в каком месте проявляются последствия короткого замыкания
Причины возникновения и последствия коротких замыканий
Короткое замыкание — включение источника ЭДС на нагрузку, сопротивление которой очень мало по сравнению с внутренним сопротивлением источника.
Обычно источники ЭДС не рассчитаны на ту большую силу тока, которая устанавливается при коротком замыкании, в источнике выделяется очень большое количество тепла, которое может привести к разрушению и гибели источника. Особенно опасно короткое замыкание для источников с малым внутренним сопротивлением (аккумуляторов, электрических машин и т. д.).
Итак, короткое замыкание возникает при соединении двух проводов цепи, присоединенных к разным зажимах (например, в цепях постоянного тока это «+» и «-«) источника через очень малое сопротивление, которое сравнимо с сопротивлением самих проводов.
Ток при коротком замыкании может превысить номинальный ток в цепи во много раз. В таких случаях цепь должна быть разорвана раньше, чем температура проводов достигнет опасных значений.
Короткие замыкания могут возникнуть также при перенапряжениях в результате грозовых явлений, прямых ударов молнии, механических повреждении изолирующих частей, ошибочных действий обслуживающего персонала.
При коротких замыканиях резко возрастают токи в короткозамкнутой цепи и снижается напряжение, что представляет большую опасность для электрического оборудования и может вызвать перебои в электроснабжении потребителей.
Короткие замыкания бывают:
трехфазные (симметричные), при которых накоротко замыкаются все три фазы;
двухфазные (несимметричные), при которых накоротко замыкаются только две фазы;
двухфазные на землю в системах с глухо заземленными нейтралями;
однофазные несимметричные на землю заземленными нейтралями.
Наибольшей величины ток достигает при однофазном коротком замыкании. В результате применения специальных искусственных мер (например заземления нейтралей через реакторы, заземление только части нейтралей) наибольшее значение тока однофазного короткого замыкания может быть снижено до величины тока трехфазного короткого замыкания, для которого чаще всего и ведутся расчеты.
Причины возникновения коротких замыканий
Основной причиной возникновения коротких замыканий является нарушения изоляции электрооборудования.
Нарушения изоляции вызываются:
1. Перенапряжениями (особенно в сетях с изолированными нейтралями),
2. Прямыми ударами молнии,
3. Старением изоляции,
4. Механическими повреждениями изоляции, проездом под линиями негабаритных механизмов,
5. Неудовлетворительным уходом за оборудованием.
Часто причиной повреждений в электрической части электроустановок являются неквалифицированные действия обслуживающего персонала.
Преднамеренные короткие замыкания
Последствия коротких замыканий
В результате возникновения короткого замыкания токоведущие части сильно перегреваются, что может привести к нарушению изоляции, а также возникновению больших механических усилий, способствующих разрушению частей электроустановок.
При этом нарушается нормальное электроснабжение потребителей в неповрежденных участках сети, так как аварийный режим короткого замыкания в одной линии приводит к общему снижению напряжения. В месте короткого замыкания спряжение становится равным нулю, а во всех точках до места короткого замыкания напряжение резко снижается, и нормальное питание неповрежденных линий становится невозможным.
При возникновении коротких замыканий в системе электроснабжения ее общее сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению токов в ее ветвях по сравнению с токами нормального режима, а это вызывает снижение напряжения отдельных точек системы электроснабжения, которое особенно велико вблизи места короткого замыкания. Степень снижения напряжения зависит от работы устройств автоматического регулирования напряжения и удаленности от места повреждения.
В зависимости от места возникновения и продолжительности повреждения его последствия могут иметь местный характер или отражаться на всей системе электроснабжения.
При большой удаленности короткого замыкания величина тока короткого замыкания может составлять лишь незначительную часть номинального тока питающих генераторов и возникновение такого короткого замыкания воспринимается ими как небольшое увеличение нагрузки.
Сильное снижение напряжения получается только вблизи места короткого замыкания, в то время как в других точках системы электроснабжения это снижение менее заметно. Следовательно, при рассматриваемых условиях опасные последствия короткого замыкания проявляются лишь в ближайших к месту аварии частях системы электроснабжения.
Ток короткого замыкания, являясь даже малым по сравнению с номинальным током генераторов, обычно во много раз превышает номинальный ток ветви, где произошло короткое замыкание. Поэтому и при кратковременном протекании тока короткого замыкания он может вызвать дополнительный нагрев токоведущих элементов и проводников выше допустимого.
Токи короткого замыкания вызывают между проводниками большие механические усилия, которые особенно велики в начале процесса короткого замыкания, когда ток достигает максимального значения. При недостаточной прочности проводников и их креплений могут иметь место разрушения механического характера.
Внезапное глубокое снижение напряжения при коротком замыкании отражается на работе потребителей. В первую очередь это касается двигателей, так как даже при кратковременном понижении напряжения на 30-40% они могут остановиться (происходит опрокидывание двигателей).
Опрокидывание двигателей тяжело отражается на работе промышленного предприятия, так как для восстановления нормального производственного процесса требуется длительное время и неожиданная остановка двигателей может вызвать брак продукции предприятия.
При малой удаленности и достаточной длительности короткого замыкания возможно выпадение из синхронизма параллельно работающих станций, т.е. нарушение нормальной работы всей электрической системы, что является самым опасным последствием короткого замыкания.
Возникающие при замыканиях на землю неуравновешенные системы токов способны создать магнитные потоки, достаточные для наведения в соседних цепях (линиях связи, трубопроводах) значительных ЭДС, опасных для обслуживающего персонала и аппаратуры этих цепей.
Таким образом, последствия коротких замыканий следующие:
1. Механические и термические повреждения электрооборудования.
2. Возгорания в электроустановках.
3. Снижение уровня напряжения в электрической сети, ведущее к уменьшению вращающего момента электродвигателей, их торможению, снижению производительности или даже к опрокидыванию их.
4. Выпадение из синхронизма отдельных генераторов, электростанций и частей электрической системы и возникновение аварий, включая системные аварии.
5. Электромагнитное влияние на линии связи, коммуникации и т.п.
Для чего нужен расчет токов короткого замыкания
Короткое замыкание цепи вызывает переходный процесс в ней, в ходе которого ток можно рассматривать как сумму двух составляющих: вынужденной гармонической (периодической, синусоидальной) iп и свободной (апериодической, экспоненциальной) iа. Свободная составляющая уменьшается с постоянной времени Тк = Lк/rк = xк/?rк по мере затухания переходного процесса. Максимальное мгновенное значение iу суммарного тока i называется ударным током, а отношение последнего к амплитуде Iпm — ударным коэффициентом.
Вычисление токов короткого замыкания необходимо для правильного выбора электрооборудования, проектирования релейной защиты и автоматики, выбора средств ограничения токов короткого замыкания.
Короткие замыкания (КЗ) происходят обычно через переходные сопротивления — электрических дуг, посторонних предметов в месте повреждения, опор и их заземлений, а также сопротивления между проводами фаз и землей (например, при падении проводов на землю). Для упрощения расчетов отдельные переходные сопротивления в зависимости от вида повреждения принимаются равными между собою или равными нулю («металлическое», или «глухое» КЗ).
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Причины возникновения и последствия коротких замыканий
Короткое замыкание возникает при соединении двух проводов цепи, присоединенных к разным зажимах (например, в цепях постоянного тока это «+» и «—«) источника через очень малое сопротивление, которое сравнимо с сопротивлением самих проводов.
Ток при коротком замыкании может превысить номинальный ток в цепи во много раз. В таких случаях цепь должна быть разорвана раньше, чем температура проводов достигнет опасных значений.
Короткие замыкания могут возникнуть также при перенапряжениях в результате грозовых явлений, прямых ударов молнии, механических повреждении изолирующих частей, ошибочных действий обслуживающего персонала.
При коротких замыканиях резко возрастают токи в короткозамкнутой цепи и снижается напряжение, что представляет большую опасность для электрического оборудования и может вызвать перебои в электроснабжении потребителей.
Короткие замыкания бывают:
трехфазные (симметричные), при которых накоротко замыкаются все три фазы
двухфазные (несимметричные), при которых накоротко замыкаются только две фазы
двухфазные на землю в системах с глухо заземленными нейтралями
однофазные несимметричные на землю заземленными нейтралями
Наибольшей величины ток достигает при однофазном коротком замыкании. В результате применения специальных искусственных мер (например заземления нейтралей через реакторы, заземление только части нейтралей) наибольшее значение тока однофазного короткого замыкания может быть снижено до величины тока трехфазного короткого замыкания, для которого чаще всего и ведутся расчеты.
Коротким замыканием называется соединением отдельных фаз между собой или с землей через относительно малое сопротивление, принимаемое равным нулю при глухом металлическом коротком замыкании
Причины возникновения коротких замыканий
Основной причиной возникновения коротких замыканий является нарушения изоляции электрооборудования.
Нарушения изоляции вызываются:
Часто причиной повреждений в электрической части электроустановок являются неквалифицированные действия обслуживающего персонала.
Преднамеренные короткие замыкания
Последствия коротких замыканий
В результате возникновения короткого замыкания токоведущие части сильно перегреваются, что может привести к нарушению изоляции, а также возникновению больших механических усилий, способствующих разрушению частей электроустановок.
При этом нарушается нормальное электроснабжение потребителей в неповрежденных участках сети, так как аварийный режим короткого замыкания в одной линии приводит к общему снижению напряжения. В месте короткого замыкания спряжение становится равным нулю, а во всех точках до места короткого замыкания напряжение резко снижается, и нормальное питание неповрежденных линий становится невозможным.
При возникновении коротких замыканий в системе электроснабжения ее общее сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению токов в ее ветвях по сравнению с токами нормального режима, а это вызывает снижение напряжения отдельных точек системы электроснабжения, которое особенно велико вблизи места короткого замыкания. Степень снижения напряжения зависит от работы устройств автоматического регулирования напряжения и удаленности от места повреждения.
В зависимости от места возникновения и продолжительности повреждения его последствия могут иметь местный характер или отражаться на всей системе электроснабжения.
При большой удаленности короткого замыкания величина тока короткого замыкания может составлять лишь незначительную часть номинального тока питающих генераторов и возникновение такого короткого замыкания воспринимается ими как небольшое увеличение нагрузки.
Сильное снижение напряжения получается только вблизи места короткого замыкания, в то время как в других точках системы электроснабжения это снижение менее заметно. Следовательно, при рассматриваемых условиях опасные последствия короткого замыкания проявляются лишь в ближайших к месту аварии частях системы электроснабжения.
Ток короткого замыкания, являясь даже малым по сравнению с номинальным током генераторов, обычно во много раз превышает номинальный ток ветви, где произошло короткое замыкание. Поэтому и при кратковременном протекании тока короткого замыкания он может вызвать дополнительный нагрев токоведущих элементов и проводников выше допустимого.
Токи короткого замыкания вызывают между проводниками большие механические усилия, которые особенно велики в начале процесса короткого замыкания, когда ток достигает максимального значения. При недостаточной прочности проводников и их креплений могут иметь место разрушения механического характера.
Внезапное глубокое снижение напряжения при коротком замыкании отражается на работе потребителей. В первую очередь это касается двигателей, так как даже при кратковременном понижении напряжения на 30-40% они могут остановиться (происходит опрокидывание двигателей).
Опрокидывание двигателей тяжело отражается на работе промышленного предприятия, так как для восстановления нормального производственного процесса требуется длительное время и неожиданная остановка двигателей может вызвать брак продукции предприятия.
При малой удаленности и достаточной длительности короткого замыкания возможно выпадение из синхронизма параллельно работающих станций, т.е. нарушение нормальной работы всей электрической системы, что является самым опасным последствием короткого замыкания.
Возникающие при замыканиях на землю неуравновешенные системы токов способны создать магнитные потоки, достаточные для наведения в соседних цепях (линиях связи, трубопроводах) значительных ЭДС, опасных для обслуживающего персонала и аппаратуры этих цепей.
Таким образом, последствия коротких замыканий следующие:
Для чего нужен расчет токов короткого замыкания
Короткое замыкание цепи вызывает переходный процесс в ней, в ходе которого ток можно рассматривать как сумму двух составляющих: вынужденной гармонической (периодической, синусоидальной) iп и свободной (апериодической, экспоненциальной) iа. Свободная составляющая уменьшается с постоянной времени Тк = Lк/rк = xк/ωrк по мере затухания переходного процесса. Максимальное мгновенное значение iу суммарного тока i называется ударным током, а отношение последнего к амплитуде Iпm — ударным коэффициентом.
Вычисление токов короткого замыкания необходимо для правильного выбора электрооборудования, проектирования релейной защиты и автоматики, выбора средств ограничения токов короткого замыкания.
Короткие замыкания (КЗ) происходят обычно через переходные сопротивления — электрических дуг, посторонних предметов в месте повреждения, опор и их заземлений, а также сопротивления между проводами фаз и землей (например, при падении проводов на землю). Для упрощения расчетов отдельные переходные сопротивления в зависимости от вида повреждения принимаются равными между собою или равными нулю («металлическое», или «глухое» КЗ).
Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter
Последствия короткого замыкания
“Кто-нибудь, сделайте что-нибудь! Кто-нибудь, позвоните кому-нибудь!” – возникли в моем мозгу фразы из фильма “Семь”, когда я увидел эту картину.
Миллиметр до короткого замыкания
На “острых” концах вводного рубильника висела металлическая гайка. Меня прошибло пóтом, когда я представил, что может произойти в любое мгновение. И сколько эта гайка там висела – с прошлого обхода, или же открутилась секунду назад, во время открытия двери шкафа?
При этом производственная линия, о которой идёт речь, ехала на всех парáх. Линия такова, что её обслуживает более 10 человек, а подобных вводов с подключением от шинопровода – несколько. Поскольку сильная вибрация в этом месте – обычное дело, эта металлическая гайка, открутившаяся с вводной муфты, в любую секунду могла соскочить вниз, сдвинуться на пару миллиметров, и тогда… Что тогда – поговорим в этой статье.
Условия возникновения КЗ
Чтобы полнее ощутить проблему, про которую мы будем говорить, почитайте мою недавнюю статью – что такое ток короткого замыкания – его причины, разновидности, измерение, и т.д.
Что мы имеем? Линия питания в данном случае имеет такое строение.
Трансформатор масляный ТМ 10/0,4 кВ на КТП
В составе КТП – автоматический выключатель выкатного типа АВМ-20, сделанный при Брежневе, с неизвестными уставками по сверхтоку (перегрузке и короткому замыканию).
С выключателя АВМ-20 напряжение поступает на шинопровод ШРА-73 с алюминиевыми шинами. Номинальный ток – 630 А. Длина – около 70 м.
Шинопровод ШРА-73, бирка на шинопроводе
К шинопроводу подключены питающие одножильные гибкие кабели типа КГ сечением 95 мм². Длина этого участка – 15 м.
Подключение гибких медных проводов к шинопроводу через наконечники (на фото – другие провода, но суть та же)
Наконечники “алюмомедные”, место опрессовки мы заматываем белой изолентой. Почему не белой термоусадкой? Потому что белая изолента под рукой всегда, а белая термоусадка с феном – нет. А почему именно белой? Я рассказал подробно об этом в статье на Дзене Лайфхак с белой изолентой.
Через кабельные муфты провода вводятся в силовой шкаф на клеммы рубильника АВВ OT630E30 с номинальным током 630 А.
Рубильник ABB с номинальным током 630 А. Рубильник выключен, но на верхних контактах напряжение 400 В!
Данные питаемого оборудования:
Электротехнические данные подключенной технологической линии
Из приведенных данных можно судить, что ток КЗ в точке предполагаемого КЗ должен быть огромным – более 10 килоампер. А последствия – феерическими!
Какие могли быть последствия КЗ?
Электрики – люди, которые всегда думают о самом плохом. Конечно, это не означает, что они пессимисты. Они думают про самые плохие исходы событий – про максимально допустимый ток в цепи (из этого выбирают защитный автоматический выключатель) или про то, что большинство людей, вытаскивая вилку из розетки, думают совсем не о надежности крепления розетки в стене (поэтому нужно дополнительно крепить розетку саморезами, не надеясь на обычные “лапки”)
Что могло быть? Это не то короткое замыкание, которое произойдёт при замыкании в розетке! При этом инциденте могли произойти последствия гораздо хуже! Вот, что пришло мне на ум, когда я немного успокоился:
В конце статьи будет опрос и видео, что бывает в таких случаях.
Как устранили неисправность
Конечно, первая мысль после того, как остановили линию и обесточили шинопровод – кто виноват и что делать?
Если вы читали статью про устройство энергослужбы на нашем предприятии (ссылка выше), то знаете, кто виноват. Кроме того, монтажникам тоже минус – он не предусмотрели вероятность откручивания гайки. Нужно было садить её на фиксатор резьбы, а между полюсами устанавливать пластиковые перегородки, которые обычно идут в монтажном комплекте к силовым автоматам и рубильникам. На фото выше видно, что пазы для установки таких перегородок в рубильнике есть. Халатность.
Кстати, монтировали линию немецкие специалисты! Мы лишь помогали тянуть кабели. Не отрицаю, есть и, наш грех – никому доверять нельзя, весь монтаж нужно проверять.
Что делать? Как раз пришел момент менять данный рубильник. На этой линии уже меняли подобный рубильник ABB – у них слабые силуминовые кулачки, которые перемещают контакты. Или наши операторы слишком сильные).
В общем, было принято решение поставить автоматический выключатель от IEK типа ВА88-37. Тем, кто скривился и подумал “не комильфо, ABB менять на IEK!”, отвечу – однажды мы заказывали рубильник ABB, он приехал через пол года. Цена ИЕК – в несколько раз ниже, а купить его можно за пол часа. Кроме того, автомат обеспечивает дополнительно защиту от сверхтока, чего нет в рубильнике.
Автомат IEK установлен на место рубильника ABB
Автомат имеет номинальный ток 315 А, ток электромагнитного расцепителя 10In, отключающая способность Ics=Icu=35 кА. Подробнее, что означают эти параметры, я рассказывал в статье Характеристики автоматических выключателей.
Но это уже совсем другая история.
P.S. Если вы почему-то думаете, что металлических гаек на сальниках не существует, и проблема высосана из пальца, загуглите “Сальник PGM металлический”.
Видео
Уверен, что вы видели много видео с коротким замыканием и дуговым разрядом в интернете, а если “повезло”, то и в реальной жизни. Но вот ещё парочка. Слабонервным электрикам не смотреть!
Согласен, последствия на 0,4 кВ будут не так страшны, как на 10 кВ. Но факт остается фактом.
Опрос
Коллеги, на основании своего опыта, как думаете, к чему могло привести падение гайки и КЗ на острых концах?
(можно выбрать два варианта ответа)
В любом случае, интересно будет почитать ваши версии и реальные случаи, и обсудить проблему в комментариях!
Скачать
Выкладываю для скачивания мою статью про ток КЗ, опубликованную в бумажном журнале “Электротехнический рынок”:
• Ток КЗ: размер имеет значение / Статья про ток КЗ, опубликованная в журнале Элек.ру, pdf, 4.45 MB, скачан: 495 раз./
Обновление. Замена рубильника на автомат
По просьбам читателей, продолжаю тему – расскажу, как я монтировал автомат ИЕК взамен рубильника ABB, а также как установил поворотную ручку для этого автомата на дверь шкафа. И попутно – рассмотрел, какие параметры есть у силовых автоматов, и чем они отличаются от обычных, бытовых автоматов.
Короткое замыкание, причины, последствия, защита
Приветствую всех на своем блоге! Знаете, что такое короткое замыкание, причины возникновения, последствия и какая бывает защита? Уверен, знаете. Нового ничего не расскажу, поэтому можете дальше не читать ))) Шутка. Поговорим о явлении — короткое замыкание.
Те, кто хоть иногда почитывают мой блог знают, что недавно со мной произошел несчастный случай. Этому рассказу я посвятил пост «Электрическая дуга, что это, как защититься«. Почитайте.
Статья получила большую популярность в интернете. Живой пример всетаки. На основе нее один «Электрошаман» написал интересную статью про « ВЗРЫВпакетники «.
Что же произошло, каковы причины? Читал предположения в комментариях.
Что такое короткое замыкание?
Это не предусмотренное конструкцией соединение двух точек электрической цепи с разными потенциалами.
Бывают:
Последствия короткого замыкания:
Сопровождаются большим выделением тепла, электромагнитным полем, расплавлением токоведущих частей, возгоранием, что приводит к пожарам, скачкам напряжения, нарушениям функциональности электрической цепи, системным авариям в энергосетях итд.
Думаю каждый из вас знает случай пожара, который произошел из за короткого замыкания электропроводки дома, квартиры. Частое явление.
Электрическая дуга также может возникнуть от короткого замыкания, как в моем случае. Кстати, как обещал, фото того самого электрощита, после аварии:
Темновато, но видно вроде.
Причины короткого замыкания:
Могут быть вызваны перегрузкой, разными неполадками, например: неисправность в выключателе или штепсельной розетке, непрочное соединение в осветительной коробке, механическое повреждение изоляции кабеля, неисправность бытовых приборов без системной защиты заземлением или занулением.
Неисправности и повреждения могут образоваться как из-за неосторожного обращения, так и при физическом износе элементов системы. Например если у выключателя сломалась пружинящая контактная пластина или образовалась трещина на крышке, его необходимо заменить.
Причины можно долго перечислять, если у кого-то есть уникальные случаи, поделитесь историей в комментариях, интересно.
Защита от короткого замыкания.
В отличии от защиты от отгорания нуля, сегодня существует большое количество аппаратов защиты. Они автоматически, в короткое время, отключают цепь если произошло замыкание или повреждение. Это автоматические выключатели, различного вида предохранители, дифавтоматы, устройства релейной защиты итп.
Профилактика.
Все составные электропроводки (выключатели, кабели, розетки итд) рассчитаны на довольно значительный срок службы. Тем не менее со временем они изнашиваются, поэтому необходимо время от времени производить осмотр и проверку. Помещения с нормальными условиями рекомендуется проверять — 1 раз в 2 года, остальные помещения — 1 раз в год.
Явление короткое замыкание имеет и положительные стороны. Ему нашли применение, электросварка, например (в следствии него возникает электрическая дуга, которая плавит металлы).
Читайте также:
Анекдот:
Женщина звонит электрику:
— Я же просила зайти починить звонок! Где вы?
— Я уже был у вас.
— Я никуда не выходила!
— Я пришел, позвонил, дверь никто не открывал, я ушел.
Ну вот собственно и все, что я хотел сегодня рассказать. Что такое короткое замыкание разобрали, причины и последствия тоже. Обязательно используйте защиту от короткого замыкания и соблюдайте технику безопасности.