которой существует проблема, будет идентифицирована этим сработавшим выключателем. Осматривая цепь, выключите автоматический выключатель.

Осмотрите линии электропередач устройства: проверьте все шнуры питания, подключенные к розеткам в цепи отключения. Если вы обнаружите что-либо, что сломано или имеет расплавленную пластиковую изоляцию, короткое замыкание, скорее всего, произойдет внутри самого прибора или устройства.

Отключите это оборудование от источника питания. После отключения любых подозрительных устройств снова включите автоматический выключатель.Если цепь теперь остается активной без отключения, ваша проблема почти наверняка была вызвана устройством. Если автоматический выключатель сразу же снова сработает, перейдите к следующему шагу.

Выключите все лампы и приборы в цепи. Затем следует снова включить автоматический выключатель.

По одному включите каждый выключатель света или выключатель прибора. Если вы дойдете до переключателя, который снова вызывает срабатывание автоматического выключателя, вы обнаружили, что часть проводки цепи имеет слабое соединение или неисправность проводки.

Устраните неисправность проводки цепи. На этом этапе может потребоваться помощь квалифицированного электрика. Не делайте этого, если вы полностью не уверены в своих знаниях и способностях. Этот ремонт начнется с отключения цепи, после чего откроется розетка и распределительная коробка, чтобы осмотреть провода и соединения проводов и произвести необходимый ремонт.

Если вы не можете обнаружить проблему с одним из подключаемых устройств или электропроводкой, скорее всего, проблема в настенной проводке.Чтобы решить эту проблему, вам нужно будет обратиться к лицензированному электрику. Не включайте цепь повторно, пока проблема не будет обнаружена и устранена; в противном случае вы и ваша семья рискуете получить пожар и потрясти. Любой запах дыма, а также следы обугливания или расплавленного пластика указывают на серьезную проблему.

Различные варианты использования короткого замыкания и разрыва цепи

Использование в практических измерениях

Идеальный вольтметр — это обрыв цепи. Настоящий вольтметр будет иметь высокое (но не бесконечное) сопротивление; поэтому обрыв цепи — это ограничивающее приближение.С другой стороны, идеальный амперметр закорочен. Короткое замыкание — это ограничивающее приближение для истинного амперметра, который имеет некоторое сопротивление (но не нулевое).

Использование в теоретическом анализе

Теоретический анализ обычно проводится путем рассмотрения только двух узлов цепи, аналогично тому, как вольтметр и амперметр измеряют при подключении двух щупов к цепи. На кривой V-I обрыв и короткое замыкание дают две полезные точки. Напряжение холостого хода, в частности, представляет собой разность напряжений между двумя выводами, когда ток не подается или не подается.Ток короткого замыкания — это ток, который протекает, когда разность напряжений между клеммами доводится до нуля. В схемах Norton Equivalent и Thevenin Equivalent мы будем использовать эти два значения.

Использование в надежной конструкции

На практике мы хотим, чтобы контуры, которые мы разрабатываем, были в состоянии выдерживать как типичные условия, для которых они были построены, так и те исключительные ситуации, которые время от времени возникают, но не должны причинять непоправимый вред.Даже когда они не нужны, возникают разомкнутые цепи. Когда, например, что-то отключено или отключено, у нас есть разрыв цепи.

Короткое замыкание и разрыв цепи (Ссылка: ultimateelectronicsbook.com )

Короткие замыкания могут возникать даже тогда, когда они нежелательны. Короткое замыкание происходит, когда соединение внезапно замыкается на две клеммы во время установки или когда крошечная металлическая стружка оказывается в неправильном положении. Мы должны спроектировать так, чтобы обрыв и короткое замыкание происходили в различных точках по всей цепи, особенно на любых открытых входах и выходах, если это вообще возможно.Мы должны планировать временные и / или восстанавливаемые отказы, например, с автоматическим выключателем.

Использование в производстве

Преднамеренный резистор R = 0 (короткое замыкание) иногда вставляется в печатную плату, потому что разработчик хочет гибкости для регулировки значения в будущем без необходимости восстановления печатной платы.

Умышленные перемычки (разомкнутая цепь) иногда добавляются, потому что проектировщику требуется возможность присоединить деталь позже, возможно, для добавления параллельного сопротивления.Оба эти варианта могут предусматривать корректировки с одинаковыми производственными накладными расходами. Это снижает удельные затраты и устраняет дорогостоящее время на модернизацию.

Короткое замыкание — обзор

10.2.4 Коэффициенты диффузии кислорода и катионов в окалине оксида алюминия

Короткие замыкания, рассматриваемые для диффузии в оксидах в диапазоне температур 800–1000 ° C, представляют собой границы зерен оксидов. Согласно Харрисону [71], можно выделить три режима диффузии. Режим A определяется Dt≫d, d — размер зерна; в этом случае объемное проникновение превосходит размер короткого замыкания, особенно границ зерен.Режим C утверждает, что проникновение является непрерывным на границах зерен (Dt≪δ, δ — ширина границы зерен). Наконец, режим B — это промежуточный режим, в котором в диффузии участвуют три процесса: объем, границы зерен и боковая диффузия δ≪Dt≪d2.

Маркерные эксперименты, проведенные с ¹⁸ O, привели к определению коэффициентов диффузии кислорода через границы зерен оксида алюминия и через объем оксида. Принимая во внимание графики ln [¹⁸ O] = f (x), первая часть кривой соответствует кажущейся диффузии кислорода.Из трех режимов диффузии для исследования межзеренной диффузии обычно выбирают режим B [72,73]. В этом режиме δ≪Dt≪d2 с δ шириной границы зерна и d размером зерна оксида.

Кажущаяся диффузия кислорода соответствует диффузии в объеме и по границам зерен оксида. Он выражен в случае дислокационной и объемной диффузии [74], но может использоваться в случае межзеренной границы и объемной диффузии [75,76], если предположить, что начало профиля распределения кислорода соответствует D _{приложение} (режим Α) [72]:

10.1Dapp = 1-fDb + fDgb

Где f — доля сайтов, связанных с границами зерен; f может быть выражено как

10,2f = 3δϕ

δ — ширина границы зерен (обычно принимается равной 1 нм), а ϕ — средний размер кристаллитов оксида. D _app определяется из решения второго закона Фика:

10,3Cxt − CsCo − Cs = erfx2Dappt

, где C _s — концентрация кислорода-18 на поверхности оксидной окалины, C _o — естественная концентрация кислорода-18 в оксидном слое (0.2 ат.% [77]) и t — время диффузии.

Эта модель, которая связывает начало профиля распределения с кажущимся коэффициентом диффузии, недавно обсуждалась Fielitz и др. . [78], которые предположили, что первая часть профиля диффузии кислорода в поликристаллическом муллите соответствует коэффициенту объемной диффузии в режиме B, а не кажущемуся коэффициенту диффузии.

Вторая часть кривой диффузии, ln [¹⁸ O] = f ( x ), позволяет определить коэффициент диффузии границ зерен кислорода.Применяя модель Уиппла – Леклера [79–81], D _gb выражается следующим образом:

10,4Dgbδ = 0,6614Dbt − ∂lnC∂x6 / 5−5 / 3 − Dapp

, где ∂lnC∂x6 / 5 — наклон кривой ln [¹⁸ O] = f ( x ^6/5). Комбинируя уравнения (10.1) и (10.4), можно получить следующее соотношение:

10,51 − fDb + 0,661fδ4Dbt − ∂lnC∂x6 / 5−5 / 3 − Dapp = 0

. Коэффициент объемной диффузии кислорода, D _b.Использование D _app и D _b соотношение (10.1) позволяет вычислить D _gb.

Эксперименты по диффузии кислорода-18 привели к определению коэффициентов диффузии кислорода. В диапазоне температур от 1050 до 1200 ° C результаты представлены в таблице 10.3 [82]. Сравнение с литературой затруднено, поскольку очень мало экспериментов было выполнено с термически выращенной окалиной оксида алюминия [82–86] (рис. 10.7), тогда как многочисленные работы касались определения коэффициентов диффузии в синтетическом оксиде алюминия [87–98].

Таблица 10.3. Коэффициенты диффузии кислорода определены в α-Al ₂ O ₃, выращенном на сплаве Fe-25Cr-5Al при 1050, 1100 и 1200 ° C.

	1050 ° C	1100 ° C	1200 ° C
D _{приложение} ^O (см ² ⋅ ^{— 8,0 × 8,0 10 ^{— 14}}	1,1 × 10 ^{— 13}	1,6 × 10 ^{— 12}
D _b ^O (см ² ⋅ s ^{— 1) 5.7 × 10 ^{— 19}}	8,3 × 10 ^{— 17}	1,9 × 10 ^{— 16}
D _фунт ^O (см ² ⋅ 305 — 1	1,6 × 10 ^{— 11}	2,2 × 10 ^{— 11}	3,2 × 10 ^{— 10}

10,7. Сравнение коэффициентов диффузии кислорода или хрома в термически выращенном оксиде алюминия.

Эксперименты по диффузии, проведенные как на синтетическом, так и на термически выращенном оксиде алюминия, показали, что диффузия алюминия преобладает над диффузией кислорода на границах зерен оксида алюминия, но значения, рассчитанные для синтетического оксида алюминия, в значительной степени отличаются от значений, определенных для термически выращенных чешуек.Химический состав (особенно уровень примесей или изменение концентрации легирующей примеси) и / или микроструктура (размер зерен, переходное образование оксида алюминия и т. Д.) Двух типов оксида алюминия может объяснить эти различия [99,100], поэтому очень сложно сравнивать эксперименты по диффузии. на синтетическом и термически выращенном оксиде алюминия.

Хром используется в качестве изотопного маркера алюминия. Принимая во внимание, что и катионы хрома, и катионы алюминия диффундируют одинаково, результаты, полученные для коэффициентов диффузии хрома в окалине оксида алюминия, могут быть применены к коэффициентам диффузии катионов алюминия в той же шкале.В самом деле, легче использовать изотоп хрома в качестве диффузионного компонента, чем использовать алюминий, у которого нет природного изотопа; можно использовать только искусственный изотоп алюминия ²⁶ Al, который радиоактивен и очень дорог. Этот радиоактивный индикатор использовался в очень немногих работах [90,101].

Токи короткого замыкания и симметричные компоненты

Токи короткого замыкания и симметричные компоненты

(Мануэль Болотинья)

Короткие замыкания и токи

Могут произойти короткие замыкания на фазу и фаза фаза-земля , в основном из-за:

Диэлектрического пробоя изоляционных материалов (старение, сильный перегрев и перенапряжения, механическое напряжение и химическая коррозия являются основными факторами пробоя диэлектрика)
Уменьшение пути утечки (самый короткий путь между двумя токопроводящими частями — или между токопроводящей частью и ограничивающей поверхностью оборудования — измеряется по поверхности изоляции)
Уменьшение безопасного расстояния
Неконтролируемые частичные разряды (корона)

Когда один или более из этих ситуаций возникает « solid » или « incipien ». t ”[1] контакт между проводниками различных фаз или между проводником и металлической обесточенной частью может быть установлен, вызывая короткое замыкание , которое на диаграммах показано на рисунке 1.

Рисунок 1 — Схемы короткого замыкания

Междуфазное короткое замыкание и короткое замыкание между фазой и землей может развиться до трехфазного короткого замыкания (наихудшая ситуация ) из-за диэлектрика Пробой вызван высокой силой тока .

Короткие замыкания вызывают тепловое и электродинамическое напряжение на оборудовании и проводниках.

Термическое напряжение возникает из-за перегрева проводников ( закон Джоуля ) и может вызвать пробой диэлектрика и плавление металлических материалов .

Электродинамическое напряжение вызывается электромагнитной силой , которая является одним из четырех фундаментальных взаимодействий в природе и описывается электромагнитными полями , которые определяются законом Лоренца .

Величина этой силы прямо пропорциональна величине электрического тока .

Расчет токов короткого замыкания используется для проектирования установки и для определения характеристик оборудования т, а именно отключающей способности автоматических выключателей и уставки реле защиты .

Согласно стандарту IEC 60865-1 e 2 для расчета токов короткого замыкания используются следующие уравнения:

I ”_к3 = 1,1xUn / (√3xZ _d) — максимум

I ”_k3 = 0,95xUn / (√3xZ _d) — минимум

I” _k2 = 1,1xUn / (2xZ _d) макс.

I ”_k2 = 0,95xUn / (2xZ _d) — минимум

I” _k1 = 1.1xUn / (2xZ _{d +} Z ₀) — максимум

I ”_k1 = 0,95xUn / (2xZ _d + Z ₀) — минимум

Симметричные компоненты

Все сети и оборудование имеют внутренний импеданс, который можно разделить на три симметричных компонента , связанных с вращением электромагнитного поля.
Система дисбаланса разделена на три отдельные симметричные системы :
Положительная или синхронная последовательность ( X _d / Z _d ) — , где три поля вращаются на по часовой стрелке , со смещением фаз 120 °
Обратная последовательность ( X _i / Z _i ) — , где три поля вращаются против часовой стрелки , с фазовым смещением 120 °
Нулевая последовательность ( X ₀ / Z ₀ ) — одно поле, которое не вращается , с каждой фазой вместе ( 0 ° друг от друга
Рисунок 2 — Симметричные компоненты (токи)
Как только цепи последовательности известны, определение величины повреждения становится относительно простым.

Система ac разбита на свои симметричные компоненты , как показано выше.

Каждая симметричная система затем решается индивидуально, и окончательное решение получается путем их наложения.

Данные полного сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности часто можно получить у производителей.

Распространенным предположением является то, что для невращающегося оборудования значение отрицательной последовательности принимается как , такое же , что и положительное значение ( X _d = X _i / Z _d = Z _i )

Значения полного сопротивления нулевой последовательности тесно связаны с типом устройств заземления и меняются в зависимости от типа оборудования.

Хотя всегда лучше использовать фактические данные, если они недоступны (или на предварительных этапах), можно использовать следующие приближения, показанные в таблице 1.

Таблица 1 — Приближение полного сопротивления нулевой последовательности

Эквивалентное сопротивление оборудования и сети Эквивалент

Эквивалентные импедансы оборудования и вышестоящей сети:
Z _N = R _N + jX _N
IZ _N I = 1.1xU _n / √3xI ”k ₃ или IZ _N I = 1.1xS” _k3 / √3xU _n ²
R _{N020 = 0,1xX
_{N _{эмпирический )}}}
Трансформаторы и реакторы
Z _T = R _T + jX _T
IZ _T k I = u20 (u203) _n ² / 100xS _n
R _T = P _cu / 3xI _n ²
903 903 903
= jX _M
X _M = U _n / ((I _start / I _n) x√3xIn
I ”_kM = 1.1xU _n / √3xX _M
Кабели
Z _C = ρ _{20 ° C} xl / s + j2πfxL
903 R9003 20 ° C xl / s
X _C = 2πfxL

Воздушные линии Для расчетов воздушная линия может быть представлена диаграммой π ”, Как показано на Рисунке 3.
Рисунок 3 — π-диаграмма воздушной линии
В сверхвысокого напряжения ( EHV ) и высокого напряжения ( HV ) воздушной линии сопротивление линии обычно незначительно по сравнению с индуктивным реактивным сопротивлением , но в низкого напряжения ( LV ) и среднего напряжения ( MV ) воздушных линий , это сопротивление необходимо учитывать для расчета полного сопротивления линии .
Для расчета токов короткого замыкания , не вызывают замыкания на землю -й емкостное реактивное сопротивление не учитывается .
Эквивалент положительного (и отрицательного) импеданса линии рассчитывается следующим образом:
R _OL = ρ _{20 ° C} xl / s
X _OL = 2 π fxl ₁ x ( μ ₀ /2 π ) x (ln (d / r _e) + (1 / 4n)) — одинарный- линия цепи
X _OL = 2 π fxl ₁ x ( μ ₀ /2 π ) x (ln / r e xd ”) + (1 / 4n)) — двухконтурная линия
Общий эквивалентный импеданс

Легенда
900 k33 S” Мощность короткого замыкания
I ”k ₃: Ток короткого замыкания
Z _d: Синхронный импеданс
Z ₀: Импеданс нулевой последовательности
S _n: Номинальная мощность
U _n: Номинальное напряжение
I _n: Номинальный ток
Z: Импеданс
ӀZI : Модуль Z
X: Индуктивность
X ”: Переходное реактивное сопротивление
R: Сопротивление
ρ: Удельное сопротивление
s: Сечение проводника
l: Длина кабеля
l ₁: Длина воздушной линии
d, d ‘, d ”: Среднее геометрическое расстояние между тремя фазными проводниками линии (линий).
d _12, d ‘₁₂: расстояние между проводниками фаз 1 и 2 (линия 1 и линия 2)
d ₂₃, d’ ₂₃: расстояние между проводниками фаз 2 и 3 ( линия 1 и линия 2)
d ₃₁, d ‘₃₁: расстояние между проводниками фаз 3 и 1 (линия 1 и линия 2)
d ”₁₁, d” ₂₂, d ” ₃₃: расстояние между проводниками фазы 1 (2 и 3) линии 1 и линии 2
r _e: Эквивалентный радиус для жгутов проводов
n: Количество жил в жгуте проводов
μ ₀ : Пространственная проницаемость — 4πx10 ^-4 Гн / км
ln: натуральный логарифм
L: Индуктивность
u _k: Падение напряжения в импедансе трансформатора
P _cu: Резистивные потери трансформатора
f: Частота
[1] Непрерывная неисправность происходит, когда en имеется прямой контакт между токоведущими проводниками или между токоведущими проводниками и землей .
Когда этот контакт не прямой , сбой обозначается как зарождающийся . Начальные неисправности , если не очищено будет развиваться до твердых неисправностей .
Об авторе: Мануэль Болотинья
— Диплом в области электротехники — Энергетика и энергетические системы (1974 — Высший технический институт / Лиссабонский университет)
— Магистр электротехники и вычислительной техники (2017 — Faculdade de Ciências e Tecnologia / Nova University of Lisbon)
— Старший консультант по подстанциям и энергосистемам; Профессиональный инструктор
Вы также можете прочитать:
Электрическое короткое замыкание — типы, предотвращение и причины
Электрическое короткое замыкание — это термин, обычно используемый для обозначения неисправности проводки.Чаще всего это происходит, когда провода, несущие электричество, обнажены или повреждены. Их следует немедленно отремонтировать, так как халатность может даже привести к пожару. Вот все, что вам нужно знать об электрическом коротком замыкании.
Что такое короткое замыкание?
Ситуация, при которой происходит утечка электричества или отклонение от пути электрической цепи. Когда это электричество не завершает свой путь по установленному пути, а идет по более короткому маршруту, это называется коротким замыканием.Это происходит только при ослаблении или обрыве проводки. Впоследствии ток может протекать или пройти по более короткому маршруту, чтобы завершить свой путь.
Электричество всегда стремится течь обратно к земле, если установленный путь нарушен или ослаблен. Короткое замыкание может произойти через горючие материалы или даже через людей и домашних животных. Это может легко привести к возгоранию или поражению электрическим током. Электричество стремится пройти более короткий путь, когда в альтернативном источнике присутствует меньшее сопротивление, чем установленная медная проводка в цепи.
Типичным примером этого явления является сильный удар током при прикосновении к выключателю света. Причина поражения электрическим током в том, что выключатель света может иметь неисправную проводку или ненадежный контакт. Электричество в любом случае стремится достичь земли альтернативным способом. Этот медный провод, пропускающий электричество для замыкания цепи, не подключен должным образом и, возможно, касается электрической коробки или металлической пластины на переключателе. Когда человек касается переключателя, электричество встречает наименьшее сопротивление со стороны человека и, следовательно, проходит через его тело, вызывая электрический ток.
Типы короткого замыкания:
Короткое замыкание, как правило, представляет собой явление, когда установленный путь электричества прерывается из-за дефекта в проводке или цепи. Вот два типа коротких замыканий:
Короткое замыкание:
Это происходит, когда горячий провод, по которому идет ток, касается нейтрального провода. Горячий провод находит меньшее сопротивление в нейтральном проводе, и сразу же большой объем тока течет по неожиданному пути через нейтральный провод.Такая электрическая цепь вызывает искры, треск, а иногда также может привести к возникновению пламени и дыма.
Замыкание на землю:
Это тип короткого замыкания, когда ток, по которому проходит горячий провод, входит в контакт с заземленной частью цепи, например, с неизолированным медным проводом. Это приводит к уменьшению сопротивления и тем самым позволяет огромному количеству тока проходить по новому пути. Замыкание на землю вызывает меньше возможностей возникновения пламени и дыма, но вызывает сильное сотрясение.
Причины короткого замыкания:
Существует три наиболее распространенных причины короткого замыкания:
Неисправность изоляции провода цепи :
Если изоляция старая или повреждена, это приведет к касанию нейтрали и горячих проводов, что приведет к короткому замыканию. Оболочки проводов, изоляция имеют тенденцию к ухудшению по мере старения и вызывают короткое замыкание. Иногда такие вредители, как мыши, белки грызут проводку, в результате чего они обнажаются или повреждаются.
Свободные соединения проводов:
Как следует из названия, при ослаблении крепления нейтраль и провода под напряжением соприкасаются, что приводит к короткому замыканию.Исправить незакрепленные соединения проводов может быть довольно сложно, так как вы не сможете легко определить, какой из проводов ослаблен.
Неисправная проводка устройства:
Когда прибор подключается к розетке, цепь замыкается, включая проводку прибора внутрь. В случае старых или сломанных приборов цепь нарушается. Это может вызвать внутреннее короткое замыкание. Это явление может происходить в электроприборах в шнурах питания, вилках или внутри устройства.
Предотвращение электрического короткого замыкания:
Вы можете защитить себя или членов своей семьи от короткого замыкания по телефону:
Регулярная проверка розеток и бытовой техники
Вам необходимо обратить внимание на возможные признаки, указывающие на неисправность розеток или приборов.Это можно сделать, посмотрев следов ожога на выходе или странный запах гари проволоки. Следите за искрами, исходящими из розетки, или на гудение из розетки. Также проверьте приборы и их проводку. Короткое замыкание может произойти из-за неисправной проводки или трещин в приборе.
Использование меньшего количества электроэнергии во время грозы и грозы
При ударе молнии в воздухе перемещается множество свободных электронов.В это время вам необходимо сократить потребление электроэнергии, чтобы предотвратить короткое замыкание.
Установите устройства, предотвращающие короткие замыкания
В устройствах нового поколения установлен автоматический выключатель или предохранитель, которые прерывают ненормальный ток. Это разомкнет цепь и отключит подачу электричества. В качестве предохранителя используется металлическая полоса или проволока, которые плавятся, когда через них проходит огромное количество тока.
Это важная информация об электрических коротких замыканиях, которую вы должны знать, чтобы избежать опасности возгорания или поражения электрическим током.
Нравится:
Нравится Загрузка …
ЭТО МОЖЕТ ПОНРАВИТЬСЯ
Что такое короткое замыкание и чем оно опасно?, Виды, причины и меры защиты
Электрическое короткое замыкание — кошмар для электриков и инженеров-электриков. Электрическое короткое замыкание может привести не только к повреждению оборудования, но и к разрушительным последствиям и стать причиной пожара.
Что такое короткое замыкание?
Электричество делится на две части: источник переменного и постоянного тока. В системах постоянного тока, таких как батареи, есть два полюса, один положительный (+), а второй отрицательный (-). Эти полюса не должны напрямую касаться друг друга ни при каких условиях. , потому что если они это сделают, то начнется короткое замыкание.
В системах переменного тока, таких как синхронные генераторы и розетки в вашем доме, полюса называются фазами, и одна нейтраль, фазы и нейтраль ни в коем случае не должны касаться друг друга, также разные фазы не должны касаться друг друга, если это произойдет, это произойдет. начать короткое замыкание.
При коротком замыкании выделяется огромное количество энергии и тепла, которое может расплавить пластик, медь, алюминий и железо, а также вызвать повреждение оборудования и пожар.
Чем опасно короткое замыкание?
Короткое замыкание имеет следующие опасные последствия:
Тепловое воздействие
Короткое замыкание высвобождает тепловую энергию, вызывая плавление проводников, повреждение изоляции и образование электрической дуги.
2 .механическое воздействие
Большое значение тока короткого замыкания отталкивается от тока в других фазах, вызывая поломку проводника и изолятора.
Каковы причины короткого замыкания?
Многие причины короткого замыкания во всем электрическом оборудовании и во всех областях работы, но в целом электрические провода, кабели и все токопроводящие электрические проводники по умолчанию изолированы или, по крайней мере, отделены от других проводников, если по какой-либо причине разные фазы в цепи переменного тока соприкасаются друг с другом, возникает короткое замыкание.
Итак, простыми словами, основная причина короткого замыкания — нарушение изоляции между фазами или между фазами и нейтралью.
Типы короткого замыкания
Фаза на фазу
Фаза на нейтраль
фаза на землю
Но что в первую очередь приводит к выходу из строя изоляции?
Чтобы понять основную причину нарушения изоляции, мы должны сначала знать, что изоляция электрических устройств, проводов и кабелей является слоистой или многослойной на проводнике, этот слой изготовлен из ПВХ или сшитого полиэтилена и имеет пределы температуры: i.Любое повышение температуры приведет к выходу из строя изоляции.
Теперь мы знаем, что избыток тепла повреждает изоляционный слой, а также механические повреждения и производственные проблемы ослабляют изоляцию, вызывая ее повреждение.
Перегрузка по току также является одной из основных причин короткого замыкания, потому что перегрузка по току вызывает больше тепла в проводнике.
Ошибки человека могут быть одной из причин короткого замыкания, так как любое случайное соединение разных фаз друг с другом или с нейтралью вызовет короткое замыкание.
Защита от короткого замыкания
Обеспечение безопасности электрических устройств, двигателей, трансформаторов и оборудования требует хорошей программы профилактического обслуживания и периодических электрических проверок. В этой программе технического обслуживания вы, как инженер-электрик или электрики, должны периодически снимать показания температуры сопротивление изоляции и сравните их с рекомендациями производителя.
Устройства электрозащиты сегодня настолько умны, что могут обнаруживать короткое замыкание в сотни и тысячи ампер, и идеально подходят для изоляции и остановки неисправного устройства и защиты его до того, как короткое замыкание приведет к полному повреждению и возгоранию.
Предохранители постоянного и переменного тока, миниатюрные автоматические выключатели (MCB), автоматические выключатели в литом корпусе (MCCB) и усовершенствованные реле защиты используются для защиты электрических панелей, двигателей, трансформаторов, а также распределительных устройств от любых возможных коротких замыканий.
No related posts.

Разное